移動無線網絡技術

魏銘 王明月 張德慧

摘 要：隨著科技發展，無線通信技術經歷巨大變化，在社會的各個領域得到廣泛而深入的作用，移動無線通信與我們的日常生活、生產學習已經不可分割，本文通過簡述定義、分類及發展、安全性等方面展示了移動無線網絡技術的概念。

關鍵詞：無線 網絡 通信

一、無線網絡技術

1、介紹：

所謂無線，顧名思義就是利用無線電波來作為資料的傳導，而就應用層面來講，它與有線網絡的用途完全相似，兩者最大不同的地方是在于傳輸資料的媒介不同，除此之外，正因它是無線，因此無論是在硬件架設或使用之機動性均比有線網絡要優勢許多。通常所講的無線網絡是一個廣義的技術術語，無線網絡包含了許多用無線方式通信的異構網絡，這些異構網絡采用不同的通信協議及標準，采用不同的核心技術，采用不同的芯片技術，組織系統時有自己的特點，有不同的國際組織及管理部門。

2、分類：

按照不同的標準，無線網絡有多種分類，例如：按照通信覆蓋范圍來分，可以分為無線廣域網、無線城域網、無線局域網和無線個域網；按照通信范圍是長距離還是短距離來分，有廣域無線網絡和短距無線網絡之分；還可以按照不同的通信協議和標準進行劃分，按照用戶終端是否可以在移動狀態下進行通信可以分為移動無線網絡、移動互聯網等。

3、發展：

無線網絡在發展初期從內容上有面向語音的技術與系統，還有面向數據的技術與系統。面向語音的技術與系統是從無繩電話開始起步的，然后就是第一代的一蜂窩結構作為系統組通織特征的移動無線網；隨后發展到了第二代數字蜂窩系統GSM，順序地發展出了從2G 到3G 的過渡性技術：2.5G 的GPRS 和CDMA 1X 網絡技術；很快就進人到第三代移動無線系統技術，在這個階段，3G 實際上包括了三個制式：美國的CDMA2000、歐洲的WCDMA以及有中國開發的TD-SCDMA3G 技術。接著第四代移動通信系統（4G） 啟動，一直到現在，4G 系統大范圍地進入應用。總之，面向語音的無線網絡技術的迅速發展以及取得了巨大的成就，同時推動了面向數據無線局域網的發展。

面向數據的無線網絡發展內容更為豐富。剛開始，隨著無線局域網的快速發展，推出了IEEE802.11無線局域網標準，接著系統性地發展了IEEE802.l1a （5GHz，54Mbit/s），IEEE802.11b（2.4GHz，11Mbit/s），IEEE802.11b+（2.4GHz，22Mbit/s） 和IEEE802.llg （2.4GHz，54Mbit/s）。2008年，又推出了IEEE802.l1n。802.11n 是IEEE 802.11協議中繼802.11b/a/g 后802.11n 將802.11a/g 的54Mbit/s 最高發送速率提高到了又一個無線傳輸標準協議，300Mbit/s，其中的關鍵技術為MIMO-OFDM、40MHZ 頻寬模式、幀聚合、Short GI。802.11n 同時定義了2.4GHZ頻段和5GHZ頻段的WLAN 標準，與11a/b/g 每信道只用20MHZ 頻寬不同的是11n 定義了兩種頻帶寬度： 20MHZ 頻寬和40MHZ頻寬。

二、移動無線網絡技術

1、介紹：

移動無線網絡技術也稱移動通信技術 。移動通信領域內推出的業務種類越來越多，除語音業務以外，移動數據業務真正可以使人們隨時、隨地進行便捷地通信，在移動狀態中實現多業務交互。移動通信網已經是現代通信網的一個極重要組成部分。

2、組成：

在移動通信網絡中，主要采用了一種蜂窩網絡作為基本結構。一個基站用一個六邊形表示，許多的六邊形在空間上構成了通信系統蜂窩，多個基站加在一起的時候，其形狀像蜜蜂的蜂窩而得名。它主要是有移動臺、無線基站子系統和交換網絡子系統三部分組成。移動臺由兩部分組成，移動終端和客戶識別卡。移動終端可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調制和解調、信息發射和接收。SIM卡就是“身份卡”，存有認證客戶身份所需的所有信息，并能執行一些與安全保密有關的重要信息，以防止非法客戶進人網絡。無線基站子系統BSS是在一定的無線覆蓋區中由移動交換中心（MSC） 控制，與MS進行通信的系統設備，它主要負責完成無線發送接收和無線資源管理等功能。功能實體可分為基站控制器 （BSC） 和基站收發信臺（BTS）。交換網絡子系統NSS 主要完成交換功能和客戶數據與移動性管理、安全性管理所需的數據庫功能。

