1 全球連通概述
近年來(lái),世界各國(guó)的通信建設(shè)既有固定通信網(wǎng),也有移動(dòng)通信網(wǎng);或者說(shuō),既有有線(銅線、光纖)通信網(wǎng),也有無(wú)線通信網(wǎng)。無(wú)線通信網(wǎng)既有專供固定通信用的,也有專供移動(dòng)通信用的。移動(dòng)通信主要依靠三類無(wú)線通信:無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)、城市蜂窩網(wǎng)(2G ~ 3G)和衛(wèi)星通信(GEO ~MEO / LEO)。一般說(shuō)來(lái),城市蜂窩網(wǎng)主要用于城市,為攜帶輕便手機(jī)的移動(dòng)用戶提供通信便利。低軌(LEO,地球上空N × 100 ~ 1000km)衛(wèi)星通信若能真正實(shí)現(xiàn)和開放應(yīng)用,則對(duì)遠(yuǎn)距對(duì)方的用戶實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信很有利。靜軌(GEO,地球上空36 000km)衛(wèi)星通信則用于遠(yuǎn)距離傳送電視或廣播。各大單位在各自地區(qū)設(shè)置的局域網(wǎng)若利用無(wú)線,也可能用于移動(dòng)通信。
這樣,根據(jù)以上簡(jiǎn)單概述,若適當(dāng)聯(lián)合三類無(wú)線移動(dòng)通信一起運(yùn)用,就有可能形成全球通信。這就是說(shuō),若每一移動(dòng)用戶各自隨身攜帶一部具有專門號(hào)碼的手機(jī)或便攜計(jì)算機(jī),則不論何時(shí)何地,都可能方便地經(jīng)過(guò)無(wú)線通信的連通,互相實(shí)現(xiàn)會(huì)話、可視通信、數(shù)據(jù)通信,甚至多媒體通信。當(dāng)然,每一無(wú)線通信網(wǎng)都使用修正的管理措施,又都使用統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)規(guī)約IP。經(jīng)過(guò)連通,任何便攜計(jì)算機(jī)不論何地何時(shí),都可接入互聯(lián)網(wǎng)(Internet)或內(nèi)部網(wǎng)(intranet),自由通過(guò)異類網(wǎng)和地理界限。也就是說(shuō),各類無(wú)線網(wǎng)采用統(tǒng)一互通的移動(dòng)管理措施,就可形成世界統(tǒng)一的無(wú)線通信網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
2 蜂窩網(wǎng)的改進(jìn)
上述三類無(wú)線通信網(wǎng)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單而必要的安排,有可能構(gòu)成全球統(tǒng)一的無(wú)線通信網(wǎng)。世界上任何個(gè)人只要攜帶合適的輕便手機(jī)或便攜計(jì)算機(jī),就可不論何時(shí)何地,按各自需要,通過(guò)這種全球統(tǒng)一的無(wú)線通信網(wǎng),撥號(hào)接通攜帶手機(jī)或計(jì)算機(jī)的對(duì)方,實(shí)現(xiàn)通話(包括可視電話),或傳送數(shù)據(jù)信息,以至多媒體信息。對(duì)于這三類無(wú)線通信網(wǎng)的要求,主要寄希望于蜂窩網(wǎng),就是期望世界各地和各城市的蜂窩網(wǎng)統(tǒng)一程式,或加裝互相連通所必需的設(shè)備。通常每一城市的蜂窩網(wǎng)各有一個(gè)“移動(dòng)交換中心”(MSC),它連接該城市每個(gè)蜂窩區(qū)的基臺(tái),可利用有線光纖線路。
