基于擴(kuò)頻通信技術(shù)的無(wú)線局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)

【摘　要】　針對(duì)一個(gè)工程實(shí)例，介紹了基于擴(kuò)頻通信技術(shù)的無(wú)線局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了論述。
    關(guān)鍵詞：擴(kuò)頻通信 無(wú)線 局域網(wǎng)（LAN）
　　
1 擴(kuò)頻通信技術(shù)概述
　　根據(jù)香農(nóng)（Shannon）定律，對(duì)于連續(xù)信道，若受到加性高斯白噪聲干擾，其信道容量的理論公式為:
        C＝Blog2（1＋S／N）
其中，B為信道寬度，S為信號(hào)的平均功率，N為白噪聲的平均功率（均方值），S／N即為信噪比，信道容量C是指信道可能傳輸?shù)淖畲笏俾剩葱诺滥苓_(dá)到的最大傳輸能力）。因此，對(duì)于給定的信道容量可以用不同的帶寬和信噪比的組合來(lái)傳輸。若增大傳輸容量，則可由較小的信號(hào)功率來(lái)傳送，擴(kuò)頻通信就是將原始信號(hào)的頻譜擴(kuò)展100～1000倍再傳輸。因而提高了通信的抗干擾能力，使之在強(qiáng)干擾情況下（甚至在信號(hào)被噪聲淹沒(méi)的情況下）仍能保持可靠的通信。
    與一般通信系統(tǒng)相比，擴(kuò)頻通信主要是在發(fā)射端增加了擴(kuò)頻調(diào)制，而在接收端增加了擴(kuò)頻解調(diào)過(guò)程。常用的商用擴(kuò)展頻譜技術(shù)分為兩種：直接序列擴(kuò)頻（Direct Sequence Spread Spectrum）技術(shù)和跳頻技術(shù)（Frequency Hopping）技術(shù)。圖1與圖2分別示出了直接序列擴(kuò)頻和跳頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的原理。
                 
                      
　　將擴(kuò)頻通信技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)中，即通過(guò)無(wú)線傳輸而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間信息的交換，便可擺脫傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)電纜的束縛，而具有不需布線，安裝周期短，后期維護(hù)容易，網(wǎng)絡(luò)用戶易遷移及易增容等優(yōu)點(diǎn)。
2　無(wú)線局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)
　　無(wú)線局域網(wǎng)傳輸速率高、組網(wǎng)靈活、可移動(dòng)、抗干擾性強(qiáng)，且具備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、增容性好等特點(diǎn)。根據(jù)用戶的要求，在組網(wǎng)過(guò)程中，不僅要采集本地區(qū)內(nèi)各個(gè)分支部門的數(shù)據(jù)并對(duì)其實(shí)現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控，同時(shí)也要與上一級(jí)部門主干網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)（地區(qū)部門總中心已通過(guò)有線形式實(shí)現(xiàn)）完成相關(guān)的信息交換。由于組網(wǎng)地區(qū)的地理分布狀況（山地，河流等）和傳輸?shù)男畔⒁詳?shù)據(jù)為主，對(duì)網(wǎng)絡(luò)本身無(wú)特殊要求，所以采用了基于擴(kuò)頻通信技術(shù)的無(wú)線局域網(wǎng)組網(wǎng)互聯(lián)方案。
2．1　系統(tǒng)組成
　　圖3為某工程案例中系統(tǒng)的地理分布示意圖。該系統(tǒng)的組成包括一個(gè)一級(jí)區(qū)，多個(gè)二級(jí)區(qū)，每個(gè)二級(jí)區(qū)又包括多個(gè)三級(jí)區(qū)。如圖3所示，一級(jí)區(qū)是該地區(qū)的系統(tǒng)部門局域網(wǎng)總中心，它除了一個(gè)中心局域網(wǎng)之外也包含多個(gè)近距離（不超過(guò)20公里）的分支點(diǎn)，且中心和各個(gè)分支點(diǎn)都是一個(gè)連接好的有線局域網(wǎng)；二級(jí)區(qū)是部門下級(jí)分支點(diǎn)及所包含的區(qū)域，它與一級(jí)區(qū)的情況類似，只是二級(jí)區(qū)中心點(diǎn)距離一級(jí)區(qū)中心點(diǎn)一般在30公里以上，甚至上百公里；三級(jí)區(qū)是二級(jí)區(qū)的下級(jí)分支點(diǎn)及所包含的區(qū)域，其情況與上述級(jí)區(qū)類似，該分支點(diǎn)中心必須與二級(jí)區(qū)中心實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，其距離一般在50公里范圍以內(nèi)?，F(xiàn)要求實(shí)現(xiàn)從一級(jí)區(qū)的部門總中心能夠隨時(shí)地監(jiān)控各級(jí)分支中心甚至是各個(gè)子局域網(wǎng)并獲取相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)通信。
                      
