Internet 接入技术浅析

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如果把Internet骨干层的链路比作人体的主动脉的话，那么接入层的线路就像许许多多的毛细血管一样，虽然对于可靠性和带宽的要求并不是特别高，但是如果处理得不好，就很容易成为用户上网的瓶颈。在实际的应用中，因为接入层的线路需要接入每一个用户的家中，所有线路的总数就成为一个极其庞大的数目。相对于骨干线路来说，更换接入层线路的代价要大得多，因此，当我们在接入层上应用新技术时，更多的考虑是如何尽可能地使用原有线路，从而节省投资。

本文首先介绍包括拨号访问Internet、专线连入Internet、ADSL和Cable Modem在内的多种有线接入技术；然后对当前国内、国际上流行的一些无线接入技术进行梳理，比较有线和无线两类技术间的差异；最后介绍关于检测和排除Internet接入故障的基本方法。

1、Internet接入概述

（1）接入Internet的主要方式

任何一个用户要想使用Internet提供的服务，都必须首先以某种方式连入Internet。目前，Internet的接入方式主要有两类：有线接入和无线接入。其中，有线接入包括基于传统公用电话网（Public Switched Telephone Network，PSTN）的拨号接入、局域网接入、ADSL接入以及基于有线电视网的Cable Modem接入等，这类接入方式利用已有的传输网络从而可以提供经济实用的接入。FTTH等光纤接入方式虽然需要重新铺设线路，但却提供了远远高于前几种接入方式的传输速率。无线接入则包括IEEE 802.11 g/n、WiFi、Blue Tooth等众多的无线接入技术。相对于有线接入来说，无线接入的用户终端无须通过一根“尾巴”与网络相连，从而使上网变得更加自由和方便。

（2）ISP

提供Internet服务的机构称为Internet服务提供商（Internet Service Provider，ISP），是用户接入Internet的入口点。ISP一般具有以下3个方面的功能。

1）为用户提供Internet接入服务。

2）为用户提供各类信息服务。

3）为申请接入Internet的用户计算机分配IP地址。

另外，ISP的好坏将直接影响到用户的上网连接质量，用户在选择ISP时应慎重考虑，选择较为理想的ISP。目前，国内的几大骨干广域网都相当于 ISP。其中，CHINANET是专门向公众提供Internet接入服务的。用户计算机与ISP以及Internet的连接关系如图1所示。

图1  用户计算机与ISP以及Internet的连接

2、电话拨号接入Internet

（1）SLIP/PPP概述

个人在家里或单位使用计算机接入Internet，可采用的方法是电话拨号（也称为SLIP/PPP）方式，如图2所示。电话拨号可以得到与专线上网相同的Internet服务。

图2  电话拨号接入Internet

串行线路IP（Serial Line IP Protocol，SLIP）和点到点协议（Point to PointProtocol，PPP）是在串行线路上实现TCP/IP连接的两个标准协议。通过SLIP/PPP连接到ISP的主机上后，用户计算机就成为了Internet上的一个节点，享有Internet的全部服务。

SLIP是一种比较老的连接方式，目的是提供通过串行线路（如电话线）访问Internet的方法，优点是实现起来比较容易。但是，SLIP只负责完成数据报的封装和传送，没有提供区分多种协议、检错、纠错和数据报压缩等功能。

PPP是目前广域网上应用最广泛的协议之一，其优点是简单，具备用户验证能力，支持异步、同步通信和数据报的差错检测、压缩，以及可以解决IP分配等。目前，家庭拨号上网采用的就是通过PPP在用户端和ISP的接入服务器之间建立通信链路来访问Internet的。

（2）Winsock概述

在用户工作平台方面，利用Windows访问Internet是目前最流行的一种上网方式，Windows的图形化用户界面能够得到诸如WWW等的Internet服务。同时，目前许多软件制造商们都竞相开放了基于Windows环境的Internet客户端软件，如Microsoft公司的Internet Explorer、Netscape公司的Netscape Navigator、腾讯公司的Tencent Traveler等。同UNIX环境下的文本文件相比，这些图形化的客户端软件为用户提供了更为方便、高效、迅捷的Internet访问。但是，要在Windows环境下使用这些客户端软件访问基于TCP/IP的Internet，用户必须首先使用一个Winsock程序接口。

Socket的中文名为“套接字”，原是UNIX环境下的一种通信机制，是在TCP/IP应用程序（如IE浏览器）和底层的通信驱动程序（如Modem驱动程序）之间运行的TCP/IP驱动程序。我们知道，网络上任何两个节点（如正在上网用的计算机和ISP 服务器）之间要进行数据通信都必须遵守TCP/IP，Socket的功能就是将应用程序同具体的TCP/IP隔离开来，使得应用程序不必了解TCP/IP的细节，就能实现数据传输。

