無線網(wǎng)絡(luò)中無線通信和有線通信的融合方式研究

張 凱

（山西信息規(guī)劃設(shè)計院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

在“大智移云物”深度整合的背景下，通信技術(shù)也需要與時俱進地創(chuàng)新。一直以來，受到技術(shù)條件、運行成本等因素的限制，無線網(wǎng)絡(luò)中有線通信占據(jù)主流。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的崛起，尤其是進入4G時代后，無線通信技術(shù)日益成熟，并且在性價比、便捷性等方面展現(xiàn)出了強大的優(yōu)勢，在衛(wèi)星通信、遠程辦公、現(xiàn)場直播等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。當然，有線通信和無線通信均有各自的優(yōu)勢，同時在某些方面也有不足。推進兩者的融合，旨在實現(xiàn)優(yōu)勢互補，從而支持社會發(fā)展和滿足群眾需要。

1 早期無線網(wǎng)絡(luò)的有線連接方式

在無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的初期，局域網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)同時存在有線連接和無線連接2種模式。一方面，在Internet控制系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)之間，由于對信號傳輸?shù)臅r效性、穩(wěn)定性有較高要求，選擇有線連接的方式。另一方面，在網(wǎng)關(guān)和局域網(wǎng)內(nèi)的各臺電氣設(shè)備之間，利用設(shè)備中安裝的無線通信裝置，實現(xiàn)無線連接。早期的局域網(wǎng)無線與有線通信結(jié)合，具有諸多的局限性。例如通信范圍較小，如果無線設(shè)備分布范圍較廣，會削弱信號強度，導致局域網(wǎng)邊緣位置上的通信裝置無法正常接收或發(fā)送信號。還有就是需要在現(xiàn)場布置多臺無線變送器，使得整個通信控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得復雜，通信傳輸成本也會明顯提升。為了更好地滿足無線網(wǎng)絡(luò)的多樣化通信需求，必須探究一種新型的通信模式。

2 無線通信與有線通信融合的必要性

兩種通信模式能夠做到優(yōu)勢互補，更好地滿足無線網(wǎng)絡(luò)高標準的通信需求，是兩者進行融合的必要前提。就無線通信技術(shù)而言，以電磁波為媒介傳輸信息，不需要光纖、電纜等實體媒介，只需要在信號收發(fā)的兩端建設(shè)通信基站即可。操作上更加簡便，通信傳輸成本更低，適用性更加靈活。同時，無線通信的信號延時效果得到很大緩解，特別是在遠程、長距離通信時，基本上能夠做到實時同步，相比之下有線通信則會隨著距離的延長，出現(xiàn)更加明顯的信號延時問題。特別是在新聞直播等領(lǐng)域，無線通信的優(yōu)勢更加明顯。還有就是進入智能時代，短距離無線通信在改變生活方式等方面也發(fā)揮了技術(shù)優(yōu)勢。例如NFC支付、遠程會診、電子標簽識別等，為我們的日常生活提供了諸多便利。當然，無線通信也有自身的一些缺陷，例如信號在無線傳輸過程中容易受到干擾，出現(xiàn)信號丟失的情況也并不少見。相比之下，基于電纜、光纖的有線通信，則保證了信號的完整性、可靠性。如果能夠?qū)煞N通信模式進行融合，讓各自的技術(shù)缺陷得到彌補，而技術(shù)優(yōu)勢得到整合，為無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供支持。

3 無線通信與有線通信融合方法研究

3.1 基于通信協(xié)議的融合方法

利用無線轉(zhuǎn)接設(shè)備，以有線連接的方式接入第三方設(shè)備后，借助于各類通信協(xié)議實現(xiàn)通信轉(zhuǎn)換，進行無線通信，是現(xiàn)階段無線網(wǎng)絡(luò)中較為常見的一種“雙線”融合模式。根據(jù)支持通信協(xié)議類型的不同，目前市場上無線轉(zhuǎn)接設(shè)備的種類也十分豐富。國外品牌如霍尼韋爾的XYR400E，該設(shè)備的特點是提供超過20個功能節(jié)點，可以支持多條有線接入，在一些復雜的無線網(wǎng)絡(luò)場景中也能夠保證無線轉(zhuǎn)接的時效性。國內(nèi)品牌如沈陽中科博微的Wia-Pa，該設(shè)備的特點是支持RS232總線與無線通信之間的透明傳輸，在保證信號質(zhì)量可靠、通信傳輸穩(wěn)定方面有一定優(yōu)勢。目前，一些新型的無線轉(zhuǎn)接設(shè)備，利用交換機接入有線以太網(wǎng)，然后利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的多功能節(jié)點，在服務(wù)器和交換機之間，以及交換機與無線現(xiàn)場設(shè)備之間，實現(xiàn)無線通信。這種基于通信協(xié)議的無線與有線通信融合方法，在保證以太網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運行方面發(fā)揮了顯著優(yōu)勢。