　　圖3中，O點(diǎn)為一級(jí)區(qū)總中心局域網(wǎng)，在其區(qū)域范圍內(nèi)的分支點(diǎn)中，O1點(diǎn)距離O點(diǎn)僅幾公里，且線路易牽，分支點(diǎn)O2距離O點(diǎn)十幾公里，O點(diǎn)與二級(jí)區(qū)中心點(diǎn)A相距80公里，與二級(jí)區(qū)中心點(diǎn)B相距100公里，與二級(jí)區(qū)中心點(diǎn)C相距僅50公里，但兩者間有山相隔。
2．2　無(wú)線局域網(wǎng)解決方案
　　該無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)計(jì)方案主要考慮了以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
    (1)傳輸距離。由于直擴(kuò)產(chǎn)品最大傳輸距離為50公里，如果距離過(guò)大，則應(yīng)該考慮增加中繼以滿足網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)囊蟆?br /> 　　(2)傳輸空間的限制。由于傳輸媒質(zhì)是微波，穿透能力差，因此要求傳輸空間可視。
　　(3)各個(gè)中心點(diǎn)及分支點(diǎn)局域網(wǎng)對(duì)傳輸速率的要求。
　　(4)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性和有效性。
　　考慮到上述問(wèn)題及實(shí)際情況，對(duì)于部門總中心局域網(wǎng)與各個(gè)級(jí)區(qū)的中心局域網(wǎng)之間將采用無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。但在部門總中心局域網(wǎng)與某個(gè)級(jí)區(qū)的中心局域網(wǎng)在空間上不可視，且增加中繼明顯不經(jīng)濟(jì)的情況下，可以采用有線方式，如租用DDN專線連接。
　　各個(gè)級(jí)區(qū)之內(nèi)的中心點(diǎn)局域網(wǎng)和分支點(diǎn)局域網(wǎng)之間也采用無(wú)線方式連接。若距離較近且容易牽線可采用有線形式互聯(lián)。具體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖4所示。
                   
　　圖4中，一級(jí)區(qū)部門總中心局域網(wǎng)采用交換機(jī)（采用交換機(jī)的好處是可以預(yù)留一定的帶寬用于系統(tǒng)以后的增容或提速），再通過(guò)智能化擴(kuò)頻微波設(shè)備經(jīng)定向（對(duì)中繼）和全向（對(duì)本區(qū)內(nèi)分支點(diǎn)局域網(wǎng)）天線發(fā)射出去，對(duì)近距離分支點(diǎn)局域網(wǎng)采用有線方式從交換機(jī)的數(shù)據(jù)接入端口直接接入。如總中心局域網(wǎng)O點(diǎn)與一級(jí)區(qū)分支點(diǎn)O1采用直接牽線連接，而與一級(jí)區(qū)分支點(diǎn)O2仍然采用無(wú)線方式 。
　　在中繼點(diǎn)，只需采用同樣的擴(kuò)頻微波設(shè)備及定向天線實(shí)現(xiàn)中繼。如果在二級(jí)區(qū)或三級(jí)區(qū)內(nèi)分支點(diǎn)仍然較多，又希望速度較高的話，一是可以從一級(jí)區(qū)部門總中心交換機(jī)分配較大的帶寬，二是可對(duì)各分支點(diǎn)完全采用固定帶寬分配，即通過(guò)交換機(jī)分配帶寬，總中心局域網(wǎng)O點(diǎn)與二級(jí)區(qū)中心點(diǎn)B即通過(guò)此方式連接；如果分支點(diǎn)較少，則可以采用無(wú)線網(wǎng)橋加網(wǎng)卡和放大器等設(shè)備的形式，這樣，在帶寬上采用共享方式，根據(jù)各分支局域網(wǎng)的實(shí)際需求動(dòng)態(tài)分配帶寬，無(wú)線網(wǎng)橋上的RJ45雙絞線接口 ，可連接到本地局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口上，總中心局域網(wǎng)O點(diǎn)與二級(jí)區(qū)中心點(diǎn)A即采用此方式連接；至于二級(jí)區(qū)中心點(diǎn)C，盡管它與總中心局域網(wǎng)O點(diǎn)距離不遠(yuǎn)，但是如果采用無(wú)線方式必須增加中繼，因?yàn)閮烧唛g有山相隔，因此從經(jīng)濟(jì)上考慮租用DDN專線連接(不足之處是網(wǎng)絡(luò)傳輸速率受到了限制)。這些區(qū)內(nèi)的分支點(diǎn)與區(qū)中心之間的連接，與一級(jí)區(qū)內(nèi)的連接類似。
　　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在提供網(wǎng)絡(luò)解決方案時(shí)，相對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)方案的突出特點(diǎn)是所用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備品種少，安裝容易、簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)方案常用的無(wú)線產(chǎn)品主要有網(wǎng)橋和無(wú)線網(wǎng)卡，附屬設(shè)備包括放大器、天線 、專用連線等。
3　結(jié)束語(yǔ)
　　在實(shí)際的組網(wǎng)方案中，不一定要拘泥于無(wú)線有線等各種具體形式，可以靈活組網(wǎng)，主要考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，同時(shí)要兼顧網(wǎng)絡(luò)的可增容性及其在性能上的升級(jí)，即后續(xù)性，可通過(guò)有線和無(wú)線相結(jié)合的方式來(lái)滿足實(shí)際的需要。