概述
目前主流通讯服务提供上绝大部分采用蜂窝网络。蜂窝网络被广泛采用的原因是源于一个数学猜想,正六边形被认为是使用最少个结点可以覆盖最大面积的图形,出于节约设备构建成本的考虑,正六边形是最好的选择。这样形成的网络覆盖在一起,形状非常象蜂窝,因此被称作蜂窝网络。
组成部分
蜂窝网络组成主要有以下三部分:移动站,基站子系统,网络子系统.移动站就是我们的网络终端设备,比如手机或者一些蜂窝工控设备。基站子系统包括我们日常见到的移动机站(大铁塔)、无线收发设备、专用网络(一般是光纤)、无数的数字设备等等的。我们可以把基站子系统看作是无线网络与有线网络之间的转换器。
这种由宏基站和低功率节点组成的网络架构称为异构蜂窝网络。除了给用户提供更好的QoS性能,相比于仅由宏基站构成的同构蜂窝网络,异构蜂窝网络在提升系统能量效率性能上充满了许多优势和挑战,其中包括高频谱复用、微基站低功耗、短距离通信等优势和网络拓扑更加随机、干扰更加严重、资源调度更加复杂等挑战。
类型
常见的蜂窝网络类型有:GSM网络(有些国家叫pcs-1900)、CDMA网络、3G网络、FDMA、TDMA、PDC、TACS、AMPS等。
可靠性
无线蜂窝网在提高无线网络的覆盖率方面起到关键性作用。在宽带无线城域网中,可采用网状结构来实现低成本高效率的大面积覆盖。网状结构的优点很多,如网络出故障时提供有效的迂回路由,确保通信畅通无阻;与专线或菊花链相比更具弹性和可靠性,而且网络具有自配置、自组织和自愈的能力。
目前,首先进入这个市场的有Tropos、Mesh-Network和BelAir网络公司,此外NortelNetworks也不甘落后。从目前来看,互联网和FTTH(光纤到户)都是蜂窝网的应用领域。
长期以来,无线网络信奉中央控制模式,这也带来潜在的风险,比如传输瓶颈、遗留的老系统或单点故障等。但是,无线蜂窝网络作为无线交换另一项技术日渐兴起。通过组织成的网格拓扑结构,从交换机到接入点,蜂窝网络都能分配智能。
这种拓扑结构的发展符合计算机行业体系结构的演变过程。首先,计算环境是独立主机系统,随后是客户机/服务器,然后是对等网络。网络的体系结构将毫无疑问进化成一个分布式、动态的无线体系结构。
蜂窝网络允许节点或接入点与其他节点通信,而不需要路由到中心交换点,从而消除了集中式的故障,提供自我恢复和自我组织的功能。虽然通信量的决策是在本地实施,但系统可以在全球管理。
今天的无线局域蜂窝网络采用基于802.11a/b/g标准,但是它们可以扩展到任何射频技术,如UltraWideband或802.15.4Zigbee。因为网络智能保留在每一个接入点,所以不需要集中式交换机——只需要智能接入点和网络处理器、交换能力和系统软件。
网络在蜂窝结构中相互连接时,首先,节点的自我发现功能必须确定它们是作为无线设备的接入点来服务,还是作为来自另一节点的信息量的骨干网来服务,或者两项功能都具备。
其次,单一的节点用发现查询/响应协议来定位它们的邻居。这些网络协议必须简洁,所以不能增加信息流量的负担,即它们不能超过可用带宽的1%到2%。
一旦某节点识别出另一个节点,它们会计算路径信息,如接收信号的强度、吞吐量、错误率和遗留的老系统等。这些信息必须在节点之间交换,但又不能占用太多的带宽。基于这些信息,每一个节点都能够选择通向其邻居的最佳路径,从而使每一时刻的服务质量达到最优。
网络发现和路径选择的过程在后台运行,这样每一个节点保留现有邻居的列表并不断重新计算最佳路径。因为在维护、重新安排或出故障时,假如一个节点从网络中断开,临近它的节点可以迅速地重新配置它们的信息列表并重新计算路径,以便在网络发生变化时,保持信息流量。这种自我恢复的特性或纠错能力,是蜂窝结构与集线器辐射网络的区别所在。
局限性
从70年代贝尔实验室发明蜂窝概念以来,蜂窝技术就是移动通信的基础。有时候,大家就将移动通信称为蜂窝通信。
蜂窝概念中包括几个重要的部分是移动通信发展的基础。
第一,频率复用。有限的频率资源可以在一定的范围内被重复使用。
第二,小区分裂。当容量不够的时候,可以减小蜂窝的范围,划分出更多的蜂窝,进一步提高频率的利用效率。
蜂窝的概念解决了移动通信中频率资源有限的问题,直接导致了80年代以后的移动通信大发展。但是蜂窝的概念也是有局限性的。现在面临的主要问题是,小区不可能无限制的进行分裂,导致了系统的容量不能进一步提高,这阻碍了移动通信进一步的发展。


