Winsock（Windows Socket）即在Windows环境下运行的Socket，也就是TCP/IP的驱动程序。它提供了基于Windows的网络应用程序（如Netscape、Explorer等）与TCP/IP协议栈之间进行数据通信的标准应用程序接口（Application Program Interface，API）规范，并规定各软件商开发的应用程序在运行时，都可使用一个由任何一方提供的、相兼容的 Windows动态链接库（Dynamic Link Library，DLL）——Windows.dll。Windows.dll则是Windows下的TCP/IP协议栈的核心部分，承担了应用程序与TCP/IP之间的通信功能。Winsock接口规范的制定，使得不同厂商开发的应用程序可以通过Winsock接口很好地运行，并确保彼此之间不发生冲突。

值得一提的是，在Windows 95以前的各版本中（如Windows 3.x），由于没有内置TCP/IP，用户在接入Internet之前必须预先安装一个Winsock程序，并在访问Internet时运行它，以实现在Windows环境下与TCP/IP的连接。但此后的各Windows版本均内置有TCP/IP，并提供了Winsock.dll动态链接库，因此就没有必要再安装其他的Winsock程序了。

3、局域网接入Internet

如果本地的用户计算机较多，而且有很多用户需要同时使用Internet，那么可以先把这些计算机组成一个局域网，再使用路由器通过专线与ISP相连，最后通过ISP的连接通道接入Internet。因此，有时也将这种接入方式称为专线接入，连接示意图如图3所示。

图3  局域网接入Internet

专线的类型有很多种，如DDN、ISDN、X.25和ADSL等，它们都由电信部门经营和管理。采用专线接入Internet的优点是连接速率较快（从64kbit/s到10Mbit/s或100Mbit/s），用户可以实现Internet主机所有的基本功能，包括使用WWW浏览Internet上的信息、收发电子邮件、使用FTP传送文件等。但是租用线路的费用相对较高。

4、ADSL接入技术

（1）ADSL概述

非对称数字用户线（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）是一种通过标准双绞电话线给家庭、办公室用户提供宽带数据服务的技术，并且能实现电话、数据业务互不干扰。ADSL接入方式充分利用了现有大量的市话用户电缆资源，而且可以在不影响开通传统业务的同时，在同一对用户双绞电话线上为大众用户提供各种宽带的数据业务。

当用户在电话线两端分别放置两个ADSL Modem时，在这段电话线上便产生了3个信息通道：一条是速率为 1.5～9Mbit/s 的高速下行通道，用于用户下载信息；一条是速率为 640kbit/s～1Mbit/s的中速双工通道，用于用户上传输出信息；还有一条是普通的老式电话服务通道，用于普通电话服务。这3个通道可以同时工作，传输距离可达3～5km。

ADSL上网无须拨号，只需接通线路和电源即可，并且可以同时连接多个设备，包括ADSL Modem、普通电话机和个人计算机等。ADSL目前已经广泛应用于家庭上网中。

（2）ADSL的主要特点

ADSL是目前x DSL技术中最为成熟，也是最常用的一种接入技术，它一般具有以下一些特点。

1）ADSL在一条电话线上同时提供了电话和高速数据服务，电话与数据服务互不影响。

2）ADSL提供了高速数据通信能力，其数据传输速率远高于拨号上网，为交互式多媒体应用提供了载体。

3）ADSL 提供了灵活的接入方式。ADSL 支持专线方式与虚拟拨号方式。专线方式，即用户24小时在线，用户具有静态IP地址，可将用户局域网接入，主要面向的对象是中小型公司用户。虚拟拨号方式主要面对上网时间短、数据量不大的用户，如个人用户及中小型公司等。但与传统拨号不同的是，这里的“虚拟拨号”是指根据用户名与口令认证，接入相应的网络，而并没有真正地拨电话号码，费用也与电话服务无关。

4）ADSL可提供多种服务。ADSL用户可选择VOD服务。ADSL专线可选择不同的接入速率，如256kbit/s、512kbit/s、2Mbit/s。ADSL接入网与ATM网配合，可为公司用户提供组建VPN专网及远程局域网互连的能力。

（3）ADSL的安装

ADSL的安装非常简易方便，只需将电话线连上滤波器（即话音分离器），滤波器与ADSL Modem之间用一条电话线连上，ADSL Modem与计算机的网卡之间用一条网线连通，即可完成硬件安装，如图4所示。

图4  ADSL连接示意图

ADSL的使用就更加简单了，只需在Windows操作系统下建立一个“宽带连接”对话框，并输入在电信局申请的用户名和密码，如图5所示，用户只需通过几秒的认证就可以享受高速网上冲浪的服务了，并且用户在上网的同时，还可以打电话。

图5 “宽带连接”对话框

（4）PPP与PPPo E

PPP协议是目前广域网上应用最广泛的协议之一，其优点在于简单，具备用户验证能力，可以解决IP分配等。家庭拨号上网就是通过PPP在用户端和ISP的接入服务器之间建立通信链路来实现访问Internet。

