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洋蜜蜂计算机Tutor专题:蜂窝网络和无线数据应用

时间: 2020-08-06 文章来源: 洋蜜蜂Online Tutor

计算机和计算机网络已经改变了我们的生活方式,生活,彼此沟通以及我们的工作方式和生产方式,从而使每个商业组织在各自的领域中发挥作用并取得成功,同时继续在这一领域继续前进。成功的道路。

这些计算机既可以作为独立计算机,也可以作为独立计算机,而无非是高级计算机,但实际上需要的是一种将所有计算机相互链接并允许用户同时访问数据库和信息的方法。 ; 这就是为什么必须创建网络的原因。Tanenbaum(2003,p.2)指出“计算机和通信的合并对计算机系统的组织方式产生了深远的影响。“计算机中心”的概念是一间装有大型计算机的房间,用户将工作带到该计算机中进行处理,现在已经完全过时了。满足组织所有计算需求的一台计算机的旧模型已被替换为一个旧模型,在该模型中,大量单独但相互连接的计算机完成了工作。

计算机网络背后的主要原理是两个或多个计算机系统之间的通信。网络中的计算机可能彼此靠近(例如,使用蓝牙的情况)或彼此相距数百公里(通过Internet)。

该领域的重要的第一步是在1984年,当时引入了完全数字化的电路交换电话系统。该系统称为ISDN;它代表用于语音和非语音数据的集成服务数字网络。此后,BellCore开始开发用于同步光网络(SONET)的标准,到1980年代末,局域网(LAN)成为在许多本地计算机之间传输数据的有效方法,这导致电话公司取代了局域网所有其模拟多路复用与数字多路复用。

但是,指出互联网的要素也很重要。这个由世界各地的服务器和客户端组成的国际链接网络,鼓励了信息技术和移动计算领域的变革,这就是为什么当我们面对新产品或新应用时,我们都会参考它们的特点来找到大多数适应症的原因关于无线连接,蓝牙链接,红外等等。Raidl(2003,p.199)指出:“到目前为止,移动蜂窝网络是所有公共无线通信系统中最常见的。基本原则之一是在一定距离后重新使用无线电资源。”

Walters和Kritzinger(2004)提到了以下事实:移动技术已成为电信行业发展最快,甚至不是最快的领域之一。

为了更清楚地了解带给世界以及我们每个人的变化,我们可以参考Furht和Ilyas(2003)的评论,因为他们指出“仅仅几年前,这是访问世界的唯一途径。 Internet和Web是通过使用有线台式机和便携式计算机来实现的。但是,今天,用户正在公司办公室和客户站点之间旅行,因此非常需要通过无线设备访问Internet。无线革命始于无线电话,然后继续到可访问Internet的网络电话和无线手持设备”

网络类型

计算机网络可以根据创建它们的目的以及在地理上应该覆盖的区域而变化。计算机网络可以是以下之一:

1)LAN(局域网)是“小型互连基础结构,通常使用共享的传输介质。由于业务量,安全级别和成本等因素,局域网中的网络结构可能与广域网中的网络结构显着不同。” “ LAN用于在共享打印机,软件和服务器等资源的小型社区中进行通信。连接到LAN的每个设备都有一个唯一的地址。还可以连接两个或多个相同类型的LAN,以在其他局域网的多个用户之间转发数据帧”(Mir,2007年,第102页)。

2)WAN(广域网)是“跨越较大的地理区域,通常是一个国家或大陆。它包含一组旨在运行用户(即应用程序)程序的机器”(Tanenbaum,2003年,第19页)。

3)CAN(校园局域网)“是服务于许多相关结构的企业网络,例如在大公司或大学校园中。” Lehtinen,Gangemi,Gangemi Sr和Russel,2006年,第182页)。

4)“城域网”的城域网(MAN)。MAN的最著名的例子是在许多城市都可以使用的有线电视网络”(Tanenbaum,第18页)。

5)HAN(家庭局域网)是“家庭中的许多设备和终端与一个或多个网络的连接,这些网络本身以这样的方式连接,使得数字信息和内容可以在设备之间进行传递,并且可以进行任何访问”用管道输送到家中”(Turnbull&Garrett,2003年,第46页)。

蜂窝网络

在对历史上第一个蜂窝无线网络的描述中,Walters和Kritzinger(2004)说:“ 1946年,第一部车载电话在美国密苏里州圣路易斯成立。该系统在高层建筑的顶部使用了一个无线电发射机。使用了单个通道,因此需要按下一个按钮才能进行通话,然后松开以收听。警察和出租车操作员使用的现代CB无线电系统仍在使用这种半双工系统。在1960年代,该系统被改进为两通道系统,称为改进的移动电话系统(IMTS)。蜂窝无线电系统在高级移动电话系统(AMPS)中首次实现,通过允许重用来支持更多用户的频率。AMPS是一个模拟系统,并且是第一代蜂窝无线电系统的一部分。”

