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      試論無線網(wǎng)絡(luò)中無線通信和有線通信的結(jié)合

      2019-03-29 10:16:12曹瑞
      科學(xué)與技術(shù) 2019年10期
      關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無線通信無線網(wǎng)絡(luò)

      摘要:無線網(wǎng)絡(luò)是一種沒有網(wǎng)線的網(wǎng)絡(luò)組建方式,其發(fā)展對(duì)人們生產(chǎn)生活的改善,有著多方面的重要意義?;诖?,本文首先介紹了無線通信和有線通信的技術(shù)原理,其次分析了目前無線通信和有線通信技術(shù)相結(jié)合的理論意義與現(xiàn)實(shí)意義,最后針對(duì)目前無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,探討無線通信與有線通信結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方式。

      關(guān)鍵詞:無線網(wǎng)絡(luò);無線通信;有線通信;網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

      引言

      無線網(wǎng)絡(luò)(wireless network)是采用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò),主要分為無線公共網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)中常見的設(shè)備有無線網(wǎng)卡、無線網(wǎng)橋、無線天線等。無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別在于傳輸媒介的不同,有線網(wǎng)絡(luò)相較于無線網(wǎng)絡(luò)更為穩(wěn)定,無線網(wǎng)絡(luò)相較于有線網(wǎng)絡(luò)更為靈活。

      一、無線通信與有線通信

      1、無線通信

      無線通信(wireless communication)又可稱為無線移動(dòng)通信技術(shù),是一種利用電磁波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。由于電磁波在信息傳播過程中不需要任何介質(zhì),因而人們把這種不可視的傳播方式叫做無線通信。無線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。通常,微波通信用作近距離傳播,傳播極限為幾十千米。衛(wèi)星通信通過中繼站的方式,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播。目前無線通信技術(shù)已經(jīng)深入到了我們生活中的方方面面,4G通信、藍(lán)牙通信、寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視中,都應(yīng)用到了無線通信技術(shù)

      2、有線通信

      有線通信(Wire communication)是指通過明線、電纜、光纜和波導(dǎo)等形式,進(jìn)行信息傳輸。目前的有線通信方式主要分為并行通信和穿行通信,(1)并行通信:信息同時(shí)發(fā)送和接收,速度快,價(jià)格高(2)串行通信:按照信息的二進(jìn)制位數(shù),一位一位的進(jìn)行傳輸,速度慢,價(jià)格低。

      二、無線通信與有線通信結(jié)合的意義

      無線通信與有線通信結(jié)合,夠彌合兩種通信方式各自的不足,互為備份,實(shí)現(xiàn)1+1>2的結(jié)合優(yōu)勢(shì)。一方面,無線通信與有線通信結(jié)合,能夠通過無線通信,節(jié)省有線通信必須的線路架設(shè)費(fèi)用與線路架設(shè)時(shí)間,減少線路維修中的人力資源與財(cái)富損耗,解決有線通信線路擴(kuò)展中,誤碼率提高、速度級(jí)別降低的問題,避免由于單個(gè)節(jié)點(diǎn)故障,造成的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。另一方面,無線通信與有線通信結(jié)合,能夠通過有線通信,降低無線通信的成本,在近距離通信中發(fā)揮比較優(yōu)勢(shì),提升無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性與穩(wěn)定性。

      三、無線通信與有線通信結(jié)合的方式

      (一)設(shè)備結(jié)合

      無線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備中的有線接入,是無線通信與有線通信結(jié)合的常規(guī)連接方式。小型的無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)主要包含:(1)網(wǎng)關(guān)(2)壓力變送器(3)溫度變送器(4)PH變送器(5)執(zhí)行器(6)位置變送器(7)物位變送器。無線通信與有線通信的設(shè)備結(jié)合,是指將控制系統(tǒng),通過有線連接的方式,與無線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)相結(jié)合,來控制無線網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備的正常運(yùn)行。這種設(shè)備連接方式能夠大大降低無線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)的經(jīng)濟(jì)成本,提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí),維修人員能夠通過更換線路,控制檢修中的問題變量,更方便快捷的發(fā)現(xiàn)造成故障的原因,進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)備維修。

      (二)通信協(xié)議結(jié)合

      無線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)與控制系統(tǒng)連接時(shí),通常采用Modbus、TCP/IP、OPC、CSMA/CD協(xié)議等通信協(xié)議作為接口。無線通信與有線通信結(jié)合,可以嘗試將線路接入各類通信協(xié)議。例如,艾默生過程管理公司的無線I/O卡,就可以直接接入到DeltaV控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)上。以及,霍尼韋爾公司的XYR400E 無線轉(zhuǎn)接模塊,可以直接通過有線連接的方式,接入帶RS-232、RS-485、Ethernet協(xié)議的打印機(jī)、掃描儀等第三方設(shè)備。除此之外,中國(guó)的先進(jìn)單位,例如沈陽中科博微自動(dòng)化技術(shù)有限公司,也在這一結(jié)合方式上有所嘗試。通過通信協(xié)議的調(diào)試,無線網(wǎng)絡(luò)通信的適用范圍會(huì)大大拓展。

