基于擴頻通信技術(shù)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)組網(wǎng)設計

【摘　要】　針對一個(gè)工程實(shí)例，介紹了基于擴頻通信技術(shù)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)組網(wǎng)設計方案，并對相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了論述。
關(guān)鍵詞：擴頻通信 無(wú)線(xiàn) 局域網(wǎng)（LAN）
　　
1 擴頻通信技術(shù)概述
　　根據香農（Shannon）定律，對于連續信道，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是指信道可能傳輸的最大速率（即信道能達到的最大傳輸能力）。因此，對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，則可由較小的信號功率來(lái)傳送，擴頻通信就是將原始信號的頻譜擴展100～1000倍再傳輸。因而提高了通信的抗干擾能力，使之在強干擾情況下（甚至在信號被噪聲淹沒(méi)的情況下）仍能保持可靠的通信。
與一般通信系統相比，擴頻通信主要是在發(fā)射端增加了擴頻調制，而在接收端增加了擴頻解調過(guò)程。常用的商用擴展頻譜技術(shù)分為兩種：直接序列擴頻（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頻和跳頻技術(shù)實(shí)現的原理。


　　將擴頻通信技術(shù)應用到網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)中，即通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )間信息的交換，便可擺脫傳統有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )電纜的束縛，而具有不需布線(xiàn)，安裝周期短，后期維護容易，網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)易遷移及易增容等優(yōu)點(diǎn)。
2　無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)組網(wǎng)設計
　　無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)傳輸速率高、組網(wǎng)靈活、可移動(dòng)、抗干擾性強，且具備安裝方便、維護簡(jiǎn)單、增容性好等特點(diǎn)。根據用戶(hù)的要求，在組網(wǎng)過(guò)程中，不僅要采集本地區內各個(gè)分支部門(mén)的數據并對其實(shí)現調度監控，同時(shí)也要與上一級部門(mén)主干網(wǎng)實(shí)現互聯(lián)（地區部門(mén)總中心已通過(guò)有線(xiàn)形式實(shí)現）完成相關(guān)的信息交換。由于組網(wǎng)地區的地理分布狀況（山地，河流等）和傳輸的信息以數據為主，對網(wǎng)絡(luò )本身無(wú)特殊要求，所以采用了基于擴頻通信技術(shù)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)組網(wǎng)互聯(lián)方案。
2．1　系統組成
　　圖3為某工程案例中系統的地理分布示意圖。該系統的組成包括一個(gè)一級區，多個(gè)二級區，每個(gè)二級區又包括多個(gè)三級區。如圖3所示，一級區是該地區的系統部門(mén)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(xiàn)局域網(wǎng)；二級區是部門(mén)下級分支點(diǎn)及所包含的區域，它與一級區的情況類(lèi)似，只是二級區中心點(diǎn)距離一級區中心點(diǎn)一般在30公里以上，甚至上百公里；三級區是二級區的下級分支點(diǎn)及所包含的區域，其情況與上述級區類(lèi)似，該分支點(diǎn)中心必須與二級區中心實(shí)現互聯(lián)，其距離一般在50公里范圍以?xún)取，F要求實(shí)現從一級區的部門(mén)總中心能夠隨時(shí)地監控各級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)現通信。

