网络通信技术的优缺点_计算机网络通信技术_无线网络通信技术完全介绍(1)

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无线根据国际上所采用的通信技术种类可将无线传感器网络划分为无线广域网(WWAN)、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)、低速率无线个域网(LR-WPAN)。以下是对各类网络各自常见和常用的通信技术进行简单介绍。

一、无线广域网(WWAN)

无线广域网WWAN(Wireless Wide Area Networks)主要是为了满足超出一个城市范围的信息交流和网际接入需求，让用户可以和在遥远地方的公众或私人网络建立无线连接。在无线广域网的通信中一般要用到GSM、GPRS、GPS、CDMA和3G等通信技术。

1.GSM

GSM是Global System for Mobile Communications的缩写，意为全球移动通信系统，是世界上应用的主要蜂窝系统之一。20世纪80年代，GSM开始兴起于欧洲，1991年在芬兰正式投入使用，到1997年底，已经在100多个国家实施运营。其发展之迅速，从实际意义上来讲已成为欧洲和亚洲的标准。到2004年，在全世界的183个国家已经建立了540多个GSM通信网络。GSM是基于窄带时分多址(TDMA)制式，允许在一个射频同时进行8组通话。GSM系统包括GSM900MHz、GSM1800MHz及GSM1900MHz等几个频段。由于GSM系统的容量是有限的，在网络用户过载时，就只能通过构建更多的网络设施来满足用户需求。但是GSM在其他方面性能优异，其除了提供标准化的列表和信令系统外，还提供了一些智能的业务，比如全球漫游功能等。GSM系统具有通话质量高，通话死角少，稳定性强，不易受外界干扰，采用SIM卡其防盗能力佳，网络容量大，号码资源丰富，信息灵敏，GSM设备功耗低等重要特点，因而直到现在，GSM在移动通信市场中仍然占有很大份额。

2.GPRS

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio System)的缩写，是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据所规定的标准。GPRS是在现有的GSM网络上开通的一种新的分组数据传输技术，它和GSM一样采用TDMA方式传输语音，但是采用分组的方式传输数据。GPRS提供端到端的、广域的无线IP连接及高达115.2kbps的空中接口传输速率。

GPRS采用了分组交换技术，可实现若干移动用户同时共享一个无线信道或一个移动用户可使用多个无线信道。当用户进行数据传输时则占用信道，无数据传输时则把信道资源让出来，这样不仅极大地提高了无线频带资源的利用率，同时也提供了灵活的差错控制和流量控制，正因如此，GPRS是按传输的数据量来收费的，即按流量收费，而不是按时间来计费的。

GPRS采用信道捆绑和增强数据速率改进来实现高速接入，它可以实现在一个载频或8个信道中实现捆绑，每个信道的传输速率为14.4kbps，在这种情况下，8个信道同时进行数据传输时，GPRS方式最高速率可达115.2kbps。如果GPRS通过数据速率改进，将每个信道的速率提高到48kbps，那么其速率高达384kbps，对于这样的高速率，可以完成更多的业务，比如网页浏览、收/电子邮件等。

GPRS还具有数据传输与语音传输可同时进行并自如切换等特点。总之，相对于原来GSM以拨号接入的电路数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有实时在线、高速传输、流量计费和自如切换等优点，它能全面提升移动数据通信服务。因而，GPRS技术广泛地应用于多媒体、交通工具的定位、电子商务、智能数据和语音、基于网络的多用户游戏等方面。

3.CDMA

CDMA是Code Division Multiple Access的缩写，全称为码分多址，它是在数字技术的分支——扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA是最早由美国高通公司研制出来用于商业的。CDMA研制出来时，正值GSM统领移动通信市场的时候，因此，几乎没有一个移动通信运营商敢使用它。最后是在20世纪90年代初，韩国政府致力于寻找发展本国电子制造业的机会，即使发现欧洲几乎已经垄断了GSM市场之后，还是果断地决定发展CDMA，CDMA从那时开始发展起来。

CDMA具有频谱利用率高、语音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、系统容量大、覆盖广等优点。CDMA能有这么多优点，一方面是扩频通信系统所固有的，另一方面是因为CDMA采用了很多的技术。CDMA系统是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率复用等几种技术结合而成的，因此它具有抗干扰性好、抗信号路径衰落能力强、保密安全性高、同频率可在多个小区内重复使用，以及系统容量大的优点。CDMA系统采用码分多址技术，所有移动用户都占用相同带宽和频率，通过复用方式使得频谱利用率很高;CDMA系统采用软切换技术，这样就完全克服了硬切换所带来的容易掉话的缺点，使得掉话率降低;CDMA采用功率控制和可变速率声码器，使CDMA无线发射功耗低及语音质量好。

