Documentos sobre tecnología de acceso a Internet (2)

Documento sobre tecnología de acceso a Internet, parte 2

Tecnología de red de acceso a Internet móvil

Resumen: Internet móvil es uno de los temas candentes en el campo actual de la tecnología de la información. y La red de acceso es una infraestructura importante para Internet móvil. Se analizan las características y aplicaciones de las tecnologías de redes de acceso actuales: redes de comunicación por satélite, redes inalámbricas de área metropolitana, LAN inalámbricas, redes inalámbricas de área personal y redes celulares, y se propone la tendencia de desarrollo futuro de las tecnologías de redes de acceso para varias redes. , informa sobre las características y aplicaciones de la convergencia de redes inalámbricas heterogéneas.

Palabras clave: Tecnología de redes de acceso a Internet móvil

Número de clasificación CLC: TN92 Código de identificación del documento: A Número de artículo: 1672-3791(2013)03(b)-0009- 02

La tecnología de comunicación móvil y la tecnología de Internet son componentes importantes en el campo de la tecnología de la información. El desarrollo de estas dos tecnologías afecta directamente la vida y los estilos de trabajo de las personas. Internet móvil es un nuevo tipo de red convergente, producto de la integración total de la tecnología de comunicación móvil y la tecnología de Internet. En el entorno de Internet móvil, las personas pueden acceder a Internet a través de redes móviles a través de teléfonos inteligentes, PDA, terminales montados en vehículos y otros dispositivos, y disfrutar de los servicios proporcionados por Internet en cualquier momento y en cualquier lugar.

En 2011, el Instituto de Investigación de Telecomunicaciones del Ministerio de Industria y Tecnología de la Información de China señaló en el "Libro Blanco de Internet Móvil": "Internet móvil es Internet y los servicios que utilizan redes móviles como redes de acceso. , e incluye tres elementos: terminales móviles, red móvil y servicios de aplicaciones [1]. ?En resumen, los terminales móviles son la premisa de Internet móvil, las redes de acceso son la base de Internet móvil y los servicios de aplicaciones se han convertido en el núcleo de Internet móvil. Este artículo describe en detalle el estado actual y las tendencias de desarrollo de la tecnología de redes de acceso.

1 Estado actual de la tecnología de redes de acceso

Existen cinco categorías principales de redes de acceso inalámbrico existentes: red de comunicaciones por satélite, red de área metropolitana inalámbrica (WMAN), red de área local inalámbrica (WLAN ), Red de área personal inalámbrica (WPAN), red celular (red 2G, red 3G, etc.) [2]. Cada uno de ellos tiene ventajas y desventajas en términos de ancho de banda, cobertura, capacidades de soporte de movilidad y costos de implementación.

1.1 Red de comunicación por satélite

1.1.1 Descripción general

En pocas palabras, la comunicación por satélite utiliza satélites como estaciones de retransmisión en la Tierra (incluido el suelo y la atmósfera inferior). ) Comunicarse entre sitios de comunicación. Los satélites y las estaciones terrestres son componentes importantes de los sistemas de comunicación por satélite. Las nuevas tecnologías de comunicación por satélite incluyen principalmente sistemas VSAT, es decir, terminales de muy pequeña apertura, sistemas móviles de comunicación por satélite en órbitas medias y bajas, etc.

1.1.2 Características y Aplicaciones

La comunicación por satélite tiene las características de gran área de comunicación, larga distancia, amplia banda de frecuencia y gran capacidad, es decir, siempre que esté en cualquier lugar dentro de La cobertura de ondas de transmisión satelital, ambos puntos pueden comunicarse entre sí. En segundo lugar, las comunicaciones por satélite tienen alta confiabilidad, buena calidad, bajo nivel de ruido y gran movilidad, es decir, no se ven fácilmente afectadas por desastres naturales; sin embargo, las comunicaciones por satélite tienen problemas como grandes retrasos en la transmisión, grandes ecos y altos costos [3; ].

