無線通信和有線通信在無線網(wǎng)絡中的結合策略研究

王 鶴

(中國電子科技集團公司第五十四研究所,河北 石家莊 050081)

0 引言

在“大智移云物”不斷融合的背景下,我國的通信技術改革與創(chuàng)新得到了極大的發(fā)展。多年以來,由于受到運行成本、技術條件等因素的影響,有線通信在無線網(wǎng)絡中仍然占據(jù)著主要地位。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展,無線通信技術越發(fā)成熟,在遠程辦公、衛(wèi)星通信、現(xiàn)場直播等方面得到了廣泛應用。有線通信和無線通信所具備的優(yōu)勢各不相同,因此在無線網(wǎng)絡中要強化兩者的結合,這樣既能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補,而且還可以更好地滿足群眾需求,推動社會發(fā)展。

1 有線通信概述

1.1 內(nèi)涵和優(yōu)勢

有線通信通常需要運用相關媒介達到信息傳播的目的。通常情況下,信息傳輸一般都會選擇使用電信號和光信號,并借助電纜、光纜等媒介來實現(xiàn)信息端口向通信端口的信息傳輸。在傳播過程中,無線信號極易受到外界因素的干擾,容量相對有限,而有線通信主要是依靠光纜進行傳輸,不易受到外界因素的影響,且傳播容量較大。同時,有線通信所用傳輸設備容量一般達到了G級別,能夠很好地滿足用戶對信息高速率傳輸?shù)男枨蟆４送?光纜還能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離傳輸,在距離上可以滿足有線接入需求[1]。

1.2 有線通信現(xiàn)狀

在網(wǎng)絡傳輸過程中,有線通信具有高效、準確的傳輸優(yōu)勢,不易受無線通信的影響,已經(jīng)在各行各業(yè)中廣泛應用。隨著信息技術的不斷發(fā)展,有線通信的效率和質(zhì)量得到了非常有效的提高,很大程度上方便了人們的生產(chǎn)與生活。同時,數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的建立,還可以準確地收集和整理數(shù)據(jù)信息,并及時處理其中存在的問題,從源頭上有效降低故障的發(fā)生率。

2 無線通信概述

2.1 內(nèi)涵和優(yōu)勢

無線通信主要是借助電磁波實現(xiàn)信息的有效傳播。在有線通信中,管道資源、傳輸路由、光纜等因素均會影響通信質(zhì)量,加之受到地理環(huán)境因素的影響,導致部分區(qū)域不能進行有線通信。與有線通信相比,無線通信具有更好的靈活性,沒有線纜的約束,可以在各種環(huán)境中架設,因此在無法進行有線通信的偏遠地區(qū)多采用無線通信。無線通信成本低廉,相對低于有線通信的安裝、維護、故障診斷和升級配線成本。有線通信中大部分故障是由連接器引起的,而無線通信可靠性高,可以有效地避免有線通信中由連接器引起的故障,并且可以在復雜的環(huán)境中保持穩(wěn)定和可靠。

2.2 無線通信現(xiàn)狀

目前,無線通信在我國得到了快速發(fā)展,最廣泛的應用便是4G,而從2020年開始,5G技術也得到了較大范圍的普及,正在對人們的生活產(chǎn)生潛移默化的影響。例如,無人超市、Wi-Fi等均屬于無線通信技術,其在給人們帶來便利的同時,也大大提高了人們的生活質(zhì)量。但是,無線通信主要依賴于電磁波進行信息傳遞,長時間使用難免會影響人們的生活質(zhì)量和身體健康[2]。

3 無線通信與有線通信的結合方式

3.1 基于通信協(xié)議的結合

以有線連接的方式,借助無線轉(zhuǎn)接設備實現(xiàn)與第三方設備的有效連接,并通過各類通信協(xié)議達到通信轉(zhuǎn)換的目的。目前,在無線網(wǎng)絡中,基于通信協(xié)議的結合是比較常用的“雙線”結合模式。不同的通信協(xié)議支持類型,極大地豐富了無線轉(zhuǎn)接設備種類,如沈陽中科博微的 Wia-Pa,支持無線通信與RS232總線間的透明傳輸,具有通信傳輸穩(wěn)定、信號質(zhì)量可靠等優(yōu)勢。再如霍尼韋爾的 XYR400E,其可以提供的功能節(jié)點超過20個,能夠支持多條有線接入,而且在相對復雜的無線網(wǎng)絡中也可以提高無線轉(zhuǎn)接的時效性。如今,新研發(fā)的無線轉(zhuǎn)接設備可以借助交換機實現(xiàn)與有線以太網(wǎng)的連接,并在交換機與無線現(xiàn)場設備間、服務器和交換機間,借助網(wǎng)絡系統(tǒng)中的多功能節(jié)點實現(xiàn)無線通信。因此,基于通信協(xié)議的結合方式,可以更好地發(fā)揮以太網(wǎng)系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行的優(yōu)勢。