CDMA具有上述的技术优势，已经被越来越多的用户所接受，使得CDMA在近些年发展迅速。目前CDMA在美国、韩国和日本等国家都占有很大一部分的市场，尤其在韩国CDMA用户已达移动通信用户的60%，而且CDMA技术也是第三代移动通信系统(3G)的技术基础。

4.GPS

GPS即全球定位系统(Global Positioning System)。GPS是具有在海、陆、空全方位进行实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。它是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验，属于美国第二代卫星导航系统。美国从20世纪70年代开始研制GPS，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成。

GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座;地面监控部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS信号接收机。GPS的空间部分由24颗均匀分布在互成120°角的轨道平面内的卫星组成;其地面监控部分由主控站、注入站和监测站组成，主要是负责卫星的监控和卫星星历的计算;GPS的用户设备主要由GPS信号接收机硬件和处理软件组成。用户通过GPS信号接收机接收GPS卫星信号，经信号处理后获得用户位置、速度等信息，最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。

起初，GPS只应用在军事领域。由于GPS系统具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点，随着人们对GPS研究的日益深入，GPS不再像当初那样仅用于军事领域，也应用到民用领域。在测量方面，由于GPS测量精度高、操作简便、便于携带、全天候操作、观测点之间无须通视等优点，成功地应用于大地测量、工程测量、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。在交通领域，利用GPS技术对各种车辆进行实时跟踪、调度管理，能够起到合理分布车辆，解决交通拥堵等问题。民航运输通过GPS信号接收设备，使驾驶员着陆时能准确对准跑道，引导飞机安全进、离场。在安全领域，可以通过GPS定位技术，迅速知道火灾、车祸等事故发生地，从而能立即展开救援行动，大大降低了事故所带来的损失。

基于GPS的技术优点，伴随着其各种产品的出现和应用领域的不断拓宽，GPS已经深入到国民生产和日常生活的各个方面，为人们的工作和生活带来了方便。

5.3G

3G(Third Generation)是国际电联ITU于2000年确定的，意为“第三代移动通信”，正式命名为IMT-2000。3G的设计目标是在考虑与已有第二代系统的良好兼容性的基础上，提供比第二代系统更大的系统容量和更好的通信质量，而且要能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括语音、数据及多媒体等在内的多种业务。因而第三代移动通信系统的主要特征是可提供丰富多彩的移动多媒体业务，其传输速率在高速移动环境中支持144kbps，步行慢速移动环境中支持384kbps，静止状态下支持2Mbps。

第三代移动通信系统的技术基础是码分多址(CDMA)。第一代移动通信系统采用频分多址(FDMA)的模拟调制方式，采用FDMA的系统具有频谱利用率低，信令干扰语音业务的缺点。第二代移动通信系统主要采用时分多址(TDMA)的数字调制方式，与第一代相比，虽然提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大大改善，但是它的系统容量仍然很有限，而且越区切换性能还不完善。CDMA系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用率高、抗多径衰落能力强、通话质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力，因而第三代移动通信系统把CDMA作为其技术基础。目前，3G推荐的主流技术标准有三种，分别为WCDMA、CDMA2000及中国提出来的TD-SCDMA，虽然是三个不同的标准，但三种系统所使用的无线电核心频段都在2000Hz左右。

(1) WCDMA

WCDMA的全称为Wideband Code Division Multiple Access，它是基于GSM网络发展出来的3G技术规范，它是欧洲提出的宽带CDMA技术标准，与日本提出的宽带CDMA技术标准基本相同，目前两者正在进一步融合。WCDMA标准提出了GSM(2G)→GPRS(2.5G)→EDGE(2.5G)→WCDMA(3G)的演进策略。GPRS和EDGE(Enhanced DataRate for GSM Evolution，，增强数据速率的GSM演进)技术被称为2.5代移动通信技术。目前中国移动通信集团公司正在采用这一方案向3G过渡，并已将原来的GSM网络升级为GPRS网络。

(2) CDMA2000

CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术标准，它是由美国主推的宽带CDMA技术标准。CDMA2000标准提出了CDMA IS95(2G)→CDMA20001x(2.5G)→CDMA20003x(3G)的演进策略。其中的CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术，而CDMA20003x与CDMA20001x的主要不同之处是CDMA20003x采用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽得到了提高。目前中国联通正在采用这一方案向3G过渡，并已建成了CDMA IS95网络。

(3) TD-SCDMA

TD-SCDMA的全称为Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access(时分同步CDMA)，是由中国大唐电信公司提出的3G标准。TD-SCDMA标准提出不经过2.5代的中间环节直接向3G过渡，对GSM系统向3G的升级非常适用。该标准的提出也表明了中国在移动通信领域的开创性。目前大唐电信公司还没有基于这一标准的可供商用的产品推出，但全球一半以上的设备厂商都宣布可支持该标准。

这3种技术标准的主要技术参数和特点见表1-1。

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