En la actualidad las comunicaciones por satélite se utilizan principalmente para retransmisiones televisivas, llamadas telefónicas transoceánicas de larga distancia, comunicaciones militares, comunicaciones de emergencia, etc. Como tecnología de comunicación especial, el posicionamiento básico de las comunicaciones por satélite debe ser apoyar, complementar y ampliar eficazmente el sistema terrestre [4]. Desempeña un papel importante en la comunicación en áreas rurales y remotas y permite la integración perfecta de las comunicaciones globales en tierra y mar. y el aire es posible. Las ventajas técnicas de las comunicaciones por satélite, como la radiodifusión y la multidifusión, combinadas con la tecnología moderna de Internet, pueden aprovechar al máximo la transmisión multimedia de larga distancia basada en IP y las conexiones de alta velocidad cuando la red de Internet terrestre está congestionada, y transmitir eficazmente alta velocidad de banda ancha. servicios de datos de velocidad. Con el desarrollo de Internet móvil, la integración de las comunicaciones por satélite con las tecnologías 3G y 4G se convertirá en una tendencia inevitable en el desarrollo de las comunicaciones por satélite.

1.2 Red de Área Metropolitana Inalámbrica (WMAN)

1.2.1 Descripción general

La Red de Área Metropolitana Inalámbrica se utiliza principalmente para resolver el problema de acceso de toda el área urbana Se utilizan como medio microondas y otras transmisiones inalámbricas, y el modo inalámbrico es el principal método de acceso, proporcionando transmisión de datos de alta velocidad en la misma ciudad, así como otros servicios de comunicación multimedia como imágenes y vídeos, y servicios de acceso a Internet [. 5]. WiMax es una tecnología de comunicación de red inalámbrica de área metropolitana que ha recibido mucha atención.

WiMax (World Interoperability for Microwave Access) es una tecnología de acceso inalámbrico basada en el estándar IEEE 802.16 [6]. Utiliza métodos cableados para proporcionar acceso inalámbrico de "última milla" para empresas y hogares. El rango de cobertura es mayor que el de la LAN inalámbrica y puede cubrir un rango de varios kilómetros a decenas de kilómetros.

1.2.2 Características y aplicaciones

WiMax tiene las características de larga distancia de transmisión, gran área de cobertura y rápida velocidad de acceso. La distancia de transmisión de señal inalámbrica de 50 km que puede alcanzar WiMax no tiene comparación con las LAN inalámbricas. El área de cobertura de la red es 10 veces mayor que la de las torres de transmisión 3G [7]. . Además, WiMax tiene un método de conexión en red eficiente, flexible y económico, así como un mecanismo Qos relativamente completo. Al admitir el acceso inalámbrico de banda ancha fija y móvil, integra la movilidad y flexibilidad de la tecnología de acceso inalámbrico y las características de alto ancho de banda de las tecnologías de acceso de banda ancha tradicionales como DSL, brindando a los usuarios excelentes servicios de red de última milla y una amplia gama de multimedia. servicios de comunicaciones. Sin embargo, la tecnología WiMax actualmente no puede soportar la conmutación fluida de los usuarios durante la movilidad. En comparación con los estándares convencionales de 3G, todavía existe una brecha en el rendimiento.

Según las características de WiMax, se puede utilizar en telemedicina, educación a distancia, logística, finanzas, transporte y otras industrias para proporcionar servicios de comunicación de datos de alta velocidad bajo ciertas condiciones. Desde la perspectiva de las aplicaciones empresariales, WiMax está logrando gradualmente la movilidad de los servicios de banda ancha, mientras que 3G está logrando la banda ancha de los servicios móviles. Cada vez más servicios de comunicación multimedia consumen una gran cantidad de recursos de redes 3G existentes, lo que hace que la inversión en construcción de redes supere con creces el aumento de los ingresos. WiMAX puede reducir efectivamente los costos operativos y al mismo tiempo garantizar la calidad del servicio. WiMax no puede reemplazar completamente a 3G, pero las ventajas de WiMax en aplicaciones de datos de alta velocidad basadas en IP lo convierten en un medio complementario a las redes 3G, y el grado de integración de las dos redes será cada vez más alto.

