无线局域网在高速公路通信系统中的应用

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    编者按 当光缆、电缆等有线通信网发生通信障碍，高速公路的通信如何实现？无线局域网的补充、备用或局部替代功能可以让运营者从容面对。
   
   计算机局域网是把分布在几米至几公里内的位于不同物理位置的计算机通过电缆或光缆等传输媒体连在一起，在网络App的支撑下，实现互相通讯和资源共享的目的的网络系统，这种计算机网络通常称为局域网并已得到广泛应用。由于这种局域网始终存在着两个不尽如人意的地方：1、受地理环境的限制，不能使网络延伸到任何想要达到的地方；2、网络中的各站点不能移动。由此，作为一种补充手段，近年来无线局域网得到了迅速的发展。它首先用来解决某些特殊区域无法布线的问题，如受保护的建筑物、广场、河对岸、无权敷设线路的地方等；其次对经常需要变动网络布线结构和用户需要更大范围移动计算机的地方，使用无线局域网可以克服线缆限制引起的不便性，如办公机构和人员经常调整、职员经常需要带着手提电脑在办公楼不同的地方工作；对于时间紧、需要迅速建立通讯而使用有线网架设不便、成本高或耗时长的情况也可使用无线局域网；此外，无线局域网也已被用作一般目的的网络连接之用。
   
   无线局域网简述
   
   一般来说，凡是采用无线传输方式代替电缆或光缆实现的计算机局域网都可称做无线局域网（wireless），但在实际应用中，并不是所有的无线传输方式都能够获得良好的传输效果并满足无线局域网对通信信道的要求。无线传输方式涉及无线局域网采用的传输媒体、对媒体的调制方式及选择的频段。
   
   在传输媒体方面：目前真正能够实际应用于无线局域网的传输媒体主要有两种即：红外线和微波。
   
   以波长小于1微米的红外线为传输媒体构成的红外线局域网，这种传输方式的最大优点是不受无线电干扰，且使用时不受国家无委会限制，但由于红外线具有很高的背景噪声，受日光、环境、照明等影响较大，对非透明物体的透过性极差，因而，仅适用于近距离的无线传输；采用微波做为传输入媒体构成的无线局域网可用于远距离传输。
   
   在调制方式方面：采用微波做为传输入媒体构成的无线局域网依调制方式的不同，又可以分为窄带调制方式和扩展频谱方式。这两种不同的调制方式所获得的传输质量也有较大差别：
   
   1、采用窄调制方式也就是传统的微波传输方式时，数据基带信号的频谱是被直接搬移到射频发射出去。这种调制方式的优点是占用频带少，频带利用率高，但它的抗干扰能力差，一般需要选用专用频段并必须经过国家无线电管理部门的许可，当然也可以选用免去向无线电管理委员会申请的ISM频段，但带来的问题是，当临近的仪器设备或通信设备也使用这一频段时，会严重影响通信质量，在这种情况下通信的可靠性无法得到保证。由此可见，窄带通信并不理想。
   
   2、采用扩展频谱方式时，用来传输信息的数据基带信号的频谱被扩展至几倍～几十倍后再被搬移到射频发射出去。例如一个二进制数据流的速率为64Kb／s，其基带带宽只有64KHz，但用扩频技术传输时，它的带宽可以被扩展到４MHz、26MHz、120MHz或更宽，这种做法虽然牺牲了频带带宽，却提高了通信系统的抗干扰能力和安全性,且由于单位频带内的功率降低，对其它电子设备的干扰也减小了,从而获得优良的传输质量。
   
   扩频通信方式的出现是通信技术上的一次重大突破，它能够使传输中的信噪比提高30-50分贝，而此前其它所有的无线电波传输方式要改善信噪比很困难，如能将信噪比提高2-3分贝，已是很大的贡献了。扩频技术除了信噪比方面的巨大改善之外，还带来了其它方面的突破：
   
   
   　　（1）抗噪声能力极强
   　　（2）抗干扰能力极强
   　　（3）搞衰落能力强
   　　（4）抗多径干扰能力强
   　　（5）可以采用码分多址（CDMA）实现多址通信
   　　（6）易于多媒体通信组网
   　　（7）具有良好的安全通信能力
   　　（8）不干扰同类的其他系统
   
   正是由于扩频通信在可靠性，抗干扰等方面具备了常规有线通信无法提供的优势，为计算机无线联网提供良好的通讯信道，目前多数无线局域网都采用了扩频通信方式，又因为微波扩频通讯产品的价格已大幅降低，使得无线局域网进入民用实用阶段成为可能。
   