蜂窩網(wǎng)根據(jù)定位數(shù)據(jù)庫(kù)定位管理。它有兩種“定位記錄器”(HLR和VLR)。每一蜂窩區(qū)的MSC連接VLR,它們又連通HLR,保管各終端的永久信息。每一移動(dòng)終端有各自的“移動(dòng)識(shí)別號(hào)碼”(MIN),并存入HLR。當(dāng)移動(dòng)終端移至另一蜂窩區(qū)時(shí),該終端的MIN將有新的信息傳至HLR-2,且再傳給新的VLR,并通知原來(lái)的VLR取消原始記錄。這表示,在移動(dòng)通信蜂窩網(wǎng),每一蜂窩區(qū)要與VLR和HLR一同發(fā)揮作用,必須經(jīng)過(guò)一定程序才能連通公用電話通信(PSTN / ISDN)或Internet / intranet。這樣看來(lái),若想經(jīng)過(guò)蜂窩網(wǎng)連通全球無(wú)線通信網(wǎng),就必須經(jīng)過(guò)一定的接續(xù)過(guò)程。
當(dāng)今世界上實(shí)際應(yīng)用的城市蜂窩網(wǎng)(2G),并不完全屬于同樣的制式。各國(guó)現(xiàn)行的2G蜂窩網(wǎng)雖都屬于數(shù)字式,但有些2G采用時(shí)分多址(TDMA),另一些則采用碼分多址(CDMA),特別是北美和歐洲兩大地區(qū)各自使用兩類不同的制式。有些國(guó)家容許同一城市同時(shí)存在兩種不同制式,各有不同的手機(jī)用戶,互不侵犯,這顯然很不合理。
現(xiàn)在,世界各國(guó)的蜂窩網(wǎng)準(zhǔn)備連通為全世界統(tǒng)一的無(wú)線通信網(wǎng),統(tǒng)一成同樣的制式。近年來(lái),國(guó)際上認(rèn)真討論并一致同意第三代(3G)蜂窩網(wǎng)必須使用統(tǒng)一的最新制式,IMT-2000就是要在全世界推行統(tǒng)一的移動(dòng)通信制式。雖然TDMA具有很多優(yōu)點(diǎn),但與CDMA相比稍遜一籌,因此傾向于統(tǒng)一采用CDMA,當(dāng)然CDMA技術(shù)本身還在發(fā)展,目前擬定為寬帶CDMA(WCDMA)。雙工制式包括頻分雙工(FDD)和時(shí)分雙工(TDD),可能傾向于選用TDD,但將來(lái)隨著CDMA的應(yīng)用,也許會(huì)認(rèn)為碼分雙工(CDD)更好。
3 衛(wèi)星通信的應(yīng)用
上面已提到,衛(wèi)星通信有GEO和MEO / LEO兩大類。GEO是地面上空36 000km高度的地球靜止軌道,軌道上均勻分布三顆衛(wèi)星,常稱同步衛(wèi)星。每顆GEO衛(wèi)星覆蓋廣大的地面區(qū)域,就是說(shuō)在同一廣大地域以內(nèi),眾多通信用戶看到同一顆GEO衛(wèi)星,可利用該衛(wèi)星內(nèi)部的轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)現(xiàn)通信。然而,地面與GEO衛(wèi)星相隔36 000km距離,電波傳播損耗較大,而且引起的時(shí)延較長(zhǎng)(單程約0.25s)。因此在同一地域內(nèi),兩個(gè)固定地球站(FES)各安裝適當(dāng)規(guī)模的拋物面天線瞄準(zhǔn)GEO衛(wèi)星,經(jīng)過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器,可保證順利實(shí)現(xiàn)可靠通信,尤其是一地面站與另一地面站相隔較遠(yuǎn)時(shí)。這種GEO衛(wèi)星通信也曾嘗試應(yīng)用于移動(dòng)通信,試驗(yàn)結(jié)果表明,地面移動(dòng)終端雖無(wú)法利用固定的大型拋面天線,但可攜帶適當(dāng)有效的拋物面天線,移動(dòng)終端發(fā)信機(jī)要發(fā)射較大的射頻功率,收信機(jī)的檢測(cè)器則要有較高的靈敏度。但一般認(rèn)為GEO離地面太遠(yuǎn)、損耗和時(shí)延過(guò)大,不太適宜地面移動(dòng)用戶直接通信,不會(huì)推廣應(yīng)用。
