无线局域网移动上网
Mar 30,2007 Editor of CyberHome

许多无线局域网络(Wireless Local Area Network;WLAN)老手都认为:“使用标准的802.11技术,脚踏车的速度就‘足’以断线,故若有人号称其WLAN技术能发挥于时速九十公里,一定是加上了私有技术。否则只有等待802.16e的时速一百公里或802.20的时速两百五十公里的新标准制订完成”。然而,实情并不是这样。

RV族群的尝试

第一种是美国RV族群已开始尝试的,就是好几辆正在行进的RV车,彼此以Ad-hoc WLAN形成网络互通,其中只要有一辆车能够用卫星或GPRS技术上网,则其它车辆均能上网。(请注意别让司机上网!)
目前大约是十辆车为一组,效果还不错,若车体不是金属而是玻璃纤维,则通讯距离可以更大。这种通讯方式,有可能把研拟中的DSRC防撞机制革命掉,想象假如每辆车都有WLAN时,各车只要彼此用WLAN通讯即可。

再假设当有很多车都提供免费HotSpot服务时,则所有附近车辆都能上网,此时高速公路沿线的WISP运营商看来只能找这些HotSpot车辆成为客户。有不少学术研究单位也已开始往这方面作研究。用于车辆防撞系统的(Dedicated Short Range Communications;DSRC)标准已经选择802.11a作为标准,不过是作用于5.9GHz频段。

Alvarion的产品

第二种是Alvarion已推出很久的产品,称为BreezeNet Pro.11 Outdoor产品,以色列的Breezecom与Floware合并之后,改名而为Alvarion。

Breezecom公司两年前约占全球80% WISP所采用的ISM Bridge的市场,其远距离跳频式产品的技术为全球之冠,此产品的Data Rate为3Mbps,故不属于802.11 FHSS形式。基站与Client的距离可达五十公里,Client端所使用的WLAN卡片为PCMCIA形式。支持漫游,Client端之移动速度可达时速九十公里,就是这一项为其过人之处。

MeshNetworks

第三种是位于佛州奥蓝多之MeshNetworks公司的Mesh技术,他们号称自己的技术是中断性技术(Disruptive Technology),公司之中并且有一个部门就是称为“Disruptive Technology”。

想想,假如你的名片是Disruptive Technology部门经理,就好比印上“天才部门经理”。所谓的中断性技术,历史上发生的次数并不多,有人曾为中断性技术下一个定义,是“技术进步十倍、价格便宜十倍、功能多出十倍”,等于比现有产品好一千倍,例如:电视的发明,电报的发明。

有许多人说WLAN属于中断性技术,笔者认为时间还未到,可能需要等到基站的SDMA(Space Division Multiple Access)或使用者端的MIMO(Multiple Input Multiple Output)等智能天线技术成熟,WLAN才会成为中断性技术。

Mesh网络的观念,是每个使用者设备都可替别人Route资料,好比每手机都像是一个小基站,如:在校园之中,只要有一支手机位于真正基站的附近,则其它手机都能经过跳跃而达到此真正基站。他们称其技术为“Multi-Hopping”。

Mesh技术之所以前途看好,是因为它能解决NLOS(Non-Line of Sight)问题。例如:欲通讯的两者中间被某大楼阻挡时,Mesh可随时找到第三者甚至第四者而绕过去。

Mesh也能做到精确的定位功能,因为用较近的使用者推断地点绝对比用基站作定位来的准确。经过实测,它支持达时速一百一十五公里,为美国佛州高速公路最高合法速度,下载还能维持500Kbps以上。

Ricochet的900MHz技术

第四种是Ricochet的900MHz技术,他们在每平方英哩中挑选大约七支路灯杆,上面放置小型的Hub,此Hub为Linksys所代工生产,以900MHz与使用者通讯,基站另以2.3GHz与这些电灯杆上的小Hub通讯,号称能在时速七十英哩下,上传为64Kbps、下载为128Kbps,并已在美国多处推出服务,例如:丹佛市的警车。

撇开不谈必须向市府申请路灯使用权的问题,Ricochet技术的缺点,是其使用的频道。900MHz只有在美国属于ISM,故缺乏世界观,而且902~928MHz频带太窄,限制了Data Rate速度。2.3GHz更须特别执造与费用。他们原本属于二○○一年八月倒闭的Metricom。Bill Gates合伙人Paul Allen曾投资数亿美金于Metricom,目前Ricochet团队则属于Airy公司。

5G无线通讯公司

第五种是5G无线通讯公司(5G Wireless Communi-cations),它能将“加强式802.11b技术”用在时速三十五英哩,尚能维持1Mbps通讯,而且支持漫游,对市区而言,是很够用了。这技术很适合市府的警车或救护车使用。本文下半段将详细讨论此种“高速移动802.11b”技术。

Flash-OFDM

第六种属于大架构,类似投资一个第三代移动通讯(3rd Generation;3G)系统──Flarion公司的Flash-OFDM技术。出自于原属于贝尔实验室(Bell Lab)的团队,思科(Cisco)亦是投资者之一。