3.2 基于適配器的融合方法

利用適配器作為媒介，將有線變送器和無線變送器連接起來，進而實現(xiàn)無線通信與有線通信的融合。根據(jù)連接方式的不同，具體又分成3種模式：第一種是直接連接，即1臺有線變送器和1臺無線變送器，分別連接到適配器的兩端。由于接線較短，通常適用于范圍較小的局域網(wǎng)；第二種是在變送器與適配器之間加入安裝附件，通常是信號放大器、光纜或者是信號收發(fā)設(shè)備等，這樣就進一步擴大了通行范圍。在接線長度上，通常能夠達到十幾米甚至幾十米；第三種是多臺有線變送器，通過一臺適配器上的多個通信轉(zhuǎn)換接口，與一臺多點無線變送器進行連接。通過合理布局有線變送器的接線方式，接線長度可以延長至上百米。

3.3 基于接入點的融合方法

常規(guī)情況下，無線網(wǎng)絡(luò)中各個接入點選擇無線通信的方式與網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)交換，但是在實際應(yīng)用中，這種無線通信模式也有一定的缺陷，例如多個接入點同時接入網(wǎng)關(guān)，可能會發(fā)生信道堵塞的問題，特別是進入5G時代后，大數(shù)據(jù)傳輸逐漸成為常態(tài)，這種“多對一”的無線連接方式有更大概率發(fā)生信息擁堵的現(xiàn)象。因此，在接入點上采用無線與有線融合的方式，在滿足接入點與網(wǎng)關(guān)之間通信需求的前提下，保證信息傳遞的流暢性、穩(wěn)定性，才能更好地滿足大數(shù)據(jù)時代無線網(wǎng)絡(luò)的使用需求。具體融合方式為：將整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行劃分，得到若干個局域網(wǎng)。每個局域網(wǎng)對應(yīng)1臺交換機，然后通過根接入點RAP或網(wǎng)絡(luò)接入點MAP，在變送器和交換機之間實現(xiàn)信息傳遞。這樣一來，在整個無線網(wǎng)絡(luò)中，變送器與交換機之間，采用的是無線通信模式；而交換機與PLC控制系統(tǒng)之間采用的是有線通信模式，實現(xiàn)了“雙線”融合。

3.4 基于視頻信號的融合方法

在遠程監(jiān)控、遠程會議等領(lǐng)域，采用無線視頻傳輸?shù)膬?yōu)勢在于信號傳遞的時效性強，最大程度上降低了雙端或多端之間視頻畫面不同步的問題。但是這種傳輸模式也有自身的缺陷，例如會增加區(qū)域內(nèi)骨干網(wǎng)絡(luò)的運行負載，周邊其他網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量也會因此受到干擾。因此，為了保證區(qū)域內(nèi)大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)用戶的用網(wǎng)體驗，通信運營商往往會對無線視頻傳輸?shù)乃俾蔬M行限制。一種常見的方法是將無線通信和有線通信相結(jié)合，在網(wǎng)絡(luò)通信壓力較小的情況下，允許無線視頻傳輸；如果網(wǎng)絡(luò)通信壓力較大，則限制為有線通信，防止信道堵塞、保障通信暢通。

4 無線通信與有線通信融合后的現(xiàn)場調(diào)整

4.1 面向無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的調(diào)整

在互聯(lián)網(wǎng)滲透到各行各業(yè)的背景下，為了保障通信穩(wěn)定、防止信道串擾，在推進“雙線”融合過程中要提前開展設(shè)計，既要滿足整個無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信需求，同時又必須兼顧信號傳輸?shù)臅r效性，以及信號本身的質(zhì)量。常規(guī)的設(shè)計思路是在無線網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個檢測節(jié)點，該節(jié)點可以實現(xiàn)對系統(tǒng)通信能力的實時檢測。如果滿足正常的通信需要，則按照預(yù)設(shè)指令完成通信；相反，如果通信能力低于系統(tǒng)的通信要求，則由PLC控制中心進行調(diào)整。例如在無線通信覆蓋范圍達不到無線網(wǎng)絡(luò)通信要求的情況下，接入有線通信設(shè)備，實現(xiàn)無線通信網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。

4.2 面向無線網(wǎng)絡(luò)運行的調(diào)整

在無線網(wǎng)絡(luò)建成并運行后，隨著技術(shù)的創(chuàng)新和需求的增長，不可避免會出現(xiàn)功能擴展的情況。為了支持新功能的實現(xiàn)，要求對既有的無線網(wǎng)絡(luò)進行狀態(tài)檢測和動態(tài)調(diào)整。例如，在某次運行檢測中，發(fā)現(xiàn)由于無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的增加，通信距離延長，導致通信質(zhì)量下降，無法達到信號傳輸要求。這種情況下技術(shù)人員可以采用增加接入點、網(wǎng)關(guān)的方式，使更多的無線通信裝置接入網(wǎng)絡(luò)，形成更加密集、更加廣泛的復合型通信網(wǎng)絡(luò)，解決信號質(zhì)量差的問題。

5 結(jié)束語

在5G技術(shù)即將全面普及的背景下，加快推進無線與有線通信融合，無論是保證通信速率還是提高信號質(zhì)量，均有積極幫助。目前實現(xiàn)“雙線”融合的技術(shù)方法有多種，例如基于適配器、通信協(xié)議、接入點以及視頻信號的融合模式，在大量的實踐中被證明切實可行。下一步要繼續(xù)探究新型的融合方式，同時還要兼顧融合之后的通信質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全等問題，保障無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、可靠運行。