家庭组网用无线方案

家庭组网用无线随着拥有两台甚至更多台计算机的家庭不断增加，以及可移动通信设备的迅速发展，家庭局域网逐渐成为人们关注的焦点。 现在，由于HomePNA具有业界互操作性、连接成本低、速度快、家庭可有多个出口等优势，在电话线路技术上独占鳌头。然而，HomePNA是一个有限的载体，不是每个房间都有电话插口，而用户需要更多的连接点。因此，家庭网络产品开始转向无线技术，如数码相机、便携式PC、手提终端设备和数码玩具都会采用无线技术。同样，高速的无线局域网产品为家中各种设备的连接提供了新的选择。比如，电脑和电视机将能互通信息，可将Internet数据发送给电视机，并将电视节目发送给电脑；速率从2Mb/s提高到11Mb/s后，电视会议能一改以往低速率、低分辨率的图像质量，使画面清晰度接近电视。 无线网络利用接收器和发送器传输红外线或无线电信号，传输速率为14Mb/s。使用红外线的产品的工作距离有几十英尺，无线电则可达数百英尺。由于无线技术为可移动设备连入家庭网络提供便利，连入家庭网络设备的位置也相对灵活，很多厂商已纷纷看准这一市场，积极开发和生产无线家庭网络产品。当前，无线局域网有多种技术适用于家庭网络。 Proxim公司发起了Wireless LAN Interoperability Forum，并与包括IBM和Motorola在内的25家公司一起制定了称为OpenAir的标准，该标准以Proxim的Radio Frequency（RF） LAN技术为基础，允许的传输速度可达1.6Mb/s。同时，Compaq、HP、Intel、Microsoft和Sony等公司组成的HomeRF Working Group，为基于无线电的家庭网络开发称为SWAP（Shared Wireless Access Protocol）的协议规范，该规范容许2Mb/s的数据传输率、127个节点和150英尺的传输距离，HomeRF宣称，符合SWAP规范的产品已于1999年底推出。它能同步支持多达4条高质量语音信道，这是802.11达不到的。另外，IEEE 802.11的HIPERLAN和DECT等无线局域网标准也可用于家庭网络。 Apple公司已经推出了IEEE 802.11b，与原先传输距离100米、传输速度12Mb/s的IEEE 802.11不同，802.11b的速率为11Mb/s。如果广泛用于家庭网络，仅802.11b一种产品就能实现家庭和小型办公室用户的连接。 几种家庭网络解决方案的比较 Layer X-10 CEBus HomePNA HomeRF Ethernet HAVi VHN UPnP 应用层 CAL* SWAP HAVi XML HTML/HT TP CAL* AV/C* X-10* XML HTTP SSDP LDAP 传输层 SWAP IEEE1394 (TAM) TCP,UDP IEC61883 TCP UDP 网络层 CEBus SWAP IEEE1394 (FCP) IP IP 数据链路层 X-10 CEBus 802.3 SWAP 802.2/3 IEEE1394b 物理层 X-10 CEBus Tut SWAP 802.3 IEEE1394b 传输介质 PL PL,IR, RF,UT P,Coax UTP RF UTP5 Coax Fiber UTP5 Fiber 注释：*应用程序编程模型 PL电力线 IR红外线 RF无线电 UTP非屏蔽双绞线 Coax同轴电缆 Fiber光纤 IEEE 802.11高速率直接序列标准可以确保企业、小型办公室和家庭市场上的完美的全球性高速无线连接。它还能通过不同厂商提供的系统认证真正实现多厂商产品的互操作性。 Bluetooth可改造一种便宜的家庭或小型办公室网络，可以连接几台机器。应用Bluetooth技术的设备厂商在2001年会进入市场，到2003年销售量会超过2亿台。 总之，无论是有线还是无线，各种家庭网络解决方案都应力求简单易用，最好具备网络即插即用功能。一种cdma2000-1x网络与无线局域网结合的组网方案摘要 本文简要介绍了cdma2000-1x网络结构和无线局域网的一些基本概念，并对两网的优势与不足进行了分析。结合两网的优势，本文提出一种将两种网络结合的组网方案。关键词 cdma2000-1x网络 PDSN 无线局域网 结合1 前言cdma2000-1x和二代技术IS-95相比，在网络结构上增加了核心网分组域，无线部分相应增加了分组控制功能（PCF）模块。