張 凱

（山西信息規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

在“大智移云物”深度整合的背景下，通信技術(shù)也需要與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新。一直以來(lái)，受到技術(shù)條件、運(yùn)行成本等因素的限制，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中有線通信占據(jù)主流。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的崛起，尤其是進(jìn)入4G時(shí)代后，無(wú)線通信技術(shù)日益成熟，并且在性價(jià)比、便捷性等方面展現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，在衛(wèi)星通信、遠(yuǎn)程辦公、現(xiàn)場(chǎng)直播等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。當(dāng)然，有線通信和無(wú)線通信均有各自的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在某些方面也有不足。推進(jìn)兩者的融合，旨在實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而支持社會(huì)發(fā)展和滿足群眾需要。

1 早期無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的有線連接方式

在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的初期，局域網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)存在有線連接和無(wú)線連接2種模式。一方面，在Internet控制系統(tǒng)和網(wǎng)關(guān)之間，由于對(duì)信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)效性、穩(wěn)定性有較高要求，選擇有線連接的方式。另一方面，在網(wǎng)關(guān)和局域網(wǎng)內(nèi)的各臺(tái)電氣設(shè)備之間，利用設(shè)備中安裝的無(wú)線通信裝置，實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接。早期的局域網(wǎng)無(wú)線與有線通信結(jié)合，具有諸多的局限性。例如通信范圍較小，如果無(wú)線設(shè)備分布范圍較廣，會(huì)削弱信號(hào)強(qiáng)度，導(dǎo)致局域網(wǎng)邊緣位置上的通信裝置無(wú)法正常接收或發(fā)送信號(hào)。還有就是需要在現(xiàn)場(chǎng)布置多臺(tái)無(wú)線變送器，使得整個(gè)通信控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，通信傳輸成本也會(huì)明顯提升。為了更好地滿足無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的多樣化通信需求，必須探究一種新型的通信模式。

2 無(wú)線通信與有線通信融合的必要性

兩種通信模式能夠做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，更好地滿足無(wú)線網(wǎng)絡(luò)高標(biāo)準(zhǔn)的通信需求，是兩者進(jìn)行融合的必要前提。就無(wú)線通信技術(shù)而言，以電磁波為媒介傳輸信息，不需要光纖、電纜等實(shí)體媒介，只需要在信號(hào)收發(fā)的兩端建設(shè)通信基站即可。操作上更加簡(jiǎn)便，通信傳輸成本更低，適用性更加靈活。同時(shí)，無(wú)線通信的信號(hào)延時(shí)效果得到很大緩解，特別是在遠(yuǎn)程、長(zhǎng)距離通信時(shí)，基本上能夠做到實(shí)時(shí)同步，相比之下有線通信則會(huì)隨著距離的延長(zhǎng)，出現(xiàn)更加明顯的信號(hào)延時(shí)問(wèn)題。特別是在新聞直播等領(lǐng)域，無(wú)線通信的優(yōu)勢(shì)更加明顯。還有就是進(jìn)入智能時(shí)代，短距離無(wú)線通信在改變生活方式等方面也發(fā)揮了技術(shù)優(yōu)勢(shì)。例如NFC支付、遠(yuǎn)程會(huì)診、電子標(biāo)簽識(shí)別等，為我們的日常生活提供了諸多便利。當(dāng)然，無(wú)線通信也有自身的一些缺陷，例如信號(hào)在無(wú)線傳輸過(guò)程中容易受到干擾，出現(xiàn)信號(hào)丟失的情況也并不少見(jiàn)。相比之下，基于電纜、光纖的有線通信，則保證了信號(hào)的完整性、可靠性。如果能夠?qū)煞N通信模式進(jìn)行融合，讓各自的技術(shù)缺陷得到彌補(bǔ)，而技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到整合，為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供支持。

3 無(wú)線通信與有線通信融合方法研究

3.1 基于通信協(xié)議的融合方法

利用無(wú)線轉(zhuǎn)接設(shè)備，以有線連接的方式接入第三方設(shè)備后，借助于各類通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信轉(zhuǎn)換，進(jìn)行無(wú)線通信，是現(xiàn)階段無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中較為常見(jiàn)的一種“雙線”融合模式。根據(jù)支持通信協(xié)議類型的不同，目前市場(chǎng)上無(wú)線轉(zhuǎn)接設(shè)備的種類也十分豐富。國(guó)外品牌如霍尼韋爾的XYR400E，該設(shè)備的特點(diǎn)是提供超過(guò)20個(gè)功能節(jié)點(diǎn)，可以支持多條有線接入，在一些復(fù)雜的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中也能夠保證無(wú)線轉(zhuǎn)接的時(shí)效性。國(guó)內(nèi)品牌如沈陽(yáng)中科博微的Wia-Pa，該設(shè)備的特點(diǎn)是支持RS232總線與無(wú)線通信之間的透明傳輸，在保證信號(hào)質(zhì)量可靠、通信傳輸穩(wěn)定方面有一定優(yōu)勢(shì)。目前，一些新型的無(wú)線轉(zhuǎn)接設(shè)備，利用交換機(jī)接入有線以太網(wǎng)，然后利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的多功能節(jié)點(diǎn)，在服務(wù)器和交換機(jī)之間，以及交換機(jī)與無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。這種基于通信協(xié)議的無(wú)線與有線通信融合方法，在保證以太網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行方面發(fā)揮了顯著優(yōu)勢(shì)。

