淺析無線通信網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)及發(fā)展前景

曲陽

（中國電信哈爾濱分公司，黑龍江 哈爾濱 150001）

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涵蓋的范圍很廣，既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無線連接進(jìn)行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)。通常用于無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備包括便攜式計(jì)算機(jī)、臺式計(jì)算機(jī)、手持計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話、筆式計(jì)算機(jī)和尋呼機(jī)。無線技術(shù)用于多種實(shí)際用途。

1 無線通信網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)

1.1 無線自組網(wǎng)技術(shù)

無線自組網(wǎng)是無線(移動(dòng))通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展的產(chǎn)物，特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)無中心、自組織、多跳傳輸，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)、無線傳感網(wǎng)和無線網(wǎng)狀網(wǎng)均屬于無線自組網(wǎng)范疇。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，無需依賴預(yù)設(shè)的通信基礎(chǔ)設(shè)施就可以快速自動(dòng)組網(wǎng)。它具有自組織、自愈合、無中心、多跳路由和高抗毀性等顯著特點(diǎn)，特別適合突發(fā)、臨時(shí)性的應(yīng)急通信場合。早期的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)主要用于軍事通信領(lǐng)域，研究也主要集中在如何保證在多跳無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中高效和可靠地傳送數(shù)據(jù)，在此期間眾多學(xué)者針對各種通信環(huán)境提出了大量卓有成效的信道接入?yún)f(xié)議和路由算法。隨著研究的深入和信息技術(shù)的進(jìn)步，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向民用和商業(yè)領(lǐng)域，研究的內(nèi)容也更為寬泛，包括網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、分簇算法、跨層設(shè)計(jì)、QoS支持、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和信息安全傳輸?shù)取Ｅc此同時(shí)，針對實(shí)際應(yīng)用需求在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上衍生出了其他無線自組網(wǎng)技術(shù)，如WSN和無線網(wǎng)狀網(wǎng)。WSN整合了Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)，是一種具有傳感功能的小型移動(dòng)設(shè)備構(gòu)造的用于收集、傳播和處理傳感信息的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。它可以有效監(jiān)控特定目標(biāo)區(qū)域，及時(shí)向相關(guān)用戶發(fā)出通告，并通過對收集的傳感信息加以處理來輔助行動(dòng)決策。在WSN中，多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)協(xié)作運(yùn)行，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和應(yīng)用需求選用合適的信息處理機(jī)制和路由協(xié)議來高效完成特定的信息監(jiān)測和傳輸任務(wù)。WMN也是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并利用了無線骨干路由器，具有高可靠性和強(qiáng)自愈能力。這些技術(shù)手段各有特色，但都具有網(wǎng)絡(luò)自組織和協(xié)同特征，非常適合組建應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)來協(xié)調(diào)各類人員展開救援行動(dòng)和應(yīng)對突發(fā)事件。WSN和WMN網(wǎng)絡(luò)具有鮮明的技術(shù)特色和應(yīng)用領(lǐng)域，但是從網(wǎng)絡(luò)自組織、多跳中繼和協(xié)同傳輸?shù)慕嵌戎v，它們都是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在特定應(yīng)用領(lǐng)域的延伸和拓展，均可歸屬于無線自組網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。這些無線自組網(wǎng)將在應(yīng)急通信場合發(fā)揮重要作用。例如，利用AdHoc網(wǎng)絡(luò)和WMN可以快速構(gòu)建高抗毀性的應(yīng)急救援網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)各救援群體；同時(shí)，可以部署WSN來實(shí)時(shí)監(jiān)控事發(fā)區(qū)域的各種情況，并把相關(guān)信息及時(shí)通知現(xiàn)場人員和上報(bào)指揮中心。

當(dāng)前有關(guān)無線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究往往關(guān)注特定網(wǎng)絡(luò)的各種技術(shù)問題，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的信道接入和路由選擇問題，WSN的信息有效傳輸問題等，沒有深入考慮無線自組織網(wǎng)絡(luò)之問以及無線自組網(wǎng)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施之間的內(nèi)在聯(lián)系和有機(jī)融合，更缺乏針對應(yīng)急通信保障實(shí)際應(yīng)用需求組建和維護(hù)異質(zhì)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性研究。為此，應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的組建必須充分發(fā)揮無線自組織網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種有機(jī)結(jié)合有線、無線、衛(wèi)星等多種通信手段的異構(gòu)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)和協(xié)作，切實(shí)解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、多業(yè)務(wù)流Q0S支持和目標(biāo)定位等關(guān)鍵技術(shù)問題，從而快速組建可靠、高效、健壯的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，針對多種應(yīng)急突發(fā)情況提供有效的通信保障。