PDSN（Packet Data Serving Node）是分组数据服务节点，作为接入网关，提供Simple IP和Mobile IP接入方式，为cdma2000移动台提供访问Internet或Intranet的服务。cdma2000-1x阶段为每个用户可以最高提供153.6Kbps的接入速率，到cdma2000 EV-DO阶段可以为每个用户提供最高2M的接入速率。这种速率主要受限于空中无线侧的信道。对习惯了10Mbps局域网的用户，这种速度就显得非常慢，直接影响到使用效率。无线局域网（Wireless LAN，简称WLAN）利用无线技术在空中传输数据、话音和视频信号,是计算机网络与无线通信技术结合的产物。无线局域网目前成熟的标准可达到11Mbps的速率，新的标准最高达到54Mbps的速率，对经常移动的用户具有非常大的吸引力。进入21世纪后，全球范围无线通信与数据通信融合的发展趋势明显。受多种因素影响，全球范围3G发展推迟。无线加数据的发展趋势及3G的推迟无疑在客观上为WLAN提供了难得的发展机遇。目前，CISCO、3COM、AVAYA、NOKIA、Ericsson、Intel、HP以及台湾正诚等公司，都在积极推进各自的WLAN发展战略。一些世界知名的大牌运营商如Telefonica、Telenor、Sonera、BT、NTT和SingTel、中国网通及中国电信等也纷纷开始在机场、酒店、会议中心等热点场所加紧部署其WLAN网络，其中有部分已开始试运营。WLAN不仅能够为传统电信运营商开辟新的盈利空间，也能为新兴运营商提供进入电信市场的理想机会。WLAN进入电信级应用，成为运营商已有网络高速宽带接入补充手段的趋势明显。种种迹象表明，WLAN已开始进入电信运营市场，走电信级应用发展道路，WLAN发展前景较为乐观。2 cdma2000-1x网络结构简介图表 1 cdma2000-1x网络构成上图中，PDSN是提供分组数据服务的结点，PDSN与PCF之间是标准的RP接口。当用户请求分组数据服务时，首先到HLR进行用户身份合法性鉴权；当合法性鉴权通过以后，BSC与PCF之间建立A8/A9接口，之后，PCF发送消息到PDSN，PCF和PDSN之间建立RP连接。然后，无线终端和PDSN之间建立PPP连接。PPP连接建立成功，如果是Simple IP用户，即可开始数据业务。对Mobile IP用户，需要进行MIP的注册，注册成功，开始移动IP的数据业务。PDSN将收集从PCF发送来的空中链路的计费信息，并汇集cdma2000-1x网络侧的数据流量信息，发送到AAA服务器进行计费。3 无线局域网无线局域网从去年在上海的APEC会议上亮相开始，仅仅经历一年多的时间，已经在国内逐渐热了起来了。如今，在很多企业的写字楼、大学校园、机场等地方，人们可以用笔记本电脑很方便地接入互联网。目前，无线局域网有许多标准，比如IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11g、蓝牙、HomeRF等。IEEE802.11b采用的是2.4G频段，速率可达到11Mbps；IEEE802.11g也采用2.4G频段，向后兼容IEEE802.11b，但速率可达到22Mbps；IEEE802.11a采用的是5G以上频段，速率可高达54Mbps，但不兼容IEEE802.11b。目前国内国际上采用的无线局域网技术主要是由思科、3Com、Promix、英特尔和杰尔公司共同创立的802.11b标准。近日，信息产业部发出通知：今后，无线局域网、无线宽带接入、蓝牙设备和交通无线电台等将共同使用5.8GHz频段，5.8GHz和2.4GHz两个频段都可以用做无线局域网上网频段。美国联邦通讯委员会FCC近期也批准Cisco、D-Link等公司生产IEEE802.11a标准的无线网络设备。这为无线局域网进一步提供了更广阔的发展空间。通常计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆，构成有线局域网。但有线网络在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大，线路容易损坏，网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联接起来时，敷设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长，对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈。而无线局域网的出现就可以很好地解决有线网络存在的许多问题。 