3.2 基于適配器的融合方法

利用適配器作為媒介，將有線變送器和無(wú)線變送器連接起來(lái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信與有線通信的融合。根據(jù)連接方式的不同，具體又分成3種模式：第一種是直接連接，即1臺(tái)有線變送器和1臺(tái)無(wú)線變送器，分別連接到適配器的兩端。由于接線較短，通常適用于范圍較小的局域網(wǎng)；第二種是在變送器與適配器之間加入安裝附件，通常是信號(hào)放大器、光纜或者是信號(hào)收發(fā)設(shè)備等，這樣就進(jìn)一步擴(kuò)大了通行范圍。在接線長(zhǎng)度上，通常能夠達(dá)到十幾米甚至幾十米；第三種是多臺(tái)有線變送器，通過(guò)一臺(tái)適配器上的多個(gè)通信轉(zhuǎn)換接口，與一臺(tái)多點(diǎn)無(wú)線變送器進(jìn)行連接。通過(guò)合理布局有線變送器的接線方式，接線長(zhǎng)度可以延長(zhǎng)至上百米。

3.3 基于接入點(diǎn)的融合方法

常規(guī)情況下，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)接入點(diǎn)選擇無(wú)線通信的方式與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，但是在實(shí)際應(yīng)用中，這種無(wú)線通信模式也有一定的缺陷，例如多個(gè)接入點(diǎn)同時(shí)接入網(wǎng)關(guān)，可能會(huì)發(fā)生信道堵塞的問(wèn)題，特別是進(jìn)入5G時(shí)代后，大數(shù)據(jù)傳輸逐漸成為常態(tài)，這種“多對(duì)一”的無(wú)線連接方式有更大概率發(fā)生信息擁堵的現(xiàn)象。因此，在接入點(diǎn)上采用無(wú)線與有線融合的方式，在滿足接入點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間通信需求的前提下，保證信息傳遞的流暢性、穩(wěn)定性，才能更好地滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的使用需求。具體融合方式為：將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，得到若干個(gè)局域網(wǎng)。每個(gè)局域網(wǎng)對(duì)應(yīng)1臺(tái)交換機(jī)，然后通過(guò)根接入點(diǎn)RAP或網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)MAP，在變送器和交換機(jī)之間實(shí)現(xiàn)信息傳遞。這樣一來(lái)，在整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，變送器與交換機(jī)之間，采用的是無(wú)線通信模式；而交換機(jī)與PLC控制系統(tǒng)之間采用的是有線通信模式，實(shí)現(xiàn)了“雙線”融合。

3.4 基于視頻信號(hào)的融合方法

在遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程會(huì)議等領(lǐng)域，采用無(wú)線視頻傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)在于信號(hào)傳遞的時(shí)效性強(qiáng)，最大程度上降低了雙端或多端之間視頻畫面不同步的問(wèn)題。但是這種傳輸模式也有自身的缺陷，例如會(huì)增加區(qū)域內(nèi)骨干網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行負(fù)載，周邊其他網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量也會(huì)因此受到干擾。因此，為了保證區(qū)域內(nèi)大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)用戶的用網(wǎng)體驗(yàn)，通信運(yùn)營(yíng)商往往會(huì)對(duì)無(wú)線視頻傳輸?shù)乃俾蔬M(jìn)行限制。一種常見(jiàn)的方法是將無(wú)線通信和有線通信相結(jié)合，在網(wǎng)絡(luò)通信壓力較小的情況下，允許無(wú)線視頻傳輸；如果網(wǎng)絡(luò)通信壓力較大，則限制為有線通信，防止信道堵塞、保障通信暢通。

4 無(wú)線通信與有線通信融合后的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整

4.1 面向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的調(diào)整

在互聯(lián)網(wǎng)滲透到各行各業(yè)的背景下，為了保障通信穩(wěn)定、防止信道串?dāng)_，在推進(jìn)“雙線”融合過(guò)程中要提前開(kāi)展設(shè)計(jì)，既要滿足整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信需求，同時(shí)又必須兼顧信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)效性，以及信號(hào)本身的質(zhì)量。常規(guī)的設(shè)計(jì)思路是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)通信能力的實(shí)時(shí)檢測(cè)。如果滿足正常的通信需要，則按照預(yù)設(shè)指令完成通信；相反，如果通信能力低于系統(tǒng)的通信要求，則由PLC控制中心進(jìn)行調(diào)整。例如在無(wú)線通信覆蓋范圍達(dá)不到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信要求的情況下，接入有線通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。

4.2 面向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的調(diào)整

在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建成并運(yùn)行后，隨著技術(shù)的創(chuàng)新和需求的增長(zhǎng)，不可避免會(huì)出現(xiàn)功能擴(kuò)展的情況。為了支持新功能的實(shí)現(xiàn)，要求對(duì)既有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整。例如，在某次運(yùn)行檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的增加，通信距離延長(zhǎng)，導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，無(wú)法達(dá)到信號(hào)傳輸要求。這種情況下技術(shù)人員可以采用增加接入點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)的方式，使更多的無(wú)線通信裝置接入網(wǎng)絡(luò)，形成更加密集、更加廣泛的復(fù)合型通信網(wǎng)絡(luò)，解決信號(hào)質(zhì)量差的問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

在5G技術(shù)即將全面普及的背景下，加快推進(jìn)無(wú)線與有線通信融合，無(wú)論是保證通信速率還是提高信號(hào)質(zhì)量，均有積極幫助。目前實(shí)現(xiàn)“雙線”融合的技術(shù)方法有多種，例如基于適配器、通信協(xié)議、接入點(diǎn)以及視頻信號(hào)的融合模式，在大量的實(shí)踐中被證明切實(shí)可行。下一步要繼續(xù)探究新型的融合方式，同時(shí)還要兼顧融合之后的通信質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全等問(wèn)題，保障無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。