目前，宽带接入方式已经逐渐取代了拨号接入方式，在宽带接入技术日新月异的今天，PPP也衍生出了新的应用。典型的应用就是在ADSL接入方式当中，PPP与其他的协议共同派生出了符合宽带接入要求的新的协议，如PPPo E（PPP over Ethernet）。利用以太网资源，在以太网上运行PPP来进行用户认证接入的方式称为PPPo E。PPPo E既保护了用户方的以太网资源，又完成了ADSL的接入要求，是目前ADSL接入方式中应用最广泛的技术标准。

5、Cable Modem接入技术

（1）CATV与HFC

CATV与HFC是一种电视电缆技术。CATV（Community Antenna Television），即有线电视网，是由广电部门规划设计的用来传输电视信号的网络，其覆盖面广，用户多。但有线电视网是单向的，只有下行信道，因为它的用户只要求接收电视信号，而并不上传信息。如果要将有线电视网应用到Internet业务中，则需要对其进行改造，使之具有双向功能。

混合光纤同轴电缆网（Hybrid Fiber Coax，HFC）是在CATV网的基础上发展起来的，除可以提供原CATV网提供的业务外，还能提供数据和其他交互型业务。HFC是对CATV的一种改造，在主线部分用光纤代替同轴电缆作为传输介质。CATV和HFC的一个根本区别是：CATV只传送单向电视信号，而HFC提供双向的宽带传输。

（2）Cable Modem概述

Cable Modem（电缆调制解调器）是近年发展起来的又一种家庭计算机入网的新技术，它是一种利用我们大家最常用的、“四通八达”的有线电视网（Community Antenna Television，CATV）来提供数据传输的广域网接入技术。Cable Modem充分发挥了有线电视网同轴电缆的宽带优势，利用一条电视信道高速传输数据。在我国，无论是大中城市还是小镇区乡，有线电视网络无处不在，其用户群十分庞大。而且有线电视网的网络频谱范围宽，同轴电缆和光纤又都具备了很高的传输速度，所以它们很适合用来提供宽带功能业务。

Cable Modem后面有两个端口，当通过有线电视网进行高速访问时，一个端口与计算机相连，另一个与室内墙壁上的有线电视插座相连。Cable Modem的工作原理和普通的拨号上网的Modem类似，都是通过对发送或接收的数据信号进行编码调制或解调解码之后来进行传输的。不同之处在于，Cable Modem属于共享介质系统，它是利用有线电视网的一小部分传输频带来进行数据的调制和解调的。因而，即使用户在上网时，其他空闲频带仍然可用于有线电视信号的传输，不会影响收看电视和使用电话。

Cable Modem本身不是单纯的Modem，是集普通Modem功能、桥接加解密功能、网卡及以太网集线器等功能于一体的专用Modem。Cable Modem无须拨号上网，不占用电话线，可永久连接。当数据信号通过光纤同轴混合网（Hybrid Fiber Coax，HFC）传至用户家中时，Cable Modem完成对下行数据信号的解码、解调等功能，并通过以太网端口将数字信号传送到PC。反过来，Cable Modem接收PC传来的上行信号，经过编码、调制后转换成类似于电视信号的模拟射频信号，以便在有线电视网上传送。

Cable Modem系统的结构如图6所示。通过Cable Modem系统，用户可在有线电视网络内实现Internet访问、IP电话、视频会议、视频点播、远程教育及网络游戏等功能。

图6  Cable Modem结构

（3）Cable Modem的主要特点

1）传输速率快，费用低。Cable Modem系统是基于HFC双向CATV网的网络接入技术。上行数据信号采用QPSK或16QAM调制，速率可达31.2kbit/s～10Mbit/s；下行数据信号采用64QAM或256QAM解调，速率可达3～38Mbit/s。从网上下载信息的速度比现有的电话Modem要快至少1000倍，即通过电话线下载需要20min完成的工作，使用Cable Modem大约只需要1.2 s就可以完成。另外，与传统的其他接入方式（如PSTN和ISDN）相比，Cable Modem在单位时间内获得的信息量也要多得多。

2）传输距离远。ADSL的传输距离一般在3～5km，而Cable Modem从理论上讲，没有距离限制，因此它可以覆盖的地域很广。

3）具有较强的抗干扰能力。Cable Modem的入户连接介质是同轴电缆，有优于电话线的特殊物理结构，其内层芯线传送信号，外层为同轴屏蔽层，对外界干扰信号具有相当强的屏蔽作用，不易受外界干扰。所以，只要在线缆连接端或器件上做好相应的屏蔽接地，就可不受外来干扰。

4）Cable Modem是即插即用的，安装非常方便，而且接入Internet的过程可在一瞬间完成，不需要拨号和登录过程。

5）计算机可以每天24小时都连在网上，用户可以随意发送和接收数据，不发送或接收数据时不占用任何网络和系统资源。

6）共享网络带宽。由于Cable Modem用户是共享带宽的，当多个Cable Modem用户同时接入Internet时，数据带宽由这些用户均分，速率也将会相应地降低。因此，可以说每一个Cable Modem用户的加入都会增加噪声、占用频道、降低可靠性以及影响线路上已有的用户服务质量，这是Cable Modem的最大缺点。