1.3 LAN inalámbrica (WLAN)

1.3.1 Descripción general

Las redes de área local inalámbricas (WLAN) funcionan en la banda de frecuencia de 2,5 GHz o 5 GHz, una Red de área local compuesta por inalámbrica o una combinación de inalámbrica y cableada. Utiliza tecnología de radiofrecuencia y una estructura de acceso simple para reemplazar los cables tradicionales y proporcionar las funciones de la LAN por cable tradicional. Es un sistema de transmisión de datos muy conveniente. En resumen, la LAN inalámbrica todavía se basa en la LAN cableada. Solo construye una red de comunicación inalámbrica basada en LAN cableada a través de HUB inalámbrico, nodo de acceso inalámbrico (AP), puente inalámbrico, tarjeta de red inalámbrica y otros dispositivos [8], es una expansión. y sustitución de LAN cableada.

1.3.2 Características y aplicaciones

La LAN inalámbrica tiene las características de una implementación de red conveniente, una gran operatividad en la planificación y ajuste de la red y una fácil expansión de la red. Solo se necesitan uno o más dispositivos de punto de acceso para construir una red que cubra toda el área. La infraestructura necesaria para construir la red no necesita estar oculta bajo tierra o en paredes, lo que facilita la optimización, configuración, transformación y mantenimiento de la red. Siempre que la señal inalámbrica pueda cubrir el alcance, los usuarios pueden acceder a la red en cualquier ubicación y cambiar de ubicación en cualquier momento, con gran flexibilidad y movilidad. Dado que la LAN inalámbrica utiliza principalmente ondas de radio como medio de transmisión y opera en la banda S, tiene buena antiinterferencia y confidencialidad, y no causará daños por radiación al cuerpo humano. Sin embargo, cualquier obstáculo se convertirá en un obstáculo para la propagación electromagnética y cualquier otra señal eléctrica externa se convertirá en una fuente de interferencia para la red de área local. Por lo tanto, la LAN inalámbrica todavía tiene ciertas deficiencias en términos de rendimiento, velocidad y seguridad. La velocidad de transmisión máxima de una LAN inalámbrica es de 54 Mbit/s[9], lo que es más adecuado para su uso en espacios limitados y redes de pequeña escala, como salas VIP de aeropuertos y salas de almacenamiento. En segundo lugar, tiene buenas aplicaciones en entornos donde el cableado de redes cableadas es difícil, entornos donde se requiere el uso temporal de la red y ocasiones especiales donde los requisitos de comunicación en tiempo real son altos, como fronteras y puertos inaccesibles. La LAN inalámbrica no se puede utilizar como una solución completa para toda la red, pero con la aplicación madura de la tecnología LAN inalámbrica, se puede combinar con redes de área amplia para proporcionar a los usuarios aplicaciones de Internet móviles, convirtiéndose en un complemento útil para las redes 3G.

1.4 Red de área personal inalámbrica (WPAN)

1.4.1 Descripción general

La red de área personal inalámbrica (WPAN) es una actividad para grupos específicos La comunicación inalámbrica emergente La tecnología con radio pequeño, tipos de servicios ricos y conexión fluida tiene un área de cobertura más pequeña en comparación con la red de área amplia inalámbrica, la red de área metropolitana inalámbrica y la red de área local inalámbrica, resolviendo así de manera efectiva y completa el problema de los "últimos metros de cable". Actualmente, Bluetooth es la tecnología principal utilizada en aplicaciones WPAN. Otras incluyen HomeRF, tecnología de infrarrojos (IrDA), identificación por radiofrecuencia (RFID), banda ultraancha (UWB), etc.