1.2 無線通信網(wǎng)絡(luò)安全中的密碼技術(shù)分析

無線通信網(wǎng)絡(luò)的安全密碼技術(shù)是從很大程度上提高了無限通信網(wǎng)絡(luò)的安全性，也是保障無線通信網(wǎng)絡(luò)安全的重要的安全技術(shù)之一。在無線通信應(yīng)用之前密碼分析者要獲得密文是非常苦難的，更別說破譯密碼。因而無線通信的廣發(fā)應(yīng)用也幫助了密碼分析的發(fā)展，從而推動(dòng)了密碼技術(shù)的發(fā)展。從無線通信網(wǎng)絡(luò)安全中經(jīng)常用到的密碼技術(shù)包括用加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)保密性，認(rèn)證技術(shù)實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證性，完整性檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)完整性，數(shù)字簽名技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)不可否認(rèn)性。

1.2.1 加密技術(shù)

它是一種最基本的安全機(jī)制，通過它通信明文可以被轉(zhuǎn)換成密文，而這些密文對于不知道解密密鑰的人來說是雜亂無章、不可理解的，只有知道解密密鑰的人才能恢復(fù)出原來的明文。當(dāng)然，加密明文的過程也需要知道密鑰。當(dāng)加密密鑰和解密密鑰相同時(shí)，這種密碼算法稱為堆成密鑰密碼算法；而加密密鑰和解密密鑰不相同的密碼算法稱為非堆成密鑰密碼。對稱密鑰密碼系統(tǒng)要求保密通信雙方必須事先共享一個(gè)密鑰，因而人們也稱對稱密鑰密碼系統(tǒng)為單鑰密碼系統(tǒng)。在單鑰密碼系統(tǒng)中，只有知道共享秘密的通信雙方才能相互通信，這不僅限制了保密通信范圍，也帶來了密鑰管理問題，但因?yàn)槠淙菀讓?shí)現(xiàn)，所以幾乎所有的通信網(wǎng)絡(luò)都采用單鑰密碼算法來保護(hù)通信內(nèi)容。

1.2.2 完整性檢測技

它用于提供消息認(rèn)證的安全機(jī)制。從概念上來講，完整性檢測技術(shù)類似于數(shù)據(jù)通信中的校驗(yàn)位和循環(huán)校驗(yàn)。在數(shù)據(jù)通信中，發(fā)送方根據(jù)通信協(xié)議生成一個(gè)消息的校驗(yàn)位或循環(huán)校驗(yàn)和，并將它附著在消息之后一起傳給接收方。接收方在收到消息后重新計(jì)算校驗(yàn)位或循環(huán)校驗(yàn)和，并將其與接收到得校驗(yàn)位或循環(huán)校驗(yàn)。

2 無線通信發(fā)展展望

經(jīng)過多年的發(fā)展，無線局域網(wǎng)在技術(shù)上已經(jīng)日漸成熟，應(yīng)用日趨廣泛，無線局域網(wǎng)將從小范圍應(yīng)用進(jìn)入主流應(yīng)用。未來無線局域網(wǎng)技術(shù)將更加成熟，產(chǎn)品性能將更加穩(wěn)定，市場將持續(xù)不斷地增長，價(jià)錢將持續(xù)降低，大型設(shè)備提供商將進(jìn)入這個(gè)市場，大多數(shù)企業(yè)和公司將采用無線局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。面對如此良好的發(fā)展前景，我國應(yīng)大力推動(dòng)無線局域朋技術(shù)的研究和實(shí)用化，抓住無線局域網(wǎng)發(fā)展的契機(jī)。這樣，不但可極大地推動(dòng)國家信息化的發(fā)展進(jìn)程，還將為我國信息產(chǎn)業(yè)和通信市場步人國際市場提供大好機(jī)遇。

3 結(jié)語

文中簡要敘述了幾種無線通信技術(shù)及發(fā)展前景，它們各有各的特點(diǎn)，對于一些企業(yè)來說，如果能繞過主要的無線通信運(yùn)營商可以節(jié)約可觀的成本，隨著短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展，用戶一定可以找到最合適的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。從而達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1]丁飛，張西良，張世慶，楊軍.未來家庭網(wǎng)絡(luò)中的無線技術(shù)[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2006，08.