尽管蜂窝网络已成为最近几年人与人之间最普遍和最流行的通信方式之一,但仍没有具体定义。在过去的二十年中,蜂窝通信经历了爆炸性的增长。今天,全世界有数百万人使用手机。蜂窝电话使人们几乎可以从任何地方拨打或接听电话。同样,允许一个人在移动中继续通话。蜂窝通信得到称为蜂窝网络的基础架构的支持,该基础架构将蜂窝电话集成到公共交换电话网络中”(Zhang和Stojmenovic,2005年,第654页)。

难以找到定义的原因是由于在蜂窝网络框架内使用了不同的技术和联网方法。Frantz和Carley(2005,p.5)解释说“蜂窝网络是一种独特而重要的网络拓扑。尽管涉及蜂窝网络的工作越来越多,但是还没有完整的正式定义。但是,有几篇论文试图描述蜂窝网络的特性。蜂窝网络是一种正式表征的关键拓扑,因为它们被认为是秘密网络的常见形式。”

但是,可以找到对此类网络及其运行方式的某种解释:

蜂窝网络使用收发器基站的网络阵列,每个基站位于一个小区中,以覆盖特定区域中的网络服务。每个小区被分配一个小的频带并由基站服务。相邻小区被分配了不同的频率以避免干扰。但是,发射功率很低,频率可以在相距较远的小区上重复使用”(Mir,2006年,第42页)。

蜂窝网络被认为是通信网络的一种功能类型,它依赖于“服务于较大服务区域的小部分(或小区)的相对短距离的发射机/接收机(收发机)基站”。移动电话用户通过获取他们所在小区的频率或时隙进行通信。一个称为“移动运输服务办公室”(MTSO)的主交换中心将不同小区中的用户之间的呼叫链接起来,并充当PSTN的网关”(Muller,2003年,第50页)

每个蜂窝网络由所谓的“小区”组成。Frantz和Carley(2005)将其定义为“大型蜂窝网络中不同的参与者子集”。至少一个小区的存在是网络区分蜂窝网络的基础-没有至少一个小区,网络就不是蜂窝网络。根据经验,一个单元通常由相对较少的参与者组成,并且具有明显的拓扑结构,可以轻松地从视觉上进行识别。一个细胞中的参与者可以分为两个不同但相互交织的亚组,即细胞核心和细胞外围。” Muller(2003)解释说,蜂窝网络中没有特定的小区大小,这是由于存在许多因素干扰此元素,并且根据周围环境和障碍可以确定单元的大小这一事实,“单元边界既不统一也不恒定。该区域以及景观的使用密度,主要干扰源(例如,电力线,建筑物)的存在以及竞争性载波的位置有助于确定小区的大小。蜂窝边界不断变化,没有限制可用于区域内蜂窝呼叫传输的频率数量。随着蜂窝电话使用密度的增加,各个蜂窝电话会分裂以扩大容量。通过使用有限范围的收发器将服务区域划分为小蜂窝,每个蜂窝系统可以多次重复使用相同的频率。” “细胞边界既不统一也不恒定。该区域以及景观的使用密度,主要干扰源(例如,电力线,建筑物)的存在以及竞争性载波的位置有助于确定小区的大小。蜂窝边界不断变化,没有限制可用于区域内蜂窝呼叫传输的频率数量。随着蜂窝电话使用密度的增加,各个蜂窝电话会分裂以扩大容量。通过使用有限范围的收发器将服务区域划分为小蜂窝,每个蜂窝系统可以多次重复使用相同的频率。” “细胞边界既不统一也不恒定。该区域以及景观的使用密度,主要干扰源(例如,电力线,建筑物)的存在以及竞争性载波的位置有助于确定小区的大小。蜂窝边界不断变化,没有限制可用于区域内蜂窝呼叫传输的频率数量。随着蜂窝电话使用密度的增加,各个蜂窝电话会分裂以扩大容量。通过使用有限范围的收发器将服务区域划分为小蜂窝,每个蜂窝系统可以多次重复使用相同的频率。” 有助于细胞大小的定义。蜂窝边界不断变化,没有限制可用于区域内蜂窝呼叫传输的频率数量。随着蜂窝电话使用密度的增加,各个蜂窝电话会分裂以扩大容量。通过使用有限范围的收发器将服务区域划分为小蜂窝,每个蜂窝系统可以多次重复使用相同的频率。” 有助于细胞大小的定义。蜂窝边界不断变化,没有限制可用于区域内蜂窝呼叫传输的频率数量。随着蜂窝电话使用密度的增加,各个蜂窝电话会分裂以扩大容量。通过使用有限范围的收发器将服务区域划分为小蜂窝,每个蜂窝系统可以多次重复使用相同的频率。”