6、光纤接入技术

（1）光纤接入技术概述

光纤由于其大容量、保密性好、不怕干扰和雷击、重量轻等诸多优点，正在得到迅速发展和应用。主干网络线路迅速光纤化，光纤在接入网中的广泛应用也是一种必然趋势。光纤接入技术实际上就是在接入网中全部或部分采用光纤传输介质，构成光纤用户环路（或称光纤接入网OAN），实现用户高性能宽带接入的一种方案。根据光网络单元（Optical Network Unit，ONU）设置的位置，光纤接入网分为光纤到户（Fiber To The Home，FTTH）、光纤到路边（Fiber To The Curb，FTTC）、光纤到大楼（Fiber To The Building，FTTB）、光纤到办公室（Fiber To The Office，FHHO）、光纤到楼层（Fiber To The Floor，FTTF）、光纤到小区（Fiber To The Zone，FTTZ）等几种类型，其中FTTH将是未来宽带接入网的发展趋势。

光纤接入网（Optical Access Network，OAN）是指采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。ONA不是传统的光纤传输系统，而是一种针对接入网环境所设计的光纤传输系统。一般情况下，OAN是一个点对多个点的光纤传输系统。根据接入网室外传输设施中是否含有源设备，OAN可分为有源光网络（Active Optical Network，AON）和无源光网络（Passive Optical Network，PON）。有源光网络是指从局端设备到用户分配单元之间采用有源光纤传输设备，即光电传输设备、有源光器件以及光纤等；无源光网络一般指光传输端采用无源器件，实现点对多点拓扑的光纤接入网。目前，光纤接入网几乎都采用PON结构，PON成为光纤接入网的发展趋势，它采用无源光节点将信号传送给终端用户，初期投资少，维护简单，易于扩展，结构灵活，只是要求采用性能好、带宽高的光器件。

（2）光纤接入的主要特点

光纤接入网主要具有以下特点。

1）带宽宽。由于光纤接入网本身的特点，所以可以提供高速接入Internet、ATM以及电信宽带IP网的各种应用系统，从而享用宽带网提供的各种宽带业务。

2）网络的可升级性能好。光纤网易于通过技术升级成倍扩大带宽，因此，光纤接入网可以满足近期各种信息的传输需求。以这一网络为基础，可以构建面向各种业务和应用的信息传送系统。

3）双向传输。电信网本身的特点决定了这种接入技术的交互性较好，特别是在向用户提供双向实时业务方面具有明显优势。

4）接入简单、费用少。用户端只需一块网卡，就可高速接入Internet，实现10Mbit/s到桌面的接入。

7、无线接入技术

（1）无线接入概述

伴随着互联网的蓬勃发展和人们对宽带需求的不断增多，原来羁绊人们手脚的，单一、烦人的电缆和网线接入已经无法满足人们对接入方式的需要了。另一方面，移动电话打破了位置和通信接入之间的束缚，用户再也不必坐在办公桌旁或家中的固定电话旁。至少从理论上讲，用户或多或少可以到他们要去的地方漫游，并且仍能接触家庭朋友、业务同事和客户，或被他们所接触。当前，无线网络，如移动电话网，已成为人们生活中的一部分。在商业通信领域，移动用户的数量与日俱增，促使电信公司和Internet服务提供商为用户提供更广泛的服务，在信息传送领域中正出现一种新的趋势，即无线网络和Internet的结合。这种因势而起的另一种全新的联网方式正悄然走入了我们的视线，并演绎着一场“将上网进行到底”的运动，这就是无线接入技术。

使用无线接入技术，人们可以在任何时候、从任何地方接入Internet或Intranet，以读取电子邮件、查询工作当中需要的重要数据，或者将 Web 页面下载到便携式 PC 或个人数字助理（Personal Digital Assistant，PDA）。它已经成为人们从事商务活动最为理想的传输媒体。或许，未来的Internet接入标准也将在此诞生。

（2）WAP简介

20世纪90年代以来，Internet和移动电话两种技术的广泛应用，大大改变了人类的生活方式。Internet为全球用户提供了丰富、便利的网上资源，这已经是一个不争的事实。在通信行业，移动电话的出现同样改变了亿万人的生活方式，它打破了通信空间的局限性，使人们可以随时随地联络。但当前用户使用移动电话还主要局限于语音业务，移动数据业务还没有得到广泛应用。如何结合各自的技术优势，不受信息源的限制和用户访问时位置的限制，成为网络界和电信业界共同关注的焦点问题。

