淺談無(wú)線通信和有線通信的結(jié)合

河海大學(xué)常州校區(qū) 杜一凡 劉楷文 曹榮芊

通信技術(shù)是自人類(lèi)誕生以來(lái)就存在的古老技術(shù)，人類(lèi)通過(guò)語(yǔ)言、肢體動(dòng)作進(jìn)行交流，通過(guò)驛送、信鴿、信狗、以及烽煙等方式向遠(yuǎn)方傳遞信息。十九世紀(jì)，電報(bào)、電話和無(wú)線電的發(fā)明標(biāo)志著通信技術(shù)走上了一個(gè)新的臺(tái)階。時(shí)至今日，高度發(fā)達(dá)的通信網(wǎng)絡(luò)將世界緊密地連接在了一起。先進(jìn)的通信技術(shù)不但讓人與人之間的交流溝通變得更加的便捷，同時(shí)也催生了很多諸如遠(yuǎn)程辦公、電話會(huì)議、遠(yuǎn)程會(huì)診等提高生產(chǎn)力、降低生產(chǎn)成本的生產(chǎn)方式。

通信技術(shù)由有線通信和無(wú)線通信組成。有線通信在過(guò)去的一百多年的時(shí)間里一直占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于社會(huì)的發(fā)展與人民對(duì)更便捷的通信技術(shù)的需求讓無(wú)線通訊得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。過(guò)去的二十年間，無(wú)線通訊從無(wú)線電話機(jī)發(fā)展到如今的5G技術(shù)，從根本上改變了人們的生活方式。如今，社會(huì)的進(jìn)步對(duì)通信技術(shù)的發(fā)展提出了新的需求，如何有機(jī)地結(jié)合有線通信與無(wú)線通信將是通信技術(shù)將要面對(duì)的新的問(wèn)題。

1.有線通信及其發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 有線通信的定義與特點(diǎn)

有線通信（wire communication），又稱(chēng)有線電信，指通過(guò)有形的媒介來(lái)傳送信息。一般而言，有線通信通過(guò)電纜或光纜，用電信號(hào)或光信號(hào)，將信息從一個(gè)通信端口傳遞到另一個(gè)通信端口。由于有線通信受到傳播媒介的限制，因而在部分強(qiáng)調(diào)成本和便攜性的場(chǎng)合，如長(zhǎng)距離信號(hào)的傳輸與便攜通訊設(shè)備，并不占據(jù)優(yōu)勢(shì)。然而，正因有線通信需要借助傳播媒介，其表現(xiàn)出具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，對(duì)于外界的干擾會(huì)比較小，并可以通過(guò)一定的技術(shù)手段，如在電纜外包裹一層金屬屏蔽層或安裝磁環(huán)來(lái)減小或消除干擾。除此之外，有線通信在信號(hào)傳輸速度和質(zhì)量上比無(wú)線通信更具優(yōu)勢(shì)，尤其在中短距離的信息傳輸中，這種優(yōu)勢(shì)更加明顯。另外，有線通信在安全方面也有出色的表現(xiàn)。

1.2 有線通信的發(fā)展現(xiàn)狀

與無(wú)線通信相似，有線通信為了提高穩(wěn)定性，往往也會(huì)設(shè)立中繼站。按照目前的通信技術(shù)，中繼站的距離可達(dá)到100-200km，如果使用效率較高、噪音較低的光放大器，中繼站之間的距離可延長(zhǎng)至500-600km。另一方面，準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）已經(jīng)被同步數(shù)字系列（SDH）所取代，并且在SDH的體系下，有線通信的信號(hào)傳輸速率可達(dá)10Gb/s。

2.無(wú)線通信及其發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 無(wú)線通信的定義與特點(diǎn)

無(wú)線通信（wireless communication）指通過(guò)電磁波的形式傳播信息，其最大的特點(diǎn)是信息的傳遞不需要借助媒介。無(wú)線通信所使用的電磁波種類(lèi)繁多，但一般以微波（頻率在300MHz與300GHz之間）為主。無(wú)線通信在日常生活中有著廣泛的運(yùn)用，如無(wú)線網(wǎng)絡(luò)大多使用2.4GHz和5GHz的微波作為信息的載體，近年來(lái)熱門(mén)的“無(wú)人超市”使用了具有射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）的條形碼，無(wú)人機(jī)通過(guò)無(wú)線圖像傳輸模塊將拍攝的圖像回傳。

