無(wú)線(xiàn)傳輸媒體的技術(shù)特性與應(yīng)用
無(wú)線(xiàn)傳輸媒體擺脫了物理線(xiàn)路的束縛,為移動(dòng)設(shè)備和難以布線(xiàn)的場(chǎng)景提供通信能力,其技術(shù)發(fā)展圍繞頻譜效率、覆蓋范圍和抗干擾能力展開(kāi)。
1. 無(wú)線(xiàn)電波:移動(dòng)通信的主力
無(wú)線(xiàn)電波是覆蓋最廣、應(yīng)用最豐富的無(wú)線(xiàn)傳輸媒體,移動(dòng)通信系統(tǒng)(如 2G/3G/4G/5G)均基于此構(gòu)建:
頻譜劃分與特性
低頻段(<1GHz):繞射能力強(qiáng),覆蓋范圍廣,但帶寬有限(如 700MHz 頻段)
中頻段(1-6GHz):平衡覆蓋和帶寬,是 4G/5G 的主力頻段(如 3.5GHz)
高頻段(6GHz 以上):帶寬豐富,但繞射能力弱,覆蓋范圍小,需密集部署(如 5G 的 26/28GHz)
關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)
- 傳輸速率:從 2G 的 kbps 級(jí)到 5G 的 Gbps 級(jí),取決于調(diào)制方式和帶寬
- 2G(GSM):采用 GMSK 調(diào)制,速率 < 100kbps
- 4G(LTE):采用 OFDM 和 MIMO,峰值速率 1Gbps
- 5G(NR):采用更先進(jìn)的調(diào)制(256QAM/1024QAM)和大規(guī)模 MIMO,毫米波頻段峰值速率 10Gbps
- 覆蓋范圍:基站覆蓋半徑從宏站的數(shù)公里到微站的數(shù)百米
應(yīng)用場(chǎng)景
- 公眾移動(dòng)通信:手機(jī)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)
- 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng):Wi-Fi(802.11 系列),覆蓋室內(nèi)小范圍
- 物聯(lián)網(wǎng):LPWAN 技術(shù)(如 LoRa、NB-IoT),支持低速率廣覆蓋
無(wú)線(xiàn)電波的最大挑戰(zhàn)是頻譜資源有限和干擾問(wèn)題,通過(guò)動(dòng)態(tài)頻譜共享、認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電等技術(shù)可提高頻譜利用率,但仍面臨持續(xù)增長(zhǎng)的帶寬需求壓力。
2. 微波與衛(wèi)星通信:長(zhǎng)距離無(wú)線(xiàn)鏈路
微波和衛(wèi)星通信利用高頻無(wú)線(xiàn)電波實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離點(diǎn)到點(diǎn)傳輸,是地面有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充:
微波接力通信
- 工作頻段:2-40GHz,常用 6-11GHz
- 傳輸特點(diǎn):
視距傳輸,每 50-100 公里需設(shè)中繼站
可傳輸多路電話(huà)、電視信號(hào)和數(shù)據(jù),速率可達(dá) Gbps 級(jí)
- 應(yīng)用:偏遠(yuǎn)地區(qū)通信、廣播電視信號(hào)傳輸、應(yīng)急通信
衛(wèi)星通信
- 系統(tǒng)組成:空間段(衛(wèi)星)、地面段(地球站)、用戶(hù)段(終端)
- 頻段劃分:
C 波段(4-6GHz):雨衰小,覆蓋廣,用于廣播電視
Ku 波段(12-18GHz):帶寬大,用于衛(wèi)星電視和 VSAT 通信
Ka 波段(20-30GHz):帶寬更大,但雨衰嚴(yán)重,需大功率終端
- 特點(diǎn):
覆蓋范圍廣(一顆同步衛(wèi)星可覆蓋 1/3 地球表面)
傳輸延遲大(同步衛(wèi)星單程延遲約 270ms)
不受地理?xiàng)l件限制,適合偏遠(yuǎn)地區(qū)和航海航空通信
這些技術(shù)在全球通信基礎(chǔ)設(shè)施中發(fā)揮著不可替代的作用,尤其是在地面網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的地區(qū),微波和衛(wèi)星通信是保障基本通信的關(guān)鍵手段。