1）WAP和WAP论坛

也许人们对现在层出不穷的各种品牌手机比较关注，但对WAP却比较陌生。现在市面上各类手机大多都具有上网功能，而WAP正是手机上网必须遵循的规范标准。

无线应用协议（Wireless Application Protocol，WAP）是一个用于向无线终端进行智能化信息传递的无须授权、不依赖平台的、全球化的开放标准，它定义了无线通信设备在访问Internet业务时必须遵循的标准和规范。WAP提供了一套开放、统一的技术平台，用户使用移动设备很容易访问和获取以统一的内容格式表示的Internet或Intranet信息及各种服务。另外，它还定义了一套软硬件的接口，有了这些接口移动设备和网站服务器，人们就可以像使用PC一样使用移动电话收发电子邮件甚至浏览Internet。因此，从本质上讲，WAP是一种通信协议，它提供了一种应用开发和运行环境，支持当前最流行的嵌入式操作系统Palm OS、EPOC、Windows CE、FLEXO、Java OS等。WAP适用于从高端到低端的各类无线手持数字设备，包括移动电话、掌上电脑、PDA等。由于WAP标准的全球性，越来越多的厂商推出了符合WAP标准的产品，而且全球手机制造巨头，如Nokia、Ericsson和Motorola等都是WAP的发起者和倡导者。

WAP规范是由WAP论坛负责制定的。WAP论坛成立于1998年初，是一个由Nokia、Ericsson、Motorola、Unwired Planet 4家公司发起组成，现拥有100多个公司和机构的行业协会。WAP论坛是一个全球性的行业协会，它致力于制定用于数字移动电话和其他无线设备的数据和语音服务的全球标准。WAP论坛的主要目标是把无线行业价值链各个环节上的各类公司联合在一起，保证产品的互操作性，使Internet业务能扩展到移动通信设备中。

2）WAP规范

WAP规范是一种无线应用程序的编程模型语言，它定义了一个开放的标准结构和一套无线设备，用来实现Internet接入的协议。WAP规范的要素主要包括WAP编程模型、遵守XML标准的无线标记语言（Wireless Markup Language，WML）、用于无线终端的微浏览器规范、轻量级协议栈、无线电话应用（Wireless Telephony Application，WTA）框架。这个模型在很大程度上吸取了现有的WWW编程模型，应用开发人员可以在WWW模型的基础上应用WAP规范，包括可以继续使用自己熟悉的编程模型，能够利用现有的工具（如Web服务器、XML工具）等。另外，WAP规范优化和扩展了现有的Internet标准，WAP论坛针对无线网络环境的应用，对TCP/IP、HTTP和XML进行了优化，现在它已经将这些标准提交给了W3C联合会，作为下一代的HTML（HTML-NG）和下一代的HTTP（HTTP-NG）。

遵守XML标准的无线标记语言WML使得性能严重受限的手持设备能够拥有较强的Internet接入功能。WML和WML Script不要求用户使用常用的PC键盘或鼠标进行输入，而且它在设计时就考虑到了手机的小屏幕显示问题。

与HTML文件不同的是，WML将文件分割成一套容易定义的用户交互操作单元。每个交互操作单元被称为一个卡，用户通过在一个或多个WML文件产生的各个卡之间来回导航来接入Internet。针对手机电话通信的特点，WML提供了一套数量更小的标记标签集，这使它比HTML更适合在手持设备中使用。使用WAP网关，所有的WML内容都可以通过HTTP1.1请求接入Internet。这样，传统的Web服务器、工具和技术都可以使用。

3）WAP体系结构

在设计中，WAP充分借鉴了Internet的协议栈思想，并加以修改和简化。WAP的协议栈采用层次化设计，为应用系统的开发提供了一种可伸缩、可扩展的环境。协议栈每层均定义有接口，可被上一层协议使用，同时也可被其他的服务或应用程序直接应用，这样使其能有效应用于无线应用环境。

图7为WAP协议栈的体系结构，包括以下5层。

图7  WAP协议栈

WDP。无线数据报协议（Wireless Datagram Protocol，WDP）是一种通用的数据传输服务，并支持多种无线网络。该协议可以使上层的WSP、WTP、WTLS独立于下层的无线网络，并使用下层无线网络提供的统一服务。

WTLS。无线传输层安全协议（Wireless Transport Layer Security，WTLS）是基于SSL的安全传输协议，并提供加密、授权及数据完整性功能。

WTP。无线事务处理协议（Wireless Transaction Protocol，WTP）提供一种轻量级的面向事务处理的服务，专门对无线数据网进行优化。

WSP。无线会话层协议（Wireless Session Protocol，WSP）为上层的WAP应用提供面向连接的、基于WTP的会话通信服务或基于WDP无连接的、可靠的通信服务。

WTA。无线电话应用（Wireless Telephone Applications，WTA）使得WAP可以很好地与目前电信网络中的各种先进电信业务相结合，如智能网（Intelligent Network）业务。使用浏览器，移动用户可以应用各种智能网业务而不需修改移动终端。

4）WAP的技术特点

基于现有的Internet标准。WAP并不是一套全新的标准，而是基于现有的Internet标准，如TCP/IP、HTTP、XML、SSL、URL、Scripting等，并针对无线网络的特点进行了优化。WAP提供了一套开放、统一的技术平台，用户使用移动设备很容易访问和获取以统一的内容格式表示的Internet/Intranet信息和各种服务。