3.2 基于接入點的結合

在無線網(wǎng)絡中,可以通過無線通信的方式實現(xiàn)各接入點與網(wǎng)關的數(shù)據(jù)交換,然而在具體應用階段,無線通信模式也會因為多個接入點同時與網(wǎng)關連接,而出現(xiàn)信道堵塞現(xiàn)象。尤其是進入5G時代,大數(shù)據(jù)傳輸越發(fā)普遍,“多對一”的無線連接特點將會加劇信息擁堵問題。因此,在接入點方面最好選擇無線與有線相結合的方式,其不僅可以滿足網(wǎng)關與接入點間的通信需求,還可以確保信息傳遞的穩(wěn)定性、流暢性,進而更好地滿足無線網(wǎng)絡使用和發(fā)展的需求。基于接入點的結合方式主要是對整個網(wǎng)絡系統(tǒng)給予科學、合理的劃分,從而獲得多個局域網(wǎng),其中每個局域網(wǎng)與一臺交換機相對應,隨后在交換機和變送器間借助網(wǎng)絡接入點MAP或根接入點RAP實現(xiàn)信息的有效傳遞[3]。

3.3 基于適配器的結合

在基于適配器的結合方式下,無線通信和有線通信的結合具有很強的靈活性,因為在無線網(wǎng)絡中,適配器是比較常見的一類網(wǎng)絡設備,借助適配器能夠?qū)崿F(xiàn)多種設備的有效連接,并實現(xiàn)對網(wǎng)絡通信功能的有效優(yōu)化。在無線網(wǎng)絡中,常用的有線 HART設備與HART 適配器可以達到無線通信與有線通信相互結合的目的。因此,基于適配器,根據(jù)網(wǎng)絡架構所采用的不同連接方式,可以通過以下模式進行結合:(1)安裝附件連接模式。該模式不僅可以拓展網(wǎng)絡結構,提高網(wǎng)絡的穩(wěn)定性,而且將附件安裝在HART適配器中,可以簡化復雜的網(wǎng)絡,進而實現(xiàn)與有線HART變送器設備的有效分離安裝。該過程中常見的附件有光纜、信號放大器、信號收發(fā)設備等,其需要在合適的位置安裝適配器天線,以有效提高無線網(wǎng)絡的覆蓋面積。(2)直接連接模式。該模式可以將HART 適配器的外連接螺紋與有線HART設備的螺紋接線口直接連接,而且接線距離較短,能夠在一個較小的局域網(wǎng)中完成。(3)多臺有線變送器、HART設備混合連接模式。該模式中,一臺適配器上往往包含多個通信轉(zhuǎn)換接口,可以實現(xiàn)與不同設備的有效連接,進而使通信設備的穩(wěn)定性得到有效提升。同時,一臺多點無線變送器可以實現(xiàn)與通信設備的有效連接,并且將接線長度延長至上百米,這種網(wǎng)絡連接方式,需要對有線變送器的接線方式進行科學、合理布局,以滿足更大覆蓋范圍的網(wǎng)絡需求。實際上,基于適配器,借助以太網(wǎng)的方式還可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡拓撲架構的簡化處理,從而形成“無線-有線-無線-有線”的無線網(wǎng)絡模式,不僅提高了網(wǎng)絡的靈活性和通信效率,而且還可以降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C路由或服務器的次數(shù),進而有效降低網(wǎng)絡維護成本,提高網(wǎng)絡維護效率。

3.4 基于視頻信號的結合

如今,無線通信在遠程會議、遠程監(jiān)控等領域中得到了廣泛應用,其不僅具有較強的信號傳遞時效性,而且還可以有效解決多端或雙端間視頻畫面無法同步傳輸?shù)膯栴}。然而該傳輸模式在實際應用過程中也存在缺陷,不僅會增加區(qū)域內(nèi)骨干網(wǎng)絡傳輸載荷,而且還會受到周邊其他網(wǎng)絡的影響。因此,為了確保更多網(wǎng)絡用戶的上網(wǎng)體驗,大多數(shù)通信運營商會選擇限制無線視頻傳輸速率,最常用的方式便是實現(xiàn)無線通信和有線通信的有效結合,在通信壓力較小時,選擇無線視頻傳輸,反之在通信壓力較大時,則會選擇有線通信傳輸,從而確保網(wǎng)絡通信暢通。

4 提高無線通信與有線通信結合的對策

4.1 合理調(diào)整網(wǎng)絡系統(tǒng)

