作为传统电缆和光纤网络的替代方案,无线网络已成为实现移动性的关键。WPAN、WLAN、WMAN和WWAN等无线网络使用无线电波代替有线进行数据传输和接收,它们遵循IEEE无线标准,这些是定义所有无线通信工作方式的协议集。
一、无线网络类型
1. WPAN
WPAN连接个人范围内的设备(约10米)。WPAN使用红外、Zigbee、蓝牙和超宽带等信号。WPAN使用IEEE 802.15无线标准。蓝牙和Zigbee是IEEE 802.15标准中的一些可以短距离无线连接设备的信号。
优点包括:灵活高效,一次性轻松安装,便携。
缺点包括:范围有限,数据速率有限,成本更高。
2. WLAN
WLAN连接家庭、办公室或小型企业内的计算机和设备。WLAN使用来自路由器、调制解调器和无线接入点的wifi信号来无线连接设备。
Wifi遵循IEEE 802.11无线标准。最新版本的IEEE 802.11ax支持8K视频流、数据密集型云计算和虚拟现实体验。
优点包括:可靠和多功能、高数据传输速率和易于管理。
缺点包括:网络覆盖面积低,设备数量影响速度,安全性较差。
3. WMAN
WMAN跨越一个地理区域,其射程超过100米。全球微波接入互操作性(WiMAX)是一系列无线通信标准,提供WMAN宽带连接。有类似的开源和专有宽带技术,但WiMAX是公认的基于IEEE 802.16的标准套件。
优势包括:覆盖多个城市位置;易于使用、扩展和交换;由ISP、政府实体或公司管理。
缺点包括:需要特殊的用户权限,安全性较低,而且比有线慢。
4. WWAN
WWAN提供区域、全国和全球无线覆盖,这包括跨国公司的专用网络、互联网、4G、5G、LTE等蜂窝网络以及LoRaWAN(这是一种基于远程无线电调制技术的低功耗广域网协议)。
优势包括:全球无线覆盖、比WLAN更好的安全性,以及集中灵活的基础设施(如云应用和存储)。
缺点包括:昂贵,难以维护,大面积的覆盖率降低。
5. WANET
无线自组织网络(Wireless ad hoc network,WANET)使用来自当时可用的任何基础设施的wifi信号,随时随地连接设备。WANET的规模与WLAN相似,但使用的技术更接近WWAN和蜂窝网络。
优点包括:灵活,无需基础设施,可以在任何地方立即设置。
缺点包括:带宽质量有限,不结实,存在安全风险。
移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)和车辆自组织网络(Vehicle Ad Hoc Network,VANET)这些与WANET类似,但规格不同。
6. Cellular Network
蜂窝网络为移动设备提供区域性、全国性和全球网状覆盖。
2G支持64 Kbps速度的数字语音和简单数据。
3G支持2Mbps速度的移动宽带,支持基本GPS、媒体下载和流媒体。
4G以100 Mbps的速度提高了速度和效率。
5G带来了1Gbps的速度,这将蜂窝网络提升到一个全新的水平。
蜂窝网络的优点包括:灵活性、接入、速度和效率。
缺点包括:价格昂贵,农村地区的覆盖率降低,硬件限制(如屏幕大小和外围设备的移动性)。
二、无线网络标准
IEEE 802.20和IEEE 802.22网络标准支持WWAN、蜂窝网络和WANET。众所周知的用例包括紧急移动操作、飞机上的互联网、互联网服务提供商网络,以及地震区、洪水预警和太空探索等大规模监控。
IEEE 802.20使用智能天线来优化带宽,以提高覆盖率或移动性,虽已不再被积极开发,但仍用于填补蜂窝和其他无线网络之间的空白。IEEE 802.22使用电视频谱中的空白空间,为低人口、难以到达的农村地区带来宽带。
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