无线局域网具有可移动性、容易安装、组网灵活、易于扩展以及成本低等不可替代的优点，很快就受到运营商的青睐。可以预见，随着开放办公的流行和手持设备的普及，人们对移动性访问和存储信息的需求愈来愈多，因而WLAN将会在办公、生产和家庭等领域不断获得更广泛的应用。4 cdma2000-1x与无线局域网的结合虽然WLAN可以提供高速的数据业务，但WLAN却缺少对用户进行鉴权与计费的成熟机制，而且无线局域网的覆盖范围较小，一般都在热点地区，用户使用时受到地点的限制。cdma2000-1x网络经过了十几年的研究与实验，在很多国家已经奠定了相当好的基础，在中国也有了大规模的发展。它不仅有成熟鉴权与计费机制，并且具有广覆盖的特点。如果结合两网的优势，将两网结合起来，将为运营商提供良好的发展用户、扩展业务的空间。41 cdma2000-1x与WLAN结合的网络结构图如图表 2 cdma2000-1x与WLAN结合的网络结构图，提供了一种将cdma2000-1x网络与无线局域网结合的组网方案。图表 2 cdma2000-1x与WLAN结合的网络结构图上图中方框内的部分为WLAN网络。其中无线接入点AP（Access Point），是无线终端接入固定电信网的连接设备，为用户提供无线接入功能，可提供话音和数据的接入服务。AP完成简单的对无线用户的管理和对无线信道的动态分配，并完成802.11与802.3协议的转换。经过AP转换后的数据包是以太网包。接入点网关APGW (Access Point Gateway) 是将AP转换出的以太网数据包封装成IP包，并发送到PDSN的设备。一般PDSN设备放置的位置与无线网络侧设备AP、APGW离得比较远，要实现PDSN接入网关的作用，经常需要将AP转换的二层数据包穿越三层网络以到达PDSN。APGW功能实体就是为了完成此功能的转换设备。42 WLAN用户接入分组网为了获得无线局域网提供的数据业务，终端必须处于无线局域网覆盖的信号范围内，即首先要连接到AP。当终端发起数据业务的呼叫时，先在APGW和PDSN之间建立RP连接，然后到PDSN进行分组网络的注册，才可进行数据业务。具体连接过程如下所示：a终端在WLAN网络系统中检测WLAN的信号，并连接到AP。b当终端有数据业务的需求时，发起连接请求，此时AP/APGW收到连接消息后，APGW向PDSN发送A11-注册请求消息。c若注册请求消息有效，则PDSN通过返回带接收指示的A11-注册应答消息接收该连接。PDSN和APGW均产生关于A10连接的绑定记录。d终端和PDSN建立链路层（PPP）的连接，在建立PPP连接的过程中，如果是Simple IP用户，PDSN会分配给终端一个IP地址。ePPP连接建立成功（对Mobile IP用户，还需进行MIP的注册），终端可以通过GRE帧在A10连接上发送或接收数据。f在A11注册生存期超时前， APGW发送A11-注册请求消息以更新关于A10连接的注册。A11-注册请求消息也用于向PDSN传送与计费相关的信息以及其他信息，这些信息在系统定义的触发点上传送。g对于有效的注册请求，PDSN返回带接受指示和生存期值的A11-注册应答消息。PDSN和APGW均更新A10连接的绑定记录。PDSN在返回注册应答消息之前保存与计费相关的信息（如果收到的话）用于进一步处理。f. 如果用户或PDSN终止数据业务，则PDSN将终止和用户的PPP连接，并拆除与APGW的RP连接。43 两网结合的优势此组网方案具有以下优点：1对WLAN用户的鉴权与计费采用与cdma2000-1x网络相同的方式，实现了对WLAN用户和cdma2000-1x用户的统一鉴权与计费。 WLAN用户通过PDSN到AAA服务器鉴权；APGW收集无线侧的计费信息，并通过A11注册请求消息发送给PDSN，PDSN收集网络侧的计费信息，并汇集无线侧的信息后发送给AAA服务器进行相应的计费。2两种网络优势互补：cdma2000-1x网络可以利用无线局域网高速数据传输的特点以弥补自己数据传输速率受限的不足；无线局域网不仅充分利用了cdma2000-1x网络完善的鉴权与计费机制，而且可结合cdma2000-1x网络广覆盖的特点，用户在WLAN的覆盖区可采用无线局域网的接入，当不在WLAN的覆盖区时可切换到cdma2000-1x方式接入。3充分利用cdma2000-1x网络的现有设备与技术，实现了无线局域网用户与cdma2000-1x用户统一的管理。5 结束语cdma2000-1x系统覆盖范围广，可以保证用户与网络之间的不间断连接，但其数据传输速率低，单个用户的前反向数