根据Muller(2003)的说法,蜂窝网络还包括一个主交换中心,该中心“类似于电话中心局运作,并提供到其他局的链接。交换中心支持到基站的中继线,以在服务区域中建立小区。” 另一个组成部分是传输通道,在大多数情况下是两种类型的通道。控制通道和交通通道。而且,当然,要弥合此网络内的圈子,就需要一部手机。“蜂窝电话结合了多址数字通信技术和传统电话技术的结合,旨在向用户显示为熟悉的住宅或商业电话设备。”

在其发展和不断增强的过程中,蜂窝网络经历了连续的发展水平。它们每个都为前一个增加了更多功能。Zhang and Stojmenovic(2005,p.654)解释说,蜂窝网络具有三个阶段,称为世代。这些世代中的第一代本质上是类似的。然后,当需要连接更多的蜂窝电话用户并同时运行时,数字TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)技术应运而生。这是第二阶段,也就是所谓的第二代(2G),这是增加蜂窝网络容量所必需的。

借助数字技术,可以对数字化语音进行编码和加密。因此,2G蜂窝网络也更加安全。” 随着与Internet有关的应用程序的高度重要性及其持续增长,许多用户需要更多的蜂窝设备。然后第三代(3G)问世。3G通过提供高速分组交换数据传输以及电路交换语音传输,将蜂窝电话集成到Internet世界中。自2002年以来,3G蜂窝网络已部署在亚洲,欧洲和美国的某些地区,并将在未来几年中广泛部署。” 对于与第四代无线网络有关的未来,人们有一些期望:“这些将向集成系统发展,

蜂窝网络利用某些协议,以使网络范围内的各种实体之间的通信更加容易。可以将通信协议定义为一组规则,这些规则与网络中两个或多个实体之间相互通信的消息相对应。用于蜂窝网络的协议包含在涵盖服务的标准内。移动电话的第一个也是最受欢迎的标准是GSM(全球移动通信系统)。其他标准是CDMA和TDMA。

关于蜂窝网络的另一个重要点是所谓的位置管理,这对于网络监视每个注册的移动台的位置是必不可少的,以便移动台能够根据请求连接到网络。

重要的是要注意蜂窝网络和无线局域网之间的相似之处,但也值得注意的是两者之间的区别:“第三代无线通信的目标,由国际电信联盟任务组IMT-2000于1990年代初提出。 ,着重于前两个标准,即比特率和移动性。第三代系统应向固定或缓慢移动的终端提供2 Mbps的速率,并向以车速移动的终端提供至少144 kbps的速率。同时,WLAN的发展仅限于与低移动性(固定或缓慢移动)终端的通信,并专注于高速数据传输。在蜂窝和WLAN系统中,比特率与移动性之间的关系通常用两个维度表示”(Furht和Ilyas,2003年,第33页)。

无线数据应用

随着移动设备的不断增长,创建了各种服务,以扩大这些设备的功能范围。为了使此类设备能够使用新提供的服务,必须创建特定类型的应用程序并将其部署或安装在移动设备上,例如手机,PDA或笔记本电脑。“无线数据服务结合了地面和基于卫星的技术,可以满足各种本地(建筑物或校园环境),城市,区域,国家和国际通信需求……事实上,许多无线数据应用在设计时要考虑到固定用户”(技术评估办公室,1995年)。

为了了解无线数据应用程序是如何工作的,必须对它们的传输方法有一个全面的了解;事实上,有两种主要的传递方法:“针对无线数据应用,有两种基本的信息传递方法:点对点访问和广播。在点对点访问中,在客户端和服务器之间建立了逻辑通道。查询被提交到服务器,结果以与有线网络相同的方式返回给客户端。在广播中,数据同时发送到居住在广播区域中的所有用户。由客户选择所需的数据”(Zomaya,2002年)

无线数据应用程序可以分为两个主要组:消息传递和远程访问。邮件应用程序通常可以容忍低吞吐量和长传输延迟。电子邮件(e-mail)通常适合此类,但并非总是如此,带有附件的消息可能会限制无线消息网络的容量。”然后需要进行远程访问,以允许从以下位置访问网络的资源和服务在该网络实际建立的地理障碍之外(Brodsky,1997)。

结论

在本文中,通过充分了解其中提供的信息,可以准确地指出以下内容来正确说明蜂窝网络:“我们将蜂窝网络定义为参与者及其关系的单组分和无向网络,严格来说,完全由先前定义的特定单元成员组成的参与者组成;因此,所有参与者都是一个单元的成员的网络。对于要被视为蜂窝网络的网络,必须满足以下条件:(a)构成网络关系的联系只能是无方向性的;(b)网络由单个组件组成,例如,没有孤立的参与者, (c)网络仅由通过跨度连接连接的小区子组组成,例如,

至于无线数据应用,1997年Brodsky指出,如果要像1990年代末的简单移动电话那样广泛地普及和普及这种应用,用户应该变得“可以通过寻呼,蜂窝和无线网络方便,可靠地发送和接收数据”。 PC”。正如我们今天所看到的,这一阶段正是我们今天所经历的。作者写下这些话十年后。

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