移動通信中蜂窩結構分為三個層級：宏蜂窩小區、微蜂窩小區和微微蜂窩小區。

3、發展：

第一代蜂窩式移動通信網是模擬系統，以連續變化的波形傳輸信息，只能用于語音業務。這一代移動通信網制式繁多，不能實現國際漫游，不能提供ISDN 業務（即在一根普通電話線上提供語音、數據、圖像等綜合性業務），通信保密性不好，通話易被竊聽，手機體積大，頻帶利用率低。

第二代蜂窩移動通信網為數字系統，針對第一代進行了完善和發展。2G系統支持語音，數據等多種任務，但傳輸速率很低。但一些運營商會將其速率升級，理論山可以超過100kbit/s，即2.5G。

第三代為3G系統，是將語音通信和多媒體通信結合的新一代通信系統，甚至許多終端還可與個人局域網互聯，并將一個小范圍區域內的所有數字終端設備互聯成一個可有效的網絡，

第四代移動通信技術是4G網絡，4G網絡最大的數據傳輸速率超過100 Mbit/s，這個速率是3G網絡速率的50倍，4G技術將3G 和WLAN技術很好地脫合在一起，4G的移動終端可以接受高分排率的電影和電視節目，從面成為合井廣播和通信的新基礎設施中的一個組帶，4G有望集成不同模式的無線通信技術，如WILAN 無線局域網、藍牙等無線個城網技術、移動蜂窩網絡技術、廣播電視到衛星通信技術等。4G通信技術在2G、3G技術的基礎上，應用了一些新的通信技術，較大幅度地提高了無線通信網絡的效率和功能。

4G技術的優勢為通信速率更快：網絡頻譜更寬，通信更加靈活，智能性能更高，兼容性能更平滑，提供的增值服務更多并連接著新的市場，實現高質量通信，頻率使用效率更高，通信費用更加便宜。4G通信能滿足3G通信尚不能達到的部分需求，如覆蓋范圍更大，通信質量更高、多媒體傳輸能力更強等。4G系統可提供高達10Mbit/s的數據傳輸速率，采用數據分組交換技術處理數據流，具有極強的視頻數據業務功能。

三、無線網絡的安全性

無線網絡在給用戶帶來移動便利性的同時也帶來了諸多挑戰，其中就包括安全性。由于無線網絡通過無線電波在空中傳輸數據，信號覆蓋范圍內的幾乎所有無線網絡用戶都能接觸到這些數據。只要具有相同的頻率、通信制式就可能獲取所傳遞的信息，要通過無線信道將數據僅僅傳送給一個目標用戶是不可能的。因此與有線網絡相比，無線網絡所面臨的安全威脅更加嚴峻。

無線通信網絡通常由無線接人網（RAN）和有線核心網（CN）組成，如圖1.6所示。接人網基于不同的無線通信技術為用戶提供網絡接人服務，為終端提供業務承載能力，實現業務的透明傳送。核心網是指將業務提供者與接人網，或將接人網與其他接人網連接在一起的網絡，通常指除接人網和用戶駐地網之外的網絡部分。無線通信網絡安全威脅根據無線通信網絡架構，主要存在于三個位置：移動終端、無線鏈路、接人網絡和核心網絡有線連接。

WLAN技術是當今世界上最令人振奮的無線技術之一。實現了無論是在工作中、在家中，還是國內外旅行中的安全的、健壯的高速無線訪問。現在有筆記本電腦、PDA支持它，而且馬上將被手機支持。該技術的采用正快速地在很多地方增長，無論是企業、運營商還是個人用戶，如果能構建符合標準、易于使用且屬于自己的WLAN設施，將能強占先機、提高效率和降低成本。如果能按照Wi-Fi組織定義的安全標準實施企業WLAN，那么將對企業信息化應用產生極大的價值。安全解決WLAN安全架構，并靈活運用符合Wi-Fi認證要求的產品來搭建WLAN系統，將是邁向最終實現安全接入、無縫漫游的踏腳石。

結束語：無線通信對人類的生產力產生了巨大的推動力。如今，4G已經完全不再是一個陌生的名詞，我們已經開始深入5G，相信很快就會快速普及，相信我們的科技會越來越進步，人們的生活也會越來越便利，世界會越來越美好。

參考文獻：

[1]張少軍.圖說無線網絡及應用技術.中國電力出版社.2017

[2]祝世雄.無線通信網絡安全技術.國防工業出版社.2014