定义了一套标准的软、硬件接口。WAP实现了一套标准的软硬件接口，实现了这些接口的移动设备和网关服务器可以使用户像使用PC一样使用移动电话来收发电子邮件和浏览Internet信息。WAP还提供了一种应用开发和运行环境，支持当前最流行的嵌入式操作系统，如Palm OS、EPOC、Windows CE、FLEXO、Java OS等。

支持多种移动设备及移动网络。WAP可以支持目前使用的绝大多数无线设备，包括移动电话、集群通信设备等。在传输网络上，WAP可以支持目前各种移动网络，如GSM、CDMA、PHS等，并支持未来的第3代移动通信系统。

（3）当今流行的无线接入技术

无线接入技术经历了3代发展历程：第1代是模拟蜂窝技术，始于1981年；第2代是数字移动无线通信技术，1991年投入使用；第3代是无线多媒体技术，在2001年左右推向了市场。Internet的飞速发展是推动第3代无线接入技术发展的主要原因。正是文本、声音和图像这些多媒体信息的加入，对接入速度提出了更高的要求。用户要实现对Internet的正常访问，至少需要100kbit/s以上的接入速率，尤其对于图像、动画一类的业务，至少需要每秒几千比特的接入速率。此外，宽带接入系统可使用户采用Internet流技术，在分组无线传输网上接入视频业务。

无线网络与Internet相结合的发展前景是非常广阔的，但目前还存在一些技术问题有待进一步解决。下面，简单介绍当前国内、国际上流行的一些无线接入技术，希望对今后选择无线接入方式有所帮助。

1）GSM接入技术

GSM是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第2代移动通信技术。该技术是目前个人通信的一种常见技术代表，使用窄带时分多址数据传输（Time-Division Multiple Access，TDMA）技术，允许在一个射频内同时进行8组通话。GSM是1991年开始投入使用的，到1997年年底，已经在100多个国家运营，成为欧洲和亚洲实际上的标准。GSM数字网具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大、频率资源利用率高、接口开放、功能强大等优点。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第1代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，GSM手机用户总数在8亿以上，为世界最大的移动通信网络。

2）CDMA接入技术

码分多址数据传输（Code-Division Multiple Access，CDMA）被称为第2.5代移动通信技术，是目前先进的无线数据通信技术。这项技术的重要特点是有独特的“扩展频谱”功能，它突破了有限的频率带宽限制，能在一个较宽的蜂窝频段上传输多路通话或数据，使多个用户可在同一频率上通话。CDMA网话音清晰度高、不易中断、可达到有线电话的通信效果，而且保密性强。与相同容量的模拟移动电话系统相比，CDMA通信容量可扩大10～20倍，与其他无线数字通信，如TDMA和GSM相比，系统容量也扩大了3倍以上，而且所设基站数明显减少，组网成本低。

CDMA有窄带与宽带之分。其中，窄带主要是为传送话音设计的；而宽带CDMA，即宽带码分多址数据传输（Wideband Code-Division Multiple Access，WCDMA）的特点是在宽频带内优化高速分组数据传输，可以满足无线Internet接入的高数据率要求，尤其是不能通过窄带系统传送的某些先进的多媒体业务，可以通过WCDMA系统传送。因为WCDMA系统比窄带CDMA系统能更有效地利用多径传播，所以它能提高传输容量和扩大覆盖范围。WCDMA系统还能在更高的频率，如（2～42）GHz微波频率上，高度集成宽带无线接入网络、无线ATM网络和MPEG-2数字压缩视频系统，为网络运营商提供更高性能的宽带无线接入解决方案。

WCDMA可支持384kbit/s～2Mbit/s不等的数据传输速率。在高速移动的状态下，可提供384kbit/s的传输速率；在低速或是室内环境下，则可提供高达2Mbit/s的传输速率，远远高于GSM系统（9.6kbit/s）和固定线路Modem的速率（56kbit/s）。此外，WCDMA还可以提供电路交换和分组交换的服务，因此，用户在利用电路交换方式接听电话的同时，还可以以分组交换的方式访问Internet，这样不仅提高了移动电话的利用率，而且使用户在同一时间不限于只能做语音或数据传输服务。

总地来说，WCDMA与第2代移动通信技术相比的主要优势在于以下几点。

① 具有更大的系统容量、更优的话音质量、更高的频谱效率、更快的数据速率和更强的抗衰减能力。

② 能够从GSM系统平滑过渡，保证了运营商的投资，为3G运营提供了良好的技术基础。

③ 通过有效地利用宽频带，使Internet接入业务涵盖的多媒体内容更加丰富，包括交互式新闻、交互式E-mail、交互式音频、电视会议、基于动态的Web游戏等。

④ 应用方式更加新颖，它不仅能顺畅地处理声音、图像数据，实现与Internet的快速连接，而且 WCDMA与MPEG-4技术相结合可以处理真实的动态图像。

3）GPRS接入技术

相比使用电路交换技术的GSM，GPRS采用的是分组交换技术。由于使用了“数据分组”，用户采用手机上网可以免受断线的痛苦，而且数据传输和语音通话是可以同时进行的。另外，发展GPRS技术十分“经济”，因为它只需将现有的GSM网络进行简单升级就可把移动电话的应用提升到更高的层次。GPRS的用途也十分广泛，如用户可通过手机发送和接收电子邮件、浏览Internet信息、在线聊天等。