另一大類MEO / LEO衛(wèi)星離地面近得多,中軌(MEO)約在10 000km上空,LEO則在600 ~ 1000km上空。尤其是LEO系統(tǒng)的衛(wèi)星離地面很近,沒有過(guò)大的傳播損耗和時(shí)延,對(duì)地面移動(dòng)用戶間相互通信非常有利。所謂衛(wèi)星移動(dòng)通信,實(shí)際上就是指LEO對(duì)地面移動(dòng)用戶通信的應(yīng)用。據(jù)國(guó)際上公開報(bào)道,目前已研制成功的LEO衛(wèi)星移動(dòng)通信銥(Iridium)系統(tǒng)整套幾十顆衛(wèi)星都已進(jìn)入預(yù)定軌道,依次向前正常運(yùn)行,并制成移動(dòng)終端手機(jī)。應(yīng)該說(shuō),這是衛(wèi)星移動(dòng)通信的一個(gè)良好開端。但沒過(guò)多久,“銥”系統(tǒng)就失敗了,主要原因是用戶的移動(dòng)終端手機(jī)價(jià)格太貴,而且每次通話的費(fèi)用也太貴。此外,也有其它研制成功的MEO衛(wèi)星移動(dòng)電話系統(tǒng),在世界上少數(shù)國(guó)家公開試用。
總的來(lái)說(shuō),未來(lái)的衛(wèi)星移動(dòng)通信是指在不遠(yuǎn)的將來(lái),MEO / LEO衛(wèi)星系統(tǒng)可能向地面用戶提供移動(dòng)通信,而不是指GEO同步衛(wèi)星。目前,MEO / LEO衛(wèi)星系統(tǒng)正在各自研究試用的初步階段,須假以時(shí)日才能對(duì)它們加以評(píng)述,現(xiàn)在談?wù)撍鼈儏⑴c全球無(wú)線通信連通還為時(shí)過(guò)早。GEO同步衛(wèi)星雖不能提供真正有用的移動(dòng)通信,但固定地球站通過(guò)高空GEO衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器,確實(shí)可提供兩地間的無(wú)線通信傳輸,應(yīng)作為全球無(wú)線通信連通的重要一環(huán)。
4 無(wú)線局域網(wǎng)的發(fā)展
現(xiàn)在社會(huì)上很多相當(dāng)規(guī)模的企業(yè)或管理單位各自擁有屬于自己產(chǎn)權(quán)的高樓大廈,設(shè)置很多個(gè)部門辦公室,并安裝企業(yè)/單位專用的通信設(shè)備。這種專用通信設(shè)備以往通過(guò)專用小交換機(jī)(PBX)使辦公室之間互通電話,或者讓各辦公室接至市內(nèi)或長(zhǎng)途的公用通信網(wǎng)。近年來(lái),各辦公室普遍安裝計(jì)算機(jī),并需要使用數(shù)據(jù)通信,這就形成了各大樓單位的專用通信網(wǎng)局域網(wǎng)(LAN),它與公用市內(nèi)電話網(wǎng)有所區(qū)別。最近,無(wú)線通信應(yīng)用興旺發(fā)達(dá),這些大樓單位傾向于加裝無(wú)線通信收發(fā)信設(shè)施,在許可的無(wú)線電頻譜上使用無(wú)線通信,不僅各部門辦公室之間可互相通信,而且工作人員配備簡(jiǎn)便手機(jī),就可在大樓內(nèi)按需要與有關(guān)人員通信。這樣,大樓單位的LAN就成為“無(wú)線局域網(wǎng)”(WLAN)。當(dāng)然,這種WLAN應(yīng)能與城市公用無(wú)線網(wǎng)隨時(shí)聯(lián)系,以便單位能與市內(nèi)、國(guó)內(nèi)和全球的對(duì)方通信。這就是說(shuō),WLAN必然需要隨時(shí)與公用無(wú)線通信網(wǎng)連通。
為了WLAN的移動(dòng)管理,國(guó)際上制定了“移動(dòng)IP”規(guī)約,現(xiàn)時(shí)用IP第4版(IPv4)。移動(dòng)代理(MA)可以是本家的HA,或外來(lái)的FA。移動(dòng)終端內(nèi)部有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(MN)。簡(jiǎn)單地說(shuō),WLAN有若干個(gè)接入點(diǎn)(AP),它們經(jīng)過(guò)接入路由器連接FA,再至HA。在相反方向,HA收到所有發(fā)給MN的IP分組,傳給FA。WLAN欲與蜂窩網(wǎng)連通,可以與市區(qū)的基臺(tái)直通,非常方便。
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