　　圖3中，O點(diǎn)為一級區總中心局域網(wǎng)，在其區域范圍內的分支點(diǎn)中，O1點(diǎn)距離O點(diǎn)僅幾公里，且線(xiàn)路易牽，分支點(diǎn)O2距離O點(diǎn)十幾公里，O點(diǎn)與二級區中心點(diǎn)A相距80公里，與二級區中心點(diǎn)B相距100公里，與二級區中心點(diǎn)C相距僅50公里，但兩者間有山相隔。
2．2　無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)解決方案
　　該無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設計方案主要考慮了以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
(1)傳輸距離。由于直擴產(chǎn)品最大傳輸距離為50公里，如果距離過(guò)大，則應該考慮增加中繼以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )中信息傳輸的要求。
　　(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)對傳輸速率的要求。
　　(4)實(shí)際網(wǎng)絡(luò )的經(jīng)濟性和有效性。
　　考慮到上述問(wèn)題及實(shí)際情況，對于部門(mén)總中心局域網(wǎng)與各個(gè)級區的中心局域網(wǎng)之間將采用無(wú)線(xiàn)方式實(shí)現互聯(lián)。但在部門(mén)總中心局域網(wǎng)與某個(gè)級區的中心局域網(wǎng)在空間上不可視，且增加中繼明顯不經(jīng)濟的情況下，可以采用有線(xiàn)方式，如租用DDN專(zhuān)線(xiàn)連接。
　　各個(gè)級區之內的中心點(diǎn)局域網(wǎng)和分支點(diǎn)局域網(wǎng)之間也采用無(wú)線(xiàn)方式連接。若距離較近且容易牽線(xiàn)可采用有線(xiàn)形式互聯(lián)。具體網(wǎng)絡(luò )拓撲圖如圖4所示。

　　圖4中，一級區部門(mén)總中心局域網(wǎng)采用交換機（采用交換機的好處是可以預留一定的帶寬用于系統以后的增容或提速），再通過(guò)智能化擴頻微波設備經(jīng)定向（對中繼）和全向（對本區內分支點(diǎn)局域網(wǎng)）天線(xiàn)發(fā)射出去，對近距離分支點(diǎn)局域網(wǎng)采用有線(xiàn)方式從交換機的數據接入端口直接接入。如總中心局域網(wǎng)O點(diǎn)與一級區分支點(diǎn)O1采用直接牽線(xiàn)連接，而與一級區分支點(diǎn)O2仍然采用無(wú)線(xiàn)方式 。
　　在中繼點(diǎn)，只需采用同樣的擴頻微波設備及定向天線(xiàn)實(shí)現中繼。如果在二級區或三級區內分支點(diǎn)仍然較多，又希望速度較高的話(huà)，一是可以從一級區部門(mén)總中心交換機分配較大的帶寬，二是可對各分支點(diǎn)完全采用固定帶寬分配，即通過(guò)交換機分配帶寬，總中心局域網(wǎng)O點(diǎn)與二級區中心點(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(xiàn)網(wǎng)橋加網(wǎng)卡和放大器等設備的形式，這樣，在帶寬上采用共享方式，根據各分支局域網(wǎng)的實(shí)際需求動(dòng)態(tài)分配帶寬，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋上的RJ45雙絞線(xiàn)接口 ，可連接到本地局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )設備端口上，總中心局域網(wǎng)O點(diǎn)與二級區中心點(diǎn)A即采用此方式連接；至于二級區中心點(diǎn)C，盡管它與總中心局域網(wǎng)O點(diǎn)距離不遠，但是如果采用無(wú)線(xiàn)方式必須增加中繼，因為兩者間有山相隔，因此從經(jīng)濟上考慮租用DDN專(zhuān)線(xiàn)連接(不足之處是網(wǎng)絡(luò )傳輸速率受到了限制)。這些區內的分支點(diǎn)與區中心之間的連接，與一級區內的連接類(lèi)似。
　　無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )在提供網(wǎng)絡(luò )解決方案時(shí)，相對有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )方案的突出特點(diǎn)是所用的網(wǎng)絡(luò )設備品種少，安裝容易、簡(jiǎn)單。設計網(wǎng)絡(luò )方案常用的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品主要有網(wǎng)橋和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，附屬設備包括放大器、天線(xiàn) 、專(zhuān)用連線(xiàn)等。
3　結束語(yǔ)
　　在實(shí)際的組網(wǎng)方案中，不一定要拘泥于無(wú)線(xiàn)有線(xiàn)等各種具體形式，可以靈活組網(wǎng)，主要考慮經(jīng)濟性、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，即后續性，可通過(guò)有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)相結合的方式來(lái)滿(mǎn)足實(shí)際的需要。