《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——1.4　无线互联网：不同的模型

当你阅读本书时，你可能会好奇为什么一些设计选择只用于某个特定标准，以及为什么它们与其他标准不同。举个例子，蓝牙WPAN设备通常比较小（移动电话、免提设备），而WiMAX-兼容 802.16的WMAN 设备可能会大一些（一个机架大小的基站）。

本节书摘来自华章出版社《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》一书中的第1章，第1.4节，作者：（美）杰克L.伯班克（Jack L. Burbank）等著，更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看

1.4 无线互联网：不同的模型

现今的无线网络标准根据其涉及范围大体上可以分为3个主要类型：
无线个域网（Wireless Personal Area Network，WPAN）
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）
无线城域网（Wireless Metropolitan Area Network，WMAN）
传统的技术分类方式是根据其地理覆盖范围来划分的。WPAN通常能覆盖数十米的范围。WLAN通常能覆盖数百米到几千米的范围。WMAN通常能覆盖几百公里的范围。这三个类别的层次关系以及市场普及率的相关标准如图1-1所示。图中所列出的是大概范围，这些会随着所采用技术的标准和环境的变化而改变。

图1-1 无线网络技术层次
ITU定义了一个不同的分类，可以将无线接入技术归纳其中。ITU互补接入系统模型如图1-2[6]所示。
这些无线接入技术层在参考文献[6]中定义如下：
分发层：这一层包括数字广播类型系统，通过单向链路将相同的信息同时分发给多个用户。其他接入系统可以用做返回信道。
蜂窝层：蜂窝层可能包括不同大小或不同接入技术的多个蜂窝层。
热点层：这一层可能被用于超高速数据的应用，超高流量密度和个人连接，例如在人口非常密集的城市、校园、会议中心及机场。
个域网层：个域网将支持设备间短距离直接通信。
固定（有线）层：这一层包括任何固定的有线接入系统。

图1-2 ITU互补接入系统模型，摘自参考文献[6]
为了满足未来用户的需求，ITU在参考文献[6]中定义了无线技术在每一层上应该具备的各种属性。通过这个过程，作者认为ITU对无线技术的形成和技术功能方面均已产生了深远的影响。ITU在参考文献[7]中对未来无线接入技术的需求提供了详细的说明，未来的通信技术折衷标准必须同时考虑移动性支持和数据速率。这个关系如图1-3[6]所示。
当你阅读本书时，你可能会好奇为什么一些设计选择只用于某个特定标准，以及为什么它们与其他标准不同。举个例子，蓝牙WPAN设备通常比较小（移动电话、免提设备），而WiMAX-兼容 802.16的WMAN 设备可能会大一些（一个机架大小的基站）。在标准化进程中，首先会设想各种应用场景，然后专门为每一组应用场景设计相应的设备属性。以蓝牙为例，最大预期范围设定大约是10米，所以达到这个范围所需的发射功率远小于一个最大工作范围是2千米的WiMAX基站。
此外，保护间隔的设计目的是提高收发性能并减少传输帧之间的干扰，它往往是以系统射频前端的可实现容忍度为基础的。射频前端系统主要负责处理比特流的调制和最大预期传播延迟。注意：光速是恒定的，所以没有必要将保护间隔设置为大于预期最大传播延迟范围，而且这可能会降低吞吐量。然而，如果希望获得一个便宜的接收机或者发射机前端，那可以试图提高这些间隔来减少实现成本。

图1-3 未来无线接入系统的功能如ITU所设想的那样。深色阴影表示现有的功能，中灰色阴影表示针对IMT-2000进行的增强，浅色阴影表示IMT-2000以上系统的新功能。对图中所用的移动性等级描述如下：低移动性包括步行速度，高移动性包括高速公路或快速列车上的速度（69～250km/h或更快），摘自参考文献[6]
最后，深入考虑无线网络标准要求就会发现，这些标准设计出来是为了实现与之相关的应用。802.16标准致力于提供一个WMAN，使不同范围的用户都能获得最大的数据速率和效率。为了达到这个目标，802.16设备经常进行测距，这是一个同步覆盖区域内所有用户的方法，它可以使数据传输速率在共享媒体里实现最大化。不进行测距，就需要提高保护间隔和竞争期，来保证用户有机会访问网络，同时每个用户可实现的吞吐量将会降低。测距是802.16架构中的关键技术。但是在蓝牙系统中情况并非如此。蓝牙基本速率确实采用一些跳频同步方法使主从设备在相同的信道以相同的速率执行跳频，由于预设工作范围的缩短，它短时间内就能实现同步。因此，在蓝牙设备上实现这一功能的算法设计并不复杂，这也是蓝牙设备比802.16基站体积小很多的一个原因。
在阅读本书的过程中，当你在考虑为什么一个特殊的标准会选择一种设计或者方法而不是选择另一种时，请记住这个例子。