GPRS接入技术的最大优势在于其数据传输速率比传统的GSM要快得多。目前的GSM移动通信网的数据传输速率为9.6kbit/s，而GPRS达到了115kbit/s，此速率是普通56k Modem理想速率的两倍。除了速率上的优势以外，GPRS还有“永远在线”的特点，即用户随时与网络保持联系。

4）CDPD接入技术

移动数字分组数据（Cellular Digital Packet Data，CDPD）是另一种专门用于数据网络的移动服务技术，它使用的仍然是分组交换技术而不是电路交换技术。在通常的移动电话系统中，即使用户当时没有说话，移动电话仍然不断地发送音频信号。而采用分组交换技术的移动电话则可向基站发送单个的数据分组，然后断开连接（当然这需要快速建立连接和断开连接的循环），这样大大节约了在普通电路交换电话中等待的空闲时间。

CDPD的传送速率一般可达19.2kbit/s，尽管并不比其他的数字移动系统快，但它通过节约等待的空闲时间，大大节省了用户的通话费用。而且CDPD的分组格式采用的是IP，当用户使用这个系统发送信息时，它发出的就是TCP或者UDP分组。由于CDPD具有分组传输能力，因而在事务处理和发送电子邮件方面，非常适用于交换突发通用数据。另外，CDPD还支持TCP/IP，这一功能使得它适合于Internet接入。

CDPD业务在美国应用得比较普遍，在50个大城市中有40个应用了该业务。有多家运营商已达成CDPD互通协定，从而使具有漫游能力的CDPD用户能在70多个地区，以无线方式发送和接收数据。在我国，北京、上海等多个城市也有类似的服务。

5）DBS卫星接入技术

卫星技术也是推进高速无线Internet接入的重要技术，而且发展前景被普遍看好。DBS技术，也叫数字直播卫星接入技术，因为该技术利用位于地球同步轨道的通信卫星将高速广播数据送到用户的接收天线，所以它一般也称为高轨卫星通信。其特点是通信距离远，费用与距离无关，覆盖面积大且不受地理条件限制，频带宽，容量大，适用于多业务传输，可为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等。

卫星接入Internet的主要优点是可为用户提供更大的传输带宽和更快的接入速度，很好地解决了目前浏览Web站点、下载文件速度慢的问题。例如，休斯网络系统公司的Direct PC卫星接入系统，能使用户以12Mbit/s的速率下载实时新闻、视频图像、PC软件以及Internet文件等。

现有的卫星接入Internet技术既可以用于个人用户下载文件，又能向众多用户广播数据文件。对于任何配备了卫星天线的用户，还可以对多个地点传播兆比特级的、高质量的实时视频图像，甚至可以将卫星接入业务用于连接Intranet。

6）无线红外光传输系统

无线红外光传输系统是光通信与无线通信的结合，通过大气而不是光纤来传输光信号。这一技术既可以提供接近光纤的数据传输速率，又不需要频谱这样的稀有资源。其主要特点如下。

① 传输速率高，提供2～622Mbit/s的高速数据传输。

② 传输距离远，覆盖范围为200m～6km。

③ 安全性强，由于工作在红外光波段，因而对其他传输系统不会产生干扰。

④ 信号发射和接收通过光仪器，不需要天线系统，设备体积较小。

7）蓝牙技术

“蓝牙”（Bluetooth）原是一位在公元10世纪统一丹麦的国王的名字，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术实际上是一种实现多种设备之间无线连接的协议，它使用高速跳频和时分多址等先进技术，在近距离内将多台数字化设备（如移动电话、掌上电脑、笔记本电脑、蓝牙鼠标、蓝牙耳机，甚至各种家用电器、自动化设备等）呈网状链接起来进行信息交换。蓝牙技术是网络中各种外围设备接口的统一桥梁，它消除了设备之间的连线，取而代之以无线连接。

“蓝牙”的标准是IEEE 802.15，工作在2.4GHz频带，速率可达1Mbit/s。它以时分方式进行全双工通信，其基带传输协议是电路交换和分组交换的组合。一个跳频频率发送一个同步分组，每个分组占用一个时隙，使用扩频技术也可扩展到5个时隙。同时，蓝牙技术还支持1个异步数据通道或3个并发的同步话音通道，或1个同时传送异步数据和同步话音的通道。每一个话音通道支持64kbit/s的同步话音，异步通道支持最大速率为721kbit/s、反向应答速率为57.6kbit/s的非对称连接，或者是432.6kbit/s的对称连接。

