无线网络的发展历程

无线网络的历史起源可以追溯到50 多年前，当时美国军方首先开始采用无线信号传输资料，并且采用了高强度的加密技术。这项技术让研究人员得到了一些灵感。1971年，夏威夷大学的研究人员开创了第一个基于封包式技术、被称作ALOHNET 的无线电通信网络，这可以算是早期的无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)。这个无线局域网络包括了7 台计算机，横跨4 座夏威夷岛屿。从那时开始，无线局域网络可说是正式诞生了。20世纪70年代中期，无线局域网的前景逐渐引起更多人们的注意，并被大力开发。

1985年，美国联邦通信委员会颁布的电波法规为无线局域网的发展扫清了道路。它为无线局域网系统分配了两种频段: 一种是专用频段，这个频段避开了比较拥挤的用于蜂窝电话和个人通信服务的频段，而采用更高频率；另一种是免许可证的频段，主要是ISM 频段，它在无线局域网的发展历史上发挥了重要作用。

图5-1-1　蜂窝网络示意图

介绍无线网络，就要先介绍蜂窝技术。所谓蜂窝，就是指将一个区域分成许多发射区的地理覆盖区域，每个发射区包括一个基站，负责向区域内移动点发送或接收信号，如图5-1-1 所示。目前，很多无线网络是基于蜂窝技术来发送和接收信息的，尤其是手机用户。蜂窝技术的发展通常划分为以下几代:

第1代是1G 系统。这是仅仅为语音通信设计的模拟频分复用系统，现已被2G 系统取代。(www.xing528.com)

第2 代是2G 系统。尽管2G 系统是数字的，但也被设计用于语音通信。2G 蜂窝电话首先将模拟信号转换成数字信号，然后调制该数字信号，将调制后的信号向空中发射。2G 技术比1G 技术先进得多，2G 系统中使用了时分复用等先进技术。在有些国家还使用了码分复用技术。

第3 代是3G 系统。3G 系统要求以比其相应的2G 系统高得多的速率提供电话服务以及数据通信，它要求驾车行驶时提供的传输速率达144 kbps，室外静止或行走时提供的传输速率达384 kbps，室内提供的传输速率达达2 Mbps。3G 网络主要采用了宽频分码多重存取和分组交换技术。

第4 代为4G 系统。目前，国际上主流的4G 技术主要是LTE-Advanced 和802.16m 两种技术。4G 网络的传送质量和速度都远远优于3G 网络。

在5G 网络中，供应商覆盖的服务区域被划分为许多被称为蜂窝的小地理区域。表示声音和图像的模拟信号在手机中被数字化，由模数转换器转换并作为比特流传输。蜂窝中的所有5G 无线设备通过无线电波与蜂窝中的本地天线阵和低功率自动收发器(发射机和接收机)进行通信。收发器从公共频率池分配频道，这些频道在地理上分离的蜂窝中可以重复使用。本地天线通过高带宽光纤或无线回程连接与电话网络和互联网连接。与现有的手机一样，当用户从一个蜂窝穿越到另一个蜂窝时，其移动设备将自动“切换”到新蜂窝中的天线。5G 网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10 Gbps；另一个优势是其网络延迟(更快的响应时间)低于1 ms，而4G 网络为30 ～70 ms。

当前，无线网络在工作场所、家庭、教育机构、餐馆、咖啡店和机场等区域无处不在，无线网络得到了充分应用，使用网络的人已经远远超过使用计算机的人。因此，本书用一章来介绍无线网络。编者认为，无线网络井喷式的发展关键不在于它的技术发展，而是在于它的应用发展。