基于手機(jī)無(wú)線局域網(wǎng)的架構(gòu)與應(yīng)用

關(guān)鍵詞：手機(jī) 無(wú)線局域網(wǎng) 公共網(wǎng)關(guān)接口 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

隨著電子和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益發(fā)展，人們的生活與電子、網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系更加密切。手機(jī)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及Internet已經(jīng)成了人們生活與工作不可或缺的一部分。在技術(shù)上，無(wú)線與高速是網(wǎng)絡(luò)的終極目標(biāo)；而從經(jīng)濟(jì)這個(gè)角度，成本以及性價(jià)比決定了一個(gè)產(chǎn)品的生命力與市場(chǎng)。不過(guò)人們可以相信，一個(gè)能夠讓人們認(rèn)為合理的價(jià)格，一個(gè)能滿足絕大多數(shù)應(yīng)用的高速度的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，必然會(huì)網(wǎng)羅世界的每一個(gè)角落。那個(gè)時(shí)候人們就可以不用多少錢，通過(guò)自己的隨身設(shè)備如手機(jī)、筆記本電腦與任何人打視頻電話，開(kāi)視頻會(huì)議，上網(wǎng)點(diǎn)播DVD電影。這是我們這代人的終極目標(biāo)。

在這個(gè)速度更快、功能更強(qiáng)、用線更少、使用更方便、維護(hù)更簡(jiǎn)單的目標(biāo)下，未來(lái)的通信系統(tǒng)正朝著綜合化、寬帶化、無(wú)線化方向發(fā)展。綜合化表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的融合；另一就是同一網(wǎng)絡(luò)的多種功能，如通話、雉、數(shù)據(jù)等的綜合。我們已經(jīng)建立了企業(yè)內(nèi)部的有線電話網(wǎng)絡(luò)和有線或無(wú)線的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部通信時(shí)，由于不需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的中心交換節(jié)點(diǎn)，減少了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外界的接觸，一定程度上提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性能。尤其有價(jià)值的一點(diǎn)是，內(nèi)部通信時(shí)它是完全免費(fèi)的。而近年來(lái)，隨著WLAN（Wireless Local Area Wetwork）技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，新的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)，如IEEE802.11（1Mb/s～2Mb/s）、IEEE802.11b(5.5Mb/s～11Mb/s)、IEEE802.a(10Mb/s～25Mb/s)、IEEE802.g(22Mb/s～54Mb/s)及HiperLAN2、HomeRF和Bluetooth，無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)隨著其成本的逐漸降低必將以其綜合成本低、維護(hù)方便、架設(shè)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)取代傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)，走進(jìn)企業(yè)部門及千家萬(wàn)戶。同時(shí)，我們已經(jīng)建立了不需要經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)商級(jí)交換中心的企業(yè)內(nèi)部的有線電話網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)的有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，而隨著手機(jī)用戶的日益增多和無(wú)線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，一個(gè)企業(yè)或部門組建自己的基于手機(jī)的無(wú)線局域網(wǎng)的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái)，并且成熟了。

基于手機(jī)的新的無(wú)限局域網(wǎng)絡(luò)，只需要在原有的計(jì)算機(jī)無(wú)線局域網(wǎng)上增加一個(gè)軟件模塊，同時(shí)給手機(jī)增加一個(gè)硬件模塊。這種一次少量投資即可長(zhǎng)久獲利的投資方案，對(duì)于企業(yè)以及普通的家庭用戶都是可取的、有吸引力的。

圖2

1 手機(jī)的新結(jié)構(gòu)與功能

為了適應(yīng)新的應(yīng)用，在傳統(tǒng)手機(jī)的結(jié)構(gòu)上加入了一個(gè)頻率可調(diào)模塊。該模塊功能是通過(guò)軟件（程序設(shè)定）或硬件（在手機(jī)面板加個(gè)銨鈕）使手機(jī)實(shí)現(xiàn)WLAN/手機(jī)模式切換，而這個(gè)切換主要是改變發(fā)射與接收頻率及功率來(lái)操作的。新的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

手機(jī)的WLAN模式下的應(yīng)用是大家所在注的。用戶選擇了WLAN工作模式后，中央控制器會(huì)發(fā)出命令，讓發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同時(shí)調(diào)整自己的發(fā)射和接收頻率以及功率，然后工作于WLAN模式。

接收機(jī)結(jié)構(gòu)與功能如圖2所示。圖中LAN（Low Noise Amplifier）即低噪聲放大器。

天線將感應(yīng)到的WLAN無(wú)線信號(hào)經(jīng)射頻濾波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入接收機(jī)。這時(shí)，WLAN/手機(jī)模式轉(zhuǎn)換接口已被中央控制器將接收頻率設(shè)置為對(duì)講接收頻率，所以WLAN無(wú)線信號(hào)直接通過(guò)。但因?yàn)閃LAN信號(hào)與手機(jī)信號(hào)頻率不一樣，所需的混頻器頻率也不一樣，因此將接收的WLAN無(wú)線信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)信號(hào)分離開(kāi)關(guān)使信號(hào)進(jìn)入不同的混頻器?；祛l后，信號(hào)經(jīng)中頻濾波器、放大器、解調(diào)器，再經(jīng)語(yǔ)音信號(hào)處理器解調(diào)、去交織、解密、信道解碼、PCM解碼等處理不原出模擬信號(hào)，送入受話器發(fā)聲。