      (三)接入點(diǎn)結(jié)合

      1、接入點(diǎn)和多功能節(jié)點(diǎn)的有線連接

      具體方法為:在無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中,通過有線接入的方式,將無線壓力變送器和無線閥門回送變送器接入主干網(wǎng)絡(luò),使這些多功能節(jié)點(diǎn),構(gòu)成mesh無線主干網(wǎng)絡(luò),通過定向大角度板狀高增益天線,對(duì)有線接入節(jié)點(diǎn)的傳輸功率進(jìn)行提升,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無線傳輸。例如,艾默生過程管理公司W(wǎng)ireless HART無線網(wǎng)絡(luò),通過有線連接的方式,將信息接收系統(tǒng)連接在網(wǎng)格接入點(diǎn)中,其余接入點(diǎn)通過WIFI連接,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程測(cè)量與過程控制。

      2、接入點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)的有線連接

      適合通過有線連接方式,進(jìn)行接入點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)連接的無線網(wǎng)絡(luò)有兩種,一種是通過智能無線網(wǎng)關(guān)采集Wireless HART 無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù),另一種是通過無線 I/O卡(wireless I/O card,WIOC)和遠(yuǎn)程鏈路采集無現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)[2]。對(duì)于這兩種無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)采集來說,網(wǎng)格接入點(diǎn)是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。

      在這個(gè)過程中,無線通信與有線通信結(jié)合,是指用有線以太網(wǎng),簡(jiǎn)化現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浼軜?gòu)。數(shù)據(jù)在無線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備——網(wǎng)關(guān)——網(wǎng)格接入點(diǎn)——根接入點(diǎn)——控制系統(tǒng)中的傳輸,方式分別為無線——有線——無線——有線,這種結(jié)合能夠大大提高網(wǎng)絡(luò)管理的效率,減少網(wǎng)絡(luò)的故障誤碼率。

      (四)網(wǎng)關(guān)結(jié)合

      這種方式是指:無線網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān),按照WIOC遠(yuǎn)程鏈路,將原有的智能無線網(wǎng)關(guān)的功能,分為WIOC和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)兩個(gè)部件。無線網(wǎng)絡(luò)中的Ethernet I/O 網(wǎng)關(guān)口,與控制系統(tǒng)通過有線的方式進(jìn)行連接。這種連接方式能夠使DeltaV局域網(wǎng)的傳輸距離大大延長(zhǎng)。例如,霍尼韋爾公司的Cisco Aironet 1552S Outdoor AP節(jié)點(diǎn)設(shè)備,采用通用的網(wǎng)關(guān)接口,使無線網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備,能夠通過有線以太網(wǎng)與其他設(shè)備進(jìn)行連接,共享局域網(wǎng)中的有線傳輸帶寬,減少傳輸中的信息擁堵現(xiàn)象。

      (五)視頻信號(hào)結(jié)合

      無線網(wǎng)絡(luò)中的視頻傳輸無需布線,攝像頭在移動(dòng)的過程中不受連接線的控制,非常靈活。但是,視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)量非常大,會(huì)占用數(shù)據(jù)傳輸高峰期大量的帶寬,因而非常需要有線傳輸?shù)呐浜稀R曨l信號(hào)有線通信與無線通信結(jié)合,可以通過過程參數(shù)采集,強(qiáng)化視頻監(jiān)控的方式,適當(dāng)選擇有線傳輸,再通過模擬技術(shù)將采集信號(hào)進(jìn)行無線輸出。

      結(jié)論

      綜上所述,無線通信與有線通信結(jié)合,是無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要方向之一。從本文的分析可知,研究無線通信與有線通信結(jié)合,有助于技術(shù)人員加深對(duì)無線通信與有線通信各自特征的認(rèn)識(shí),根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)使用狀況,設(shè)計(jì)更加高效、穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡(luò)連接模式。技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)理論的研究,積極進(jìn)行結(jié)合實(shí)踐。

      參考文獻(xiàn)

      [1]胡勝鈞.關(guān)于有線通信技術(shù)與無線通信技術(shù)對(duì)比分析[J].西部皮革,2017,39(10):30.

      [2]晉國(guó)福.有線通信和無線通信在消防應(yīng)急救援中的有機(jī)結(jié)合[J].消防界(電子版),2016(06):168.

      作者簡(jiǎn)介:曹瑞(1986.06——),男,漢族,重慶人,碩士研究生,中級(jí)工程師,研究方向:無線網(wǎng)絡(luò)通信。

      (作者單位:重慶市信息通信咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司)

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