依据发射输出电平功率的不同，蓝牙传输有3 种距离等级，分别为100m、10m和2～3 m。一般情况下，其正常的工作范围是10m半径之内。在此范围内，可进行多台设备间的互连。

蓝牙技术的主要优点如下。

① 采用跳频技术，数据包短，抗信号衰减能力强。

② 采用快速跳频和向前纠错方案以保证链路的稳定性，同时减少了同频干扰和远距离传输时的随机噪声影响。

③ 使用2.4GHz ISM频段，无须申请许可证。

④ 可同时支持数据、音频、视频信号的传输。

⑤ 采用FM调制方式，降低了设备的复杂性。

8）Home RF技术

Home RF是由Home RF工作组开发的，是在家庭区域范围内的任何地方，在PC和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准。作为无线技术方案，它代替了需要铺设昂贵传输线路的有线家庭网络，为网络中的设备（如笔记本电脑）和Internet应用提供了漫游功能。

为了高效传输数据包，Home RF采用了IEEE 802.11标准中的CSMA/CA模式，它与CSMA/CD类似，也是以竞争的方式来获取对信道的控制权，在一个时间点上只能有一个接入点在网络中传输数据。Home RF还提供了对流媒体（Stream Media）的真正意义上的支持，由于对流媒体规定了高级别的优先权并采用了带有优先权的重发机制，所以确保了实时性流媒体所需的带宽和低干扰、低误码功能。

Home RF工作在2.4GHz频段，它采用了数字跳频技术，速率为50跳/s，共有75个带宽为1MHz的跳频信道。调制方式采用恒定的FSK调制，分为2FSK与4FSK两种。在2FSK方式下的最大数据传输速率为1Mbit/s；而在4FSK方式下，速率可达2Mbit/s。

在最新版Home RF 2.x中，采用了宽带跳频（Wide Brand Frequency Hopping，WBFH）技术来增加跳频带宽，将频带从原来的1MHz增加到3～5MHz，跳频的速率也增加到了75跳/s，其数据峰值也高达10Mbit/s，接近IEEE 802.11b标准的11Mbit/s，能基本满足未来家庭宽带通信的需要。就短距离无线连接技术而言，Home RF通常被视为“蓝牙”和IEEE 802.11协议的主要竞争对手，它们之间的技术性能参数比较如表1所示。

表1  无线连接技术性能参数比较

8、连通测试

Ping命令经常用来诊断TCP/IP网络的连通性。Ping命令向计算机发送一个ICMP报文信息，并监听该报文的返回情况，以校验与远程计算机或本地计算机的通信是否正常。对于每个发送报文，返回时间越短，“Request time out”出现的次数越少，则意味着与此计算机的连接稳定且速度快。Ping每次等待1s打印发送和接收报文的数量，并比较每个接收报文和发送报文。如果返回的报文和发送的报文一致，则说明 Ping 命令成功；若在指定时间内没有收到应答报文，则 Ping 认为该计算机不可达，然后显示“Request time out”信息。默认情况下，远程计算机每次发送4个应答报文，每个报文包含32字节的数据。

通过分析Ping的数据，就能判断出计算机是否开启，网络是否存在配置、物理故障，或者这个报文从发送到返回需要多少时间。有时也可以使用Ping来测试域名地址和IP地址间的映射是否正常，如果能够成功校验IP地址却不能成功校验域名地址，则说明域名解析存在问题。

下面，通过一个具体的实例来介绍如何使用Ping命令测试用户计算机与Internet连接的情况。

步骤1：进行“循环测试”。可以验证网卡的硬件与TCP/IP驱动程序是否可以正常收发TCP/IP数据包。输入“ping 127.0.0.1”命令，如果正常的话，会出现如图8所示的画面。

图8  Ping 127.0.0.1的画面

步骤2：使用Ping命令访问本机的IP地址（假设本机IP地址为192.168.1.3），以检查该IP地址是否与其他计算机的IP地址发生冲突。如果没有冲突，则应该出现如图9所示的画面。

图9  IP地址没有发生冲突的画面

如果网络中的其他计算机已经使用了这个IP地址，则再使用 Ping命令访问这个地址时，会出现如图10所示的画面。

图10  IP地址发生冲突的画面

步骤3：使用Ping命令访问同一个网络中的其他计算机的IP地址，以便检查用户的计算机是否能够与同一个网络内的其他计算机进行通信。建议使用Ping命令访问默认网关的IP地址，因为这可以同时确认默认网关是否正常工作。如果正常，则出现如图9所示的画面。

步骤4：使用Ping命令访问Internet中的其他计算机（如sina网站服务器），如果能够正常通信，则可以出现如图11所示的画面。这里假设用户已经正确配置了默认网关和DNS服务器。

图11  Ping新浪服务器的画面

事实上，只要步骤4成功，步骤1～3就都可以省略。但是如果步骤4失败，就必须从步骤3返回，依次序对前面的步骤进行测试，以便找出问题所在。

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