1.4.2 Características y aplicaciones

La red de área personal inalámbrica tiene las características de bajo consumo de energía, bajo costo y tamaño pequeño. El equipo y la red son simples, convenientes y fáciles de operar, y admiten aplicaciones punto a punto y punto a multipunto. El rango de cobertura de WPAN generalmente está dentro de un radio de 10 m y es una red inalámbrica dedicada a personas de corta distancia. La tecnología Bluetooth representativa es altamente operable en todo el mundo porque utiliza la banda de frecuencia de 2,4 GHz, que es una banda de frecuencia efectiva que se puede utilizar libremente en todo el mundo. Garantice la unicidad global del código de identificación del dispositivo y la seguridad del dispositivo mediante autenticación, cifrado y otras medidas. Sin embargo, WPAN tiene varios estándares técnicos y requiere mejora e innovación continuas.

WPAN se utiliza principalmente para la comunicación inalámbrica de equipos personales, domésticos y de oficina. Puede conectar varios equipos de comunicación móviles, equipos de comunicación fijos, computadoras y sus equipos terminales y varios sistemas de datos digitales (como cámaras digitales). , cámaras de vídeo digitales, etc.) e incluso diversos electrodomésticos, utilizan un método inalámbrico económico para establecer la transmisión de información entre ellos [10]. WPAN permite a los usuarios comunicarse sin problemas entre dispositivos en cualquier momento y en cualquier lugar, y pueden acceder a Internet de manera conveniente y rápida a través de redes móviles, redes de área local y redes de área metropolitana. En el futuro, WPAN y WLAN trabajarán juntas para brindar a los usuarios un entorno completo de comunicación inalámbrica de corta distancia.

1.5 Red celular

1.5.1 Descripción general

La red celular divide el área de servicio de telefonía móvil en celdas hexagonales regulares, y cada celda está configurada La estructura de una estación base es similar a una "célula". La tecnología celular es la base de las comunicaciones móviles, por lo que este método de comunicación móvil se denomina comunicación móvil celular. El sistema de comunicación móvil celular consta de estaciones móviles, subsistemas de estaciones base y subsistemas de red. Utiliza redes celulares como métodos de redes inalámbricas para conectar terminales móviles y equipos de red a través de canales inalámbricos, lo que permite a los usuarios realizar servicios de comunicación de voz y datos mientras están en movimiento. .

1.5.2 Características y Aplicaciones

Las macrocélulas y microcélulas son tecnologías celulares que se utilizan ampliamente en sistemas de comunicaciones móviles celulares. El radio de cobertura de las macrocélulas es grande, principalmente entre 1 y 25 km. Sin embargo, hay áreas ciegas y se producirán interferencias cuando se reduzca el radio de la celda. En comparación con las macrocélulas, las microcélulas tienen un área de cobertura más pequeña, con un radio de cobertura general de 30 a 300 m. Tienen una potencia de transmisión baja y son fáciles y flexibles de instalar. Se utilizan principalmente para mejorar la cobertura y la capacidad. y ampliación de macrocélulas, brindan a los usuarios una mejor cobertura de Red. Su característica principal es la movilidad del terminal y cuenta con soluciones maduras de transferencia y roaming, tecnología de reutilización de frecuencia, tecnología de acceso múltiple y tecnología de gestión de movilidad que promueven el desarrollo de servicios de comunicaciones móviles. Con el desarrollo de la red, la red celular ha evolucionado desde el sistema de comunicación móvil celular de primera generación hasta el actual sistema de comunicación móvil celular de tercera generación (3.ª generación, 3G), convirtiéndose en una plataforma unificada para lograr la integración de red y la integración de servicios, y es También reconocido como la próxima generación de la arquitectura de red central de la red. La red 3G combina inteligentemente la comunicación de voz y la comunicación multimedia para admitir a más usuarios y proporcionar velocidades de transmisión de datos más altas. Por ejemplo, la velocidad de HSPA alcanzó los 7,2 Mbit/s. Sin embargo, los problemas del alto costo y el bajo ancho de banda se han vuelto cada vez más prominentes.