   在工作频段方面：从国家无委会对2000MHz频段地面无线电业务使用频率的重新规划情况来看，扩频数据通信的工作频段是2400-2483.5 MHz（相应地美国无委会规定902MHz、2.4GHz、5 GHz频段用于扩频数据通信），同时无委会还规定2400-2500 MHz频段是工业、科学、医疗设备无线电磁波辐射频段简称ISM频段, 这一频段是公共频段无须申请批准即可使用，而扩频数据通信的工作频段恰好落在ISM频段，也就是说，只要扩频数据通信设备的发射功率及带外辐射能满足无委会的要求，则用户无须向无委会提出专门的申请和付无委费即可使用这些频段。
   
   综上所述，目前使用的无线局域网是以微波作为传输媒体、利用扩频数据通信技术并工作在2.4GHz的免费频段的一种计算机局域网,它具有良好的网络特性,是一种值得信赖的组网方式。
   
   无线局域网的典型应用
   
   由于无线局域网本身具有诸多的优势，加之又有微波扩频通信技术得以良好地实现，可以预期无线局域网在近几年中将获得迅速的发展和广泛地应用。目前无线局域网的典型应用在如下几方面：
   
   
   　　（1） 石油工业中的采油基地、炼油厂、海上钻井平台；
   　　（2） 货场、码头、仓库、超市中的查货、进出货管理；
   　　（3） 医护管理中的病人监护、资料登记、调用；
   　　（4） 展览会和大型会议等临时场合；
   　　（5） 金融服务；
   　　（6） 饮食、交通旅游服务；
   　　（7） 移动办公系统等等。
   
   无线局域网在高速公路管理中也同样可得到应用。
   
   无线局域网在高速公路管理中的应用
   
   虽然几乎所有的高速公路在建设时已敷设了光缆、电缆，并已构成了有线通信网，但作为一种补充、后备或局部替代，无线局域网在高速公路领域的一些方面仍将得到应用：
   
   1、实现办公自动化网络时
   
   多数高速公路在建设时只安装配置了收费、监控、通讯等三大系统，并未考虑到预留办公自动化的布线问题，随着企业管理水平的不断提高，建立企业内部管理网的需求日渐显露，而此时要给办公大楼布线已较困难，费用也高，故可以根据实际情况适当将有线和无线产品进行组合构成既经济又有效的企业网。
   
   2、新增交通监控功能时
   
   当在高速公路主干线上新增加车流量检测、交通闭路电视、可变信息情报板、可变限速标志等交通监控设施时（当前多数高速公路没有配齐这些设施），这些设备产生的图象、数据信息可利用无线局域网产品方便地就近传送到收费站后并入主干传输网中，而不需新敷设管道或布线；
   
   3、应急处理时：
   
   当光缆、电缆因意外发生中断时，可利用无线局域网组网迅速的特点，先搭建无线网保证重要数据、图像和语音的传送，再同时组织恢复有线网的通讯；
   
   当高速公路上发生交通事故或交通堵塞时，可通过安装在路政车上的无线局域网系统进行通话，其中指挥车还可具有群呼功能；
   
   4、对特殊收费点的联网
   
   对位于特殊地点的不便于敷设管线的收费站点，可利用无线局域网实现该点与主通讯网的联网。
   
   无线局域网在高速公路上的应用举例
   
   深圳同乐边防检查站设于广深高速公路深圳段的主线上，由于检查站的工作人员及车辆上下班时要在主线上调头、从深圳或广州方向到检查站处接人或因证件不齐不能通过检查站等多种情况的车辆都有从主线上调头的要求，为此，广深高速企业在此设立了一个收费点，称为同乐小口。由于同乐小口的设备是后来加装的，未与整个收费系统联网，给营运管理带来许多困难，而要穿过同乐边检大楼、广场敷设电缆或光纤到距同乐小口2.5公里远的南头收费站与系统联网将不被允许且费用太高，而若采用无线局域网则可方便经济地实现联网，将收费数据、监控图像和电话语音一并传送到南头收费站，进而与整个系统联网，以此改变用人工拷贝数据和用录像带事后稽查收费情况的工作方法。这一联网实现方法仅是敷设光／电缆的联网方式费用的六分之一左右。
   
   无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。具用抗干扰性强，网络安全保密性好，布网灵活等优势。由于无线和有线局域网无论在技术上还是应用上都有各自的优缺点，在许多地方不是互相替代，而是优势互补，所以将来的局域网应是无线和有线的有机结合。随着无线网络的软硬件产品逐渐走向成熟，价格逐渐下降，无线局域网将在计算机网络中发挥越来越大的作用，高速公路企业也可以通过适当选用无线局域网产品，结合已有的有线网解决运营中的实际问题，并取得良好的经济效益。  
信息来源：中国交通信息产业