他们号称自己的技术属于第四代移动通讯,能在时速一百公里时提供1.5至3Mbps下载以及600Kbps上传速度。他们已开发出全套系统,韩国与中国大陆都在测试这套系统。

TD-CDMA中型架构

第七种亦属于中型架构,使用的技术为TD-CDMA,为IPWireless公司所开发,能在时速一百公里下支持16Mbps传输,明年更可达100Mbps。已有许多客户使用他们的系统,韩国与中国大陆都也有在测试这套系统。

其它方式

其它方式,例如:卫星、GPRS(【编按】英文全名为“General Packet Radio Service”,中文可译为“整合封包无线电服务”)或3G联机等较传统的技术,则不在本文探讨之列。

假如您是ISP公司,正在思考如何转型成为WISP,并想超越一般WISP而提供高速行驶的车辆上网功能,上面所列之各个解决方案都值得逐一检视。

高速移动802.11b是否可能?

前述之“高速移动802.11b”到底是否可能?UCLA于2002年所做的报告:http://www.cs.ucla.edu/ST/docs/itc2003.pdf中很清楚的叙述了他们所做的实验,他们使用某厂商提供的802.11b AP与Client卡,得到的结论如<表一>。
表一:UCLA 2002年针对“高速移动802.11b”所做之报结论
实验种类 环境 Bit Rate 时速
圆形 开放空间 2Mbps 130公里
直线 开放空间 2Mbps 240公里
直线 半开放空间 2Mbps 100公里
跟车 开放空间 2Mbps 130公里
跟车 高速公路 2Mbps 100公里
Handoff 开放空间 2Mbps 100公里

其中,圆形是指内置WLAN卡的车辆,分别以半径三百到五百公尺做测试,而圆心处置放AP。直线是指对向行驶之两辆车,分别放置AP与WLAN卡,故两百四十公里时速是指相对速度。跟车是指前后两辆车同向行驶,距离维持在二十公尺,故相对速度为零,这情况等于本文前述之第一种状况。

关于传输速度,为了防止AP与网卡之间为了协调正确的传输速度(11、5.5、2与1Mbps)而浪费太多时间,他们将AP与网卡都定在2Mbps速度,这想法非常不错。该公司的AP之漫游功能也能发挥在这种速度,只是在漫游过程中会掉一些封包,如果是用在本文前述的影片欣赏,应该问题不大。不过,笔者觉得,他们用的是该厂商第一代802.11b AP,而目前该厂商已进展到第三代AP或Bridge,故笔者猜测,若是用第三代Bridge,Handoff功能或许会更好。主要原因是由于,传输功率更强,且MAC更能支持长距离。

在测试Handoff时,他们在高速公路的路边,置放两台距离为六百公尺的AP,因为30mW、5.2dBi天线互相之传输距离为三百七十公尺,故有七十公尺的范围可做Handoff。故使用第三代的Bridge,Handoff的距离能增加许多,所以掉封包的状况应该能降低不少。

看了这个实验,前述之第五种技术,5G Wireless Communications所采用的技术就呼之欲出了。

现在我们了解,802.11b技术上是有可能发挥在时速一百公里,但是要达到大众能够采用,还有很长的路要走,故5G Wireless Communications也只敢对少数族群推出服务,例如:市警局的警车(Ricochet最早也是只对警车提供服务)。

频宽不足问题大

要能对大众提供高速公路公路上网服务,才是WLAN让人惊艳的时候,不过目前实在不可能,最主要的问题卡在“频带不足”,即使拿该公司第三代Bridge成功实验了高速公路的上网,“频带不足”的问题还是存在。

因为2.4到2.835GHz能同时使用的频道就只有频道1、6与11。假设每公里只有三个频道可用,以2Mbps上网而言,亦即每公里只有6Mbps,而Throughput又是Data Rate的50%,故Throughput只有3Mbps,以一人只需要100Kbps Throughput而言,也只能服务三十人。

环境拥塞更为难
其实除了频带不足,另有一个问题可能更严重,就是“环境拥塞”。尤其台湾的车道较窄,车距又短,故车内的WLAN天线很难与高速公路边上的AP保持良好LOS(Line of Sight)状态,所以通讯情况会因Shadowing与多路径、以及车体阻挡而变差。

如何解决?

“频带不足”须靠政府开放更多频带,但政府不可能率世界之先而开放,但至少应跟随美国脚步而开放更多5.xGHz的频带。美国在5GHz已开放300MHz,近期更将再开放225MHz,而台湾只开放100MHz,实在跟不上时代。

至于“环境拥塞”,则更难解决。因为5GHz比2.4GHz还怕这个问题,只有等传说中新的OFDM技术看能否解决,否则只有强取900MHz或1.9至2.3GHz频带,可用公听会让大家辩论谁用这些频道能对国家增加更多GDP的方式解决纷争。

当智能天线遇上WLAN AP

不过别灰心,Vivato公司的WLAN Switch技术很有希望解开这个谜团。(笔者并非Vivato公司员工)Vivato就好象十二年前发明Ethernet Switch而震惊业界的Kapana公司,Vivato去年此时发表WLAN Switch时,也让许多WLAN观察加上了一课,原来智能天线可以与WLAN AP结合而成为一种新东西,就是“WLAN Switch”。

 

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