Los sistemas celulares son quizás el medio de comunicación más importante en la sociedad actual. En la actualidad, las redes 3G pueden proporcionar a los usuarios una gran cantidad de servicios de aplicaciones, además de servicios básicos como servicios de telecomunicaciones y servicios portadores, también pueden proporcionar servicios complementarios como desvío de llamadas, llamada en espera y llamadas multipartitas. Las aplicaciones de servicios de valor añadido admitidas incluyen navegación web, imágenes, música, juegos móviles, navegación móvil, videoconferencias, vídeo a la carta, diversos servicios de información, etc.

2 Tendencias de desarrollo de la tecnología de redes de acceso

La tecnología de redes de acceso actual puede proporcionar a los usuarios ricos medios de acceso a la comunicación y servicios de red de acceso ubicuos, pero cada uno tiene sus propias limitaciones. Por ejemplo, las redes celulares tienen un área de cobertura grande y una tecnología de gestión de movilidad madura, pero tienen un ancho de banda bajo y costos de construcción altos; por el contrario, la WLAN tiene un ancho de banda alto y un costo bajo, pero su cobertura es limitada; Para resolver este problema, es necesario aprovechar al máximo la complementariedad de las diferentes tecnologías de red. La convergencia de la red se convertirá en un factor clave para promover el desarrollo futuro de la Internet móvil. Las redes de acceso están experimentando un proceso de transformación dinámica y heterogénea en las redes inalámbricas. ha surgido la convergencia.

2.1 Definición

Una red heterogénea es un tipo de red que está compuesta por diferentes computadoras, terminales portátiles y otros equipos de red y sistemas relacionados, se ejecuta en diferentes protocolos y admite diferentes funciones. y aplicaciones. La convergencia de redes inalámbricas heterogéneas es la combinación orgánica de múltiples tecnologías de acceso inalámbrico existentes, que está en línea con las ideas de diseño y la dirección de desarrollo de la convergencia y evolución de múltiples sistemas en las redes de comunicaciones inalámbricas de próxima generación (redes 4G).

2.2 Características y aplicaciones

La tecnología de convergencia de redes inalámbricas heterogéneas tiene las ventajas de bajo costo y bajo riesgo. Es la fusión de tecnologías de acceso existentes y puede aprovechar al máximo los recursos de la red existentes. , reducir los costos de construcción y operación. En segundo lugar, se puede aumentar la cobertura de la red y se pueden utilizar las características de diferentes tecnologías de acceso para ampliar la red de manera efectiva. Los usuarios pueden disfrutar de servicios de Internet móvil más completos, ricos y convenientes, lo cual es una tendencia inevitable en el desarrollo de las redes de próxima generación.

En los últimos años, la industria y el mundo académico han estado realizando investigaciones continuas sobre la aplicación de la integración de redes inalámbricas heterogéneas. El proyecto BARWAN propone e implementa una solución de conmutación vertical para terminales móviles multimodo entre LAN inalámbrica e inalámbrica. red de área amplia. ETSI y 3GPP han llevado a cabo una investigación en profundidad de aplicaciones sobre la interconexión e interoperabilidad entre redes 3G y WLAN [2]. MOBYDICK analiza la aplicación integrada de WLAN y redes móviles en redes IPv6. Para aliviar el impacto de grandes cantidades de servicios de datos en las redes 3G, los operadores nacionales también han comenzado a transformar sus redes, aplicando principalmente el método 3G+WLAN a la red. Por ejemplo, la WLAN se utiliza como red de acceso inalámbrico para la red. Red 3G y está conectada a través de una puerta de enlace a la red central 3G [2], puede disfrutar de la función de autenticación de contabilidad y el protocolo de señalización proporcionado por la red central, realizar la interconexión e interoperabilidad de la red WLAN y 3G y promover el desarrollo de. Internet móvil. Sin embargo, todavía hay muchos problemas que deben resolverse en la integración de redes inalámbricas heterogéneas, como problemas de interconexión de varias redes de acceso, transferencia fluida y otros problemas de gestión de la movilidad, también la ubicación y la arquitectura de red de cada entidad funcional en la red. determinar directamente la red El grado de integración y el efecto de aplicación práctica. 3 Conclusión

