基于擴頻通信技術(shù)的無線局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計

【摘　要】　針對一個工程實例，介紹了基于擴頻通信技術(shù)的無線局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計方案，并對相關(guān)問題進行了論述。
關(guān)鍵詞：擴頻通信 無線 局域網(wǎng)（LAN）
　　
1 擴頻通信技術(shù)概述
　　根據(jù)香農(nóng)（Shannon）定律，對于連續(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_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傳輸。若增大傳輸容量，則可由較小的信號功率來傳送，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的情況下）仍能保持可靠的通信。
與一般通信系統(tǒng)相比，擴頻通信主要是在發(fā)射端增加了擴頻調(diào)制，而在接收端增加了擴頻解調(diào)過程。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)實現(xiàn)的原理。


　　將擴頻通信技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)中，即通過無線傳輸而實現(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，后期維護容易，網(wǎng)絡(luò)用戶易遷移及易增容等優(yōu)點。
2　無線局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計
　　無線局域網(wǎng)傳輸速率高、組網(wǎng)靈活、可移動、抗干擾性強，且具備安裝方便、維護簡單、增容性好等特點。根據(jù)用戶的要求，在組網(wǎng)過程中，不僅要采集本地區(qū)內(nèi)各個分支部門的數(shù)據(jù)并對其實現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控，同時也要與上一級部門主干網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)（地區(qū)部門總中心已通過有線形式實現(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，對網(wǎng)絡(luò)本身無特殊要求，所以采用了基于擴頻通信技術(shù)的無線局域網(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)的組成包括一個一級區(qū)，多個二級區(qū)，每個二級區(qū)又包括多個三級區(qū)。如圖3所示，一級區(qū)是該地區(qū)的系統(tǒng)部門局域網(wǎng)總中心，它除了一個中心局域網(wǎng)之外也包含多個近距離（不超過20公里）的分支點，且中心和各個分支點都是一個連接好的有線局域網(wǎng)；二級區(qū)是部門下級分支點及所包含的區(qū)域，它與一級區(qū)的情況類似，只是二級區(qū)中心點距離一級區(qū)中心點一般在30公里以上，甚至上百公里；三級區(qū)是二級區(qū)的下級分支點及所包含的區(qū)域，其情況與上述級區(qū)類似，該分支點中心必須與二級區(qū)中心實現(xiàn)互聯(lián)，其距離一般在50公里范圍以內(nèi)?，F(xiàn)要求實現(xiàn)從一級區(qū)的部門總中心能夠隨時地監(jiān)控各級分支中心甚至是各個子局域網(wǎng)并獲取相關(guān)信息，實現(xiàn)通信。

　　圖3中，O點為一級區(qū)總中心局域網(wǎng)，在其區(qū)域范圍內(nèi)的分支點中，O1點距離O點僅幾公里，且線路易牽，分支點O2距離O點十幾公里，O點與二級區(qū)中心點A相距80公里，與二級區(qū)中心點B相距100公里，與二級區(qū)中心點C相距僅50公里，但兩者間有山相隔。
2．2　無線局域網(wǎng)解決方案
　　該無線局域網(wǎng)設(shè)計方案主要考慮了以下幾個方面的問題：
(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)各個中心點及分支點局域網(wǎng)對傳輸速率的要求。
　　(4)實際網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟性和有效性。
　　考慮到上述問題及實際情況，對于部門總中心局域網(wǎng)與各個級區(qū)的中心局域網(wǎng)之間將采用無線方式實現(xiàn)互聯(lián)。但在部門總中心局域網(wǎng)與某個級區(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)濟的情況下，可以采用有線方式，如租用DDN專線連接。
　　各個級區(qū)之內(nèi)的中心點局域網(wǎng)和分支點局域網(wǎng)之間也采用無線方式連接。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)拓撲圖如圖4所示。

　　圖4中，一級區(qū)部門總中心局域網(wǎng)采用交換機（采用交換機的好處是可以預(yù)留一定的帶寬用于系統(tǒng)以后的增容或提速），再通過智能化擴頻微波設(shè)備經(jīng)定向（對中繼）和全向（對本區(qū)內(nèi)分支點局域網(wǎng)）天線發(fā)射出去，對近距離分支點局域網(wǎng)采用有線方式從交換機的數(shù)據(jù)接入端口直接接入。如總中心局域網(wǎng)O點與一級區(qū)分支點O1采用直接牽線連接，而與一級區(qū)分支點O2仍然采用無線方式 。
　　在中繼點，只需采用同樣的擴頻微波設(shè)備及定向天線實現(xiàn)中繼。如果在二級區(qū)或三級區(qū)內(nèi)分支點仍然較多，又希望速度較高的話，一是可以從一級區(qū)部門總中心交換機分配較大的帶寬，二是可對各分支點完全采用固定帶寬分配，即通過交換機分配帶寬，總中心局域網(wǎng)O點與二級區(qū)中心點B即通過此方式連接；如果分支點較少，則可以采用無線網(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)的實際需求動態(tài)分配帶寬，無線網(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點與二級區(qū)中心點A即采用此方式連接；至于二級區(qū)中心點C，盡管它與總中心局域網(wǎng)O點距離不遠，但是如果采用無線方式必須增加中繼，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)的分支點與區(qū)中心之間的連接，與一級區(qū)內(nèi)的連接類似。
　　無線網(wǎng)絡(luò)在提供網(wǎng)絡(luò)解決方案時，相對有線網(wǎng)絡(luò)方案的突出特點是所用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備品種少，安裝容易、簡單。設(shè)計網(wǎng)絡(luò)方案常用的無線產(chǎn)品主要有網(wǎng)橋和無線網(wǎng)卡，附屬設(shè)備包括放大器、天線 、專用連線等。
3　結(jié)束語
　　在實際的組網(wǎng)方案中，不一定要拘泥于無線有線等各種具體形式，可以靈活組網(wǎng)，主要考慮經(jīng)濟性、實用性，同時要兼顧網(wǎng)絡(luò)的可增容性及其在性能上的升級，即后續(xù)性，可通過有線和無線相結(jié)合的方式來滿足實際的需要。