《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——1.7 蜂窝网络技术概述 过去的10～15年间，当大量的无线通信技术被802LMSC提出的同时，无线蜂窝通信技术也得到了飞速的发展。在十多年前，GSM和IS-95标准码分多址接入（Code Division Multiple Access，CDMA）等2G通信技术是当时最先进的蜂窝通信技术，但是，其数据传输速率仅相当于互联网服务有线拨号的水平。
《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——2.3 IETF IETF每年召开三次会议，然而，许多参与者并不参加会议，这和IEEE 802 LMSC有些类似，即标准的推进不是依靠正式的投票过程决定的。通常，只要工作组成员能达成大致共识，标准推进即被认为是可接收的。
《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——2.5 3GPP2 3GPP2标准网络采取cdma2000蜂窝网络技术及其相关的迁移技术。3GPP2旨在采用全IP核心网，每个BS和移动用户节点都具有全IP的功能。3GPP2中有四个TSG，接入网络接口TSG（Access Network Interface，TSG-A）、cdma2000 TSG（TSG-C）、服务和系统方面TSG（TSG-S）以及核心网TSG（TSG-X）。
《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——2.10 总结 无线网络已经彻底改变了世界交流的方式，一个巨大且正日益增长的生态系统衍生自这种转变。我们已经对其中的一些关键组织进行了概述，其成员定义的技术标准推动了无线产品市场的进步，也改善了消费者的体验。我们可以看到这些组织定义标准的过程各不相同，然而每一个组织对全球无线市场的影响是不可否认的。
《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——导读 在信息化时代初期，人们陶醉于家用个人电脑，通过有线网络获取、分享信息，通过各种有线技术进行“互联网”体验。随着人们对信息的需求不断增加，这些有线技术也变得更加先进，功能更强大。但是，随着时间的推移，人们开始渴望更多的功能，更便捷的通信，而笔记本电脑的普及和无线网络技术的出现，使得这一需求得到满足。
《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——1.2 无线互联网的历史 无线互联网起源于20世纪70年代初期。1971年，夏威夷大学搭建了第一个无线网络。ALOHANET研究项目将夏威夷大学七个校区的计算机通过无线网络跨越四个岛屿连接起来。然而，在20世纪70年代～90年代，无线网络仅仅依靠美国和加拿大的业余无线电爱好者而存在，他们开发出终端节点控制器（Terminal Node Controllers，TNC），可以连接世界的各个地方。
《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——3.3 UWB 超宽带（Ultra Wideband，UWB）是一种无线技术，该技术利用时间间隔极小的能量脉冲，产生频域消耗极大的带宽。我们将讨论UWB在个域网中的概念和应用；然而该技术已应用于雷达和测距等其他领域。与传统通信信号不同，UWB信号占用大量带宽。
《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——第2章 无线生态系统 2.1无线标准化过程 多年以来，人们常用的无线网络和设备已成为现代生活的一部分，并且随着用户数的增加和无线网络应用的多样化发展，对带宽的需求每年都在持续增长。20世纪80年代，早期蜂窝网络仅提供语音业务。发展到今天，消费者越来越依赖各种高带宽无线数据网络提供的诸如社交网络、视频聊天、多人在线游戏、网络电视等丰富的应用和内容流支持。
《无线网络：理解和应对互联网环境下网络互连所带来的挑战》——3.2 ZigBee IEEE 802.15.4-2006标准[13]定义了低速率无线个域网（Low-Rate Wireless Personal Area Networks，LR-WPAN）的MAC层和PHY层规范。这种技术适合于数据传感器、无线自动化，或其他不需要高数据速率的应用，如高质量的视频会议。