Internet móvil puede proporcionar casi todos los servicios excepto la mini página de inicio tradicional de Internet. En países con buenas aplicaciones, como Corea del Sur y Japón, el valor ARPU de Internet móvil puede alcanzar los 10 dólares estadounidenses [11. ]. A finales de junio de 2012, el número de usuarios de Internet móvil en China alcanzó los 388 millones. En comparación con los 380 millones de computadoras de escritorio, los teléfonos móviles superaron a las computadoras de escritorio y se convirtieron por primera vez en el mayor terminal de Internet. El número de usuarios de vídeos móviles ha aumentado y supera los 100 millones. El número de usuarios móviles de Weibo ha aumentado significativamente: la tasa de uso aumentó 5,3 puntos porcentuales hasta el 43,8%[12]. Diversos datos muestran que "las redes ubicuas y los negocios omnipotentes" están profundamente arraigados en los corazones de la gente.

Con el rápido crecimiento de la escala de usuarios, la industria de Internet móvil se desarrollará a pasos agigantados, lo que seguramente promoverá la integración y evolución de la tecnología de redes de acceso. Varias formas y aplicaciones de acceso a redes inalámbricas se han vuelto populares. lugar para la investigación y el desarrollo. Se cree que en el futuro, varias redes inalámbricas independientes se interconectarán con toda la Internet por cable, proporcionando a los usuarios servicios de Internet móvil de próxima generación con una cobertura más amplia, aplicaciones más ricas y mejores servicios.

Referencias

[1] Libro Blanco de Internet Móvil [R]. Beijing: Instituto de Investigación de Telecomunicaciones del Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, 2011.

[ 2] Luo Junzhou, Wu Wenjia, Yang Ming. Internet móvil: terminales, redes y servicios [J]. Journal of Computer Science, 2011(11): 30-51.

[3] Zhang Gengxin. VSAT Satellite Communications [J]. Ciencias de las telecomunicaciones, 1996(7): 54-61.

[4] Chen Ruming. Problemas, progreso y perspectivas de desarrollo de las comunicaciones por satélite [J]. 11): 3-7.

[5]Wang Libo. Diseño de una red de área metropolitana inalámbrica de banda ancha[J]. .

[6]Zeng Chunliang, Zhang Ning, Wang Xuying. Principios y aplicaciones de WiMAX/802.16[M] Beijing: Machinery Industry Press, 2007.

[7] Sun Zhe . Arquitectura de protocolo y características técnicas de la tecnología de comunicación de red de área metropolitana inalámbrica [J]. Software y aplicaciones de CD de computadora, 2011 (22): 9-10.

[8] Estado actual y. perspectivas de la LAN inalámbrica [J]. , 2011(6): 36-37.

[10]Cai Jun. Descripción general del protocolo de red de área personal inalámbrica (WPAN) [J]. Tecnología de comunicación de Guangdong, 2002(12): 21-23.

[11] Yang Qingguang. El modelo de negocio de Internet móvil 3G necesita innovación [J] China Electronic News, 2007(10): 5-7.

[12] The 30th. Informe estadístico sobre el desarrollo de Internet en China [R]. Beijing: Centro de información de la red de Internet de China, 2012(7).

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