无线通信时代的到来.DOCVIP

第1章 引 言 本书介绍了有关无线通信和网络技术方面的内容，包括加剧的竞争和数字技术的引进在内的诸多因素给无线应用市场带来了空前发展。本章，我们将讨论驱动这一新兴的电信革命的几个关键性因素。 本书连同本书的Web站点，为读者提供了诸多的材料。按照讨论惯例，这一章仅对全书做一个概述。 1.1 无线通信时代的到来 古列尔默·马可尼在1896年发明了无线电报。他在1901年把长波无线电信号从康沃尔(Cornwall，位于英国的西南部)跨过大西洋传送到3200公里之外的圣约翰(St. John，位于加拿大)的纽芬兰岛(Newfoundland)。他的发明使双方可以通过彼此发送用模拟信号编码的字母数字符号来进行通信。一个世纪以来，无线技术的发展为人类带来了无线电、电视、移动电话和通信卫星。现在，几乎所有类型的信息都可以发送到世界的各个角落。近年来，更为引人关注的是卫星通信、无线网络和蜂窝技术。 通信卫星是在20世纪60年代首次发射的，那时它们仅能处理240路语音话路。今天的通信卫星承载了大约所有语音流量的1/3，以及国家之间的所有电视信号[EVAN98]。现代通信卫星对所处理的信号一般都会有1/4?s的传播延迟。新型的卫星是运行在低地球轨道上的，因而其固有的信号延迟会较小，这类卫星已经发射用于提供诸如Internet接入这样的数据服务。 无线网络技术使商业企业能够发展广域网(WAN)、城域网(MAN)和局域网(LAN)而无需电缆设备。IEEE开发了作为无线局域网标准的802.11，蓝牙(Bluetooth)工业联盟也在致力于能提供一个无缝的无线网络技术。 蜂窝或移动电话是马可尼无线电报的现代对等技术，它提供了双方的、双向的通信。第一代无线电话使用的是模拟技术，这种设备笨重且覆盖范围是不规则的，然而它们成功地向人们展示了移动通信的固有便捷性。现在的无线设备已经采用了数字技术。与模拟网络相比，数字网络可以承载更高的信息量并提供更好的接收和安全性。此外，数字技术带来可能的附加值的服务，诸如呼叫者标识。更新的无线设备使用能支持更高信息速率的频率范围连接到Internet上。 无线通信为人类社会带来了深刻的影响，而且这种影响还会继续。没有几个发明能够用这样的方式使整个世界“变小”。定义无线通信设备如何相互作用的标准很快就会有一致的结果，人们不久就可以构建全球无线网络，并使之提供广泛的多种服务。 图1.1标示了无线通信技术发展中的一些重要事件1。无线技术逐渐地移向采用更高的通信频率，如在后面章节中可以看到，较高的频率能够支持更高的数据传输速率和吞吐量。 图1.1 无线通信中的一些重要事件 1.2 蜂窝革命 蜂窝革命直观地表现在移动电话市场罕见的增长上。在1990年，移动用户数大约是1100万[ECON99]。今天，这个数字是几十亿。根据国际电信联盟(International Telecommunications Union，ITU)2的统计，全世界范围的移动用户数在2002年首次超过固定电话的用户数。更新一代的设备，添加了具有可接入Internet和内置数码照相机这样的强大功能。出现移动电话显著增长的原因有很多：首先是移动电话的便捷性，它们可以随使用者移动；此外，其特性决定了它们是位置感知的；再有，移动电话是与处于固定位置的地区基站进行通信的。 技术的创新造就了移动电话的成功。手机变得越来越小、越来越轻便，电池的寿命也延长了，数字技术改进了接收的效果并使有限的频谱得到更好的利用。随着越来越多的数字设备的出现，与移动电话相关的成本也在下降。在一些竞争激烈的地区，价格自1996年以来有了明显的下降。 在很多地理环境特殊的地区，移动电话仅仅是为居民提供电话服务的惟一经济的方法。运营商可以很快并且花费很少地建立起基站，这与在不规则地形上挖沟并铺设通信线路相比要更便利、更经济。 移动电话仅是这场蜂窝革命中较为明显的一个方面。随着新型无线设备的引进，这些新型设备可以接入到Internet上。它们除具有可对个人信息进行组织管理以及电话功能外，现在又有了Web接入、即时消息、E-mail和其他在Internet上可获得的服务。汽车中的无线设备可以根据需要为用户下载地图和导向。不久的将来，无线设备能够在发生事故时呼唤帮助，可以提醒司机相邻地区哪里的油价最低。其他的便利不久也可获得，例如，电冰箱也许将来某一天可以在Internet上订购食品以补充用完的物品。 无线技术带来的第一个高潮是话音方面，现在，人们的注意力在数据上。这一市场比较大的一块是“无线”Internet。无线用户使用Internet不同于固定用户，与典型的固定设备(诸如PC机)相比，无线设备受显示和输入能力方面的限制，采用事务处理和消息会话，而不是冗长的浏览会话。无线设备由于具有位置感知