WLAN/手機(jī)模式轉(zhuǎn)換接口對(duì)接收機(jī)而言是雙頻接收機(jī)。信號(hào)分離開(kāi)關(guān)實(shí)質(zhì)上是個(gè)與單刀雙擲開(kāi)關(guān)類似的開(kāi)關(guān)。它只是把WLAN無(wú)線信號(hào)送到對(duì)講混頻器，或者手機(jī)無(wú)線信號(hào)發(fā)送到手機(jī)混頻器。

發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)與功能如圖3所示。

送話器將模擬信號(hào)編碼處理后，經(jīng)過(guò)分離開(kāi)關(guān)將信號(hào)分離。然后，依據(jù)控制器命令進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，再經(jīng)變換、放大后發(fā)射出去。

2 WLAN網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)

WLAN網(wǎng)絡(luò)有分布對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)和集中式網(wǎng)絡(luò)。

（1）分布對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與應(yīng)用

根據(jù)應(yīng)用方式的不同可分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交互和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)交互。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交互如圖4所示。

甲乙用戶在一個(gè)有限距離內(nèi)，進(jìn)入WLAN模式。輸入對(duì)方的手機(jī)號(hào)碼，即可不經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的中心交換節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)通話與短信等通信功能。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)合：野外作用、火車站、飛機(jī)場(chǎng)、校園內(nèi)部住宿的學(xué)生、家族用戶。

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)交互結(jié)構(gòu)如圖5所示。

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)交互是通過(guò)手機(jī)的軟/硬件保證的。設(shè)計(jì)一個(gè)手機(jī)廣播號(hào)碼，廣播時(shí)直接輸入即可。在必要的時(shí)候，可以設(shè)置接聽(tīng)密碼。

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)交互應(yīng)用場(chǎng)合：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其它需要近距離通信的場(chǎng)合。

擴(kuò)展應(yīng)用（extended application）：分布式系統(tǒng)在服務(wù)業(yè)的日益發(fā)展中還可以大有作為。譬如在一個(gè)陌生的地點(diǎn)，為了找到最近的旅館、車站、飯店等，當(dāng)然可以用手機(jī)上廣域網(wǎng)，交一定的話費(fèi)查得需要的信息?？扇绻o每種服務(wù)提供一個(gè)接入號(hào)碼，如001是飲食，002是住宿，003是車站，就可以進(jìn)入WLAN模式，輸入接入號(hào)碼，對(duì)方會(huì)以短信或電話的方式告知該如何找到他們或者他們送貨上門。當(dāng)然，電話免費(fèi)，但服務(wù)不免費(fèi)。

（2）集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與應(yīng)用

當(dāng)企業(yè)和他的網(wǎng)絡(luò)變得日益龐大的時(shí)候，為了提供更多的服務(wù)，以及在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)通信時(shí)，需要一個(gè)或多個(gè)中心交換節(jié)點(diǎn)或服務(wù)器（server）。集中式網(wǎng)絡(luò)中心交換節(jié)點(diǎn)或服務(wù)器結(jié)構(gòu)模型如圖6所示。

應(yīng)用層（application layer）：使用公共網(wǎng)關(guān)接口層提供的服務(wù)，并使用了基于標(biāo)記的WML（Wireless Markup Language,無(wú)線標(biāo)記語(yǔ)言）和簡(jiǎn)化的基于JavaScript的腳本語(yǔ)言WMLScript(Wireless Markup Language Script)，無(wú)線標(biāo)記語(yǔ)言腳本），實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的無(wú)線WEB應(yīng)用。同時(shí)提供了最基本的通話與短信息（SMS，Short Message Service）及數(shù)據(jù)的查詢與發(fā)布服務(wù)。

公共網(wǎng)關(guān)接口（CGI，Common Gateway Interface）層：把服務(wù)器上的內(nèi)容進(jìn)行編碼壓縮并進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，為應(yīng)用層提供編程接口。

路由交換層（router-switch layer）：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)變得日益龐大的時(shí)候，由手機(jī)自己在大范圍內(nèi)尋址顯得過(guò)于復(fù)雜而難以實(shí)現(xiàn)。這時(shí)可將路由交換尋址交給服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。這僅要求服務(wù)器建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)（database）及其相關(guān)界面。

WLAN物理層：原有的WLAN設(shè)施，如交換機(jī)（switch），服務(wù)器（server）。

集中式網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)應(yīng)用模型如圖7所示。圖7中，SAP（Service Access Point）即服務(wù)接入點(diǎn)，PDA（Personal Digital Assistance）即個(gè)人數(shù)字助理。服務(wù)器由PC充當(dāng)。

部門1、2的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較單一，接入終端只畫(huà)出手機(jī)。當(dāng)然，筆記本電腦和PDA同樣也可以接入，但它只有無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)。部門3的網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜。它通過(guò)一個(gè)交換機(jī)接入手機(jī)、筆記本電腦和PDA，以及有線以太網(wǎng)（Ethernet）。

3 系統(tǒng)評(píng)價(jià)

WLAN網(wǎng)絡(luò)本身架構(gòu)簡(jiǎn)單，一般人員就可以維護(hù)?；谑謾C(jī)的WLAN網(wǎng)絡(luò)，也一樣架構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便 。同時(shí)，它內(nèi)部通信完全免費(fèi)，降低了企業(yè)部門的成本，而無(wú)線則提高 了企業(yè)部門的效率，間接降低了成本，增加了利潤(rùn)。這種一次少量投資即可長(zhǎng)久獲利的投資方案，對(duì)于企業(yè)以及普通的家庭用戶都是可取的，有吸引力的。