與有線通信相比，無(wú)線通信的信息傳遞不需要依賴(lài)電纜、光纜等媒介，因此在超長(zhǎng)距離通信等場(chǎng)合，如衛(wèi)星通信，無(wú)線通信有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。同樣，沒(méi)有電纜的束縛，無(wú)線通信讓信息的傳遞更加自由。囿于無(wú)線通信的穩(wěn)定性不及有線通信，在進(jìn)行長(zhǎng)距離的信息傳遞的情況下，須沿途設(shè)立中繼站以確保信息傳遞的正確率與傳遞速度。另外，無(wú)線通訊依賴(lài)一定頻率的無(wú)線電波，相同或相近頻段的無(wú)線電波會(huì)影響信息的傳遞效率，如在足球必比賽、演唱會(huì)、火車(chē)站等場(chǎng)合，由于人流密度大，手機(jī)使用的信號(hào)集中在2.5GHz～2.6GHz頻段，在這種情況下即使身處信號(hào)覆蓋面積較大的市中心區(qū)域，手機(jī)也會(huì)出現(xiàn)信號(hào)弱或無(wú)信號(hào)的情況。

2.2 無(wú)線通信的發(fā)展現(xiàn)狀

無(wú)線通信是近年來(lái)發(fā)展最迅猛的通信技術(shù)。一般無(wú)線通信技術(shù)可分為基于蜂窩的接入技術(shù)與基于局域網(wǎng)的技術(shù)。蜂窩技術(shù)類(lèi)型繁多，常見(jiàn)的有TACS、AMPS、GSM、CDMA等。目前世界范圍內(nèi)使用最廣的是第四代移動(dòng)通信技術(shù),即4G，而第五代通信技術(shù)也將于2020年前后投入商業(yè)化。對(duì)于局域網(wǎng)技術(shù)而言，IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)、WLAN、Wi-Fi是普通人在日常生活中接觸最多的技術(shù)。對(duì)于近距離通信，Bluetooth、RFID、iBeacom、Zigbee等技具有很強(qiáng)的針對(duì)性，在特定的場(chǎng)合能夠發(fā)揮很大的作用，如室內(nèi)定位、無(wú)人超市、手機(jī)NFC支付等，這些技術(shù)讓物聯(lián)網(wǎng)成為了可能，從很大程度上方便了普通人的生活。

由于無(wú)線通信主要借助電磁波來(lái)傳遞信息，而電磁波具有輻射，許多人認(rèn)為電磁波對(duì)人體會(huì)造成癌癥等不良影響。近年來(lái)國(guó)內(nèi)發(fā)生過(guò)多起居民強(qiáng)拆通信基站的不良事件，這對(duì)國(guó)內(nèi)無(wú)線通信商業(yè)化造成了一定的負(fù)面影響。近期調(diào)查顯示，基站造成的射頻接觸范圍為國(guó)際接觸準(zhǔn)則標(biāo)準(zhǔn)的0.002%至2%，宋欣陽(yáng)等報(bào)道，移動(dòng)通信微波輻射對(duì)老年小鼠學(xué)習(xí)記憶能力可能影響不大或有正面影響,但對(duì)正常的青年小鼠可能有一定的負(fù)面影響。迄今為止沒(méi)有證據(jù)能夠表明基站產(chǎn)生的射頻信號(hào)會(huì)造成短期或長(zhǎng)期的不良健康影響。因此，增強(qiáng)對(duì)公眾無(wú)線通信方面的科普對(duì)于今后國(guó)內(nèi)無(wú)線通信商業(yè)化的發(fā)展有著重大的意義。

3.有線通信與無(wú)線通信特點(diǎn)的比較

從上述對(duì)有線通信和無(wú)線通信特點(diǎn)的分析，不難看出兩者的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)十分明顯，具體分析如下表所示。

表3 -1 有線通信與無(wú)線通信優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)的比較

4.通信技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

有線通信具有可靠性高、傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，而無(wú)線通信最大的優(yōu)點(diǎn)是成本低，架設(shè)方便。將有線通信與無(wú)線通信兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)將是通信技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。如在工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)中，傳感器、精密機(jī)床、機(jī)械臂等對(duì)信號(hào)精確性要求高的場(chǎng)合以及網(wǎng)關(guān)等對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度要求高的場(chǎng)合適合使用有線通信，在對(duì)信號(hào)精確性要求不高的場(chǎng)合，如操作員之間的通信以及有線電纜架設(shè)難度大、成本高的場(chǎng)合，如路橋建設(shè)等，就可以用無(wú)線通信代替有線通信，通過(guò)網(wǎng)關(guān)以有線通信的方式連接至控制系統(tǒng)。本質(zhì)上，通信技術(shù)的發(fā)展并非用無(wú)線通信來(lái)取代有線通信，而是需要讓兩者在適應(yīng)的地方發(fā)揮相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，最大限度地提高生產(chǎn)力，以此來(lái)滿足社會(huì)發(fā)展與人民群眾的需要。

5.結(jié)語(yǔ)

通信技術(shù)在人們的日常生活和社會(huì)的發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)也需要滿足社會(huì)的需要。在研發(fā)出新技術(shù)的同時(shí)，也要有效利用現(xiàn)有的技術(shù)，將有線通信與無(wú)線通信有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，讓成熟的技術(shù)在新的領(lǐng)域煥發(fā)新的活力，這是通信工作者近幾年的工作目標(biāo)。