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《无线网络:理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——1.4 无线互联网:不同的模型

简介: 当你阅读本书时,你可能会好奇为什么一些设计选择只用于某个特定标准,以及为什么它们与其他标准不同。举个例子,蓝牙WPAN设备通常比较小(移动电话、免提设备),而WiMAX-兼容 802.16的WMAN 设备可能会大一些(一个机架大小的基站)。

本节书摘来自华章出版社《无线网络:理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》一书中的第1章,第1.4节,作者:(美)杰克L.伯班克(Jack L. Burbank)等著,更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看

1.4 无线互联网:不同的模型

现今的无线网络标准根据其涉及范围大体上可以分为3个主要类型:
无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)
无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)
无线城域网(Wireless Metropolitan Area Network,WMAN)
传统的技术分类方式是根据其地理覆盖范围来划分的。WPAN通常能覆盖数十米的范围。WLAN通常能覆盖数百米到几千米的范围。WMAN通常能覆盖几百公里的范围。这三个类别的层次关系以及市场普及率的相关标准如图1-1所示。图中所列出的是大概范围,这些会随着所采用技术的标准和环境的变化而改变。
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图1-1 无线网络技术层次
ITU定义了一个不同的分类,可以将无线接入技术归纳其中。ITU互补接入系统模型如图1-2[6]所示。
这些无线接入技术层在参考文献[6]中定义如下:
分发层:这一层包括数字广播类型系统,通过单向链路将相同的信息同时分发给多个用户。其他接入系统可以用做返回信道。
蜂窝层:蜂窝层可能包括不同大小或不同接入技术的多个蜂窝层。
热点层:这一层可能被用于超高速数据的应用,超高流量密度和个人连接,例如在人口非常密集的城市、校园、会议中心及机场。
个域网层:个域网将支持设备间短距离直接通信。
固定(有线)层:这一层包括任何固定的有线接入系统。
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图1-2 ITU互补接入系统模型,摘自参考文献[6]
为了满足未来用户的需求,ITU在参考文献[6]中定义了无线技术在每一层上应该具备的各种属性。通过这个过程,作者认为ITU对无线技术的形成和技术功能方面均已产生了深远的影响。ITU在参考文献[7]中对未来无线接入技术的需求提供了详细的说明,未来的通信技术折衷标准必须同时考虑移动性支持和数据速率。这个关系如图1-3[6]所示。
当你阅读本书时,你可能会好奇为什么一些设计选择只用于某个特定标准,以及为什么它们与其他标准不同。举个例子,蓝牙WPAN设备通常比较小(移动电话、免提设备),而WiMAX-兼容 802.16的WMAN 设备可能会大一些(一个机架大小的基站)。在标准化进程中,首先会设想各种应用场景,然后专门为每一组应用场景设计相应的设备属性。以蓝牙为例,最大预期范围设定大约是10米,所以达到这个范围所需的发射功率远小于一个最大工作范围是2千米的WiMAX基站。
此外,保护间隔的设计目的是提高收发性能并减少传输帧之间的干扰,它往往是以系统射频前端的可实现容忍度为基础的。射频前端系统主要负责处理比特流的调制和最大预期传播延迟。注意:光速是恒定的,所以没有必要将保护间隔设置为大于预期最大传播延迟范围,而且这可能会降低吞吐量。然而,如果希望获得一个便宜的接收机或者发射机前端,那可以试图提高这些间隔来减少实现成本。
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图1-3 未来无线接入系统的功能如ITU所设想的那样。深色阴影表示现有的功能,中灰色阴影表示针对IMT-2000进行的增强,浅色阴影表示IMT-2000以上系统的新功能。对图中所用的移动性等级描述如下:低移动性包括步行速度,高移动性包括高速公路或快速列车上的速度(69~250km/h或更快),摘自参考文献[6]
最后,深入考虑无线网络标准要求就会发现,这些标准设计出来是为了实现与之相关的应用。802.16标准致力于提供一个WMAN,使不同范围的用户都能获得最大的数据速率和效率。为了达到这个目标,802.16设备经常进行测距,这是一个同步覆盖区域内所有用户的方法,它可以使数据传输速率在共享媒体里实现最大化。不进行测距,就需要提高保护间隔和竞争期,来保证用户有机会访问网络,同时每个用户可实现的吞吐量将会降低。测距是802.16架构中的关键技术。但是在蓝牙系统中情况并非如此。蓝牙基本速率确实采用一些跳频同步方法使主从设备在相同的信道以相同的速率执行跳频,由于预设工作范围的缩短,它短时间内就能实现同步。因此,在蓝牙设备上实现这一功能的算法设计并不复杂,这也是蓝牙设备比802.16基站体积小很多的一个原因。
在阅读本书的过程中,当你在考虑为什么一个特殊的标准会选择一种设计或者方法而不是选择另一种时,请记住这个例子。

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