在無線網(wǎng)絡建設過程中,為了實現(xiàn)無線通信與有線通信的有效結合,則需要結合實際情況合理調(diào)整網(wǎng)絡系統(tǒng),具體做好以下幾個方面的工作:(1)設計過程。網(wǎng)絡系統(tǒng)通過優(yōu)化和調(diào)整,可以更好地適應新的通信環(huán)境,該過程一般需要將節(jié)點按照一定的方式設置在網(wǎng)絡系統(tǒng)中,并結合實際需求選擇通信類型,以更好地發(fā)揮無線網(wǎng)絡的作用。例如,無線網(wǎng)絡在某區(qū)域中的覆蓋半徑為8 km,但是其所選擇的通信設備只可以覆蓋方圓 4 km的信號,由此說明該區(qū)域不能單一地選擇有線通信,需要借助無線通信與有線通信結合的方式來擴大其信息傳輸覆蓋范圍,提高傳輸效率。(2)狀態(tài)檢測。在無線網(wǎng)絡建成后,為了確保其穩(wěn)定性,需要有效檢測網(wǎng)絡系統(tǒng)的運行狀態(tài),包括通信質(zhì)量、通信距離等內(nèi)容,如果出現(xiàn)設計方案與實際情況不符時,要及時給予糾正,進而確保無線網(wǎng)絡運行的穩(wěn)定性和安全性[4]。

4.2 保持信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性

在進行無線網(wǎng)絡建設的過程中,通過強化無線通信與有線通信的結合能夠大大提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。通常情況下,在現(xiàn)有無線視頻中,憑借攝像頭終端設備可以實現(xiàn)視頻隨時隨地的傳輸,極大地擺脫了線路的束縛。同時,在信息傳輸過程中,如果主要依賴無線通信也會在一定程度上降低視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和效率。為此,需要在原有基礎上加強與有線通信的連接,這樣不僅可以實現(xiàn)視頻信號的高效、穩(wěn)定傳輸,而且還可以確保數(shù)據(jù)傳遞的準確性,以更好地發(fā)揮無線網(wǎng)絡的優(yōu)勢。例如,在工業(yè)生產(chǎn)過程中,企業(yè)要想提高日常管理水平,則可以借助視頻監(jiān)控的方式實時監(jiān)管生產(chǎn)區(qū)域環(huán)境,此時為了實現(xiàn)近距離觀察,提高監(jiān)控水平,需要將有線通信應用到攝像機中,并且將無線通信應用到遠距離監(jiān)控中,從而有效提高數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)男省?/p>

4.3 有效防止信號干擾

在短距離信息傳輸中,有線通信具有準確度較高、傳遞速率較快等優(yōu)勢,而無線通信具有成本低、傳遞便捷等優(yōu)勢。因此,通過強化無線通信與有線通信的結合,既能夠降低無線網(wǎng)絡可能遭遇的信號干擾問題,而且還可以確保在惡劣環(huán)境中無線網(wǎng)絡保持穩(wěn)定運行,有效提高用戶的使用體驗。同時,在無線網(wǎng)絡運行過程中,有線通信的應用還可以滿足信息的快速傳輸,并且在有線架構搭設難度較大且信號干擾較小時區(qū)域選擇無線通信,以確保無線網(wǎng)絡不會遭受來自外界信號的干擾[5]。如今,隨著時代的發(fā)展,需要充分挖掘無線通信與有線通信的切合點,而非逐漸淡化有線通信的優(yōu)勢,以此全方位地提高無線網(wǎng)絡的通信水平。

4.4 彌補通信系統(tǒng)不足

在我國經(jīng)濟社會發(fā)展歷程中,無線通信帶來了較大的便捷,但是在實際應用和發(fā)展階段也遇到了一些困擾,例如無線通信要依賴電磁波完成信息的傳遞,但是電磁波在應用過程中會產(chǎn)生輻射,長時間會誘發(fā)各類疾病。因此,在進行無線網(wǎng)絡建設過程中,要做好無線通信相關知識的宣傳工作,避免因為盲目跟風而對無線網(wǎng)絡的正常運行產(chǎn)生不利影響。在無線網(wǎng)絡中,科學整合無線通信與有線通信,不僅可以確保信息傳遞的及時性、穩(wěn)定性和準確性,而且還可以推動無線網(wǎng)絡系統(tǒng)朝著先進化、規(guī)范化的方向發(fā)展。

5 結語

綜上所述,隨著科學技術的發(fā)展,通信技術開始滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€角落,以此更好地滿足社會發(fā)展需求。無線通信與有線通信是兩種不同類型的通信技術,各有優(yōu)缺點,因此在無線網(wǎng)絡建設過程中,要做好兩種技術的結合工作,這樣不僅可以更好地發(fā)揮兩種通信技術的優(yōu)勢,提高無線網(wǎng)絡的運行水平,而且還可以增強網(wǎng)絡的通信功能,推動我國通信行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。