浅谈无线通信和有线通信的结合

河海大学常州校区 杜一凡 刘楷文 曹荣芊

通信技术是自人类诞生以来就存在的古老技术，人类通过语言、肢体动作进行交流，通过驿送、信鸽、信狗、以及烽烟等方式向远方传递信息。十九世纪，电报、电话和无线电的发明标志着通信技术走上了一个新的台阶。时至今日，高度发达的通信网络将世界紧密地连接在了一起。先进的通信技术不但让人与人之间的交流沟通变得更加的便捷，同时也催生了很多诸如远程办公、电话会议、远程会诊等提高生产力、降低生产成本的生产方式。

通信技术由有线通信和无线通信组成。有线通信在过去的一百多年的时间里一直占据主导地位，但由于社会的发展与人民对更便捷的通信技术的需求让无线通讯得到了长足的发展。过去的二十年间，无线通讯从无线电话机发展到如今的5G技术，从根本上改变了人们的生活方式。如今，社会的进步对通信技术的发展提出了新的需求，如何有机地结合有线通信与无线通信将是通信技术将要面对的新的问题。

1.有线通信及其发展现状

1.1 有线通信的定义与特点

有线通信（wire communication），又称有线电信，指通过有形的媒介来传送信息。一般而言，有线通信通过电缆或光缆，用电信号或光信号，将信息从一个通信端口传递到另一个通信端口。由于有线通信受到传播媒介的限制，因而在部分强调成本和便携性的场合，如长距离信号的传输与便携通讯设备，并不占据优势。然而，正因有线通信需要借助传播媒介，其表现出具有更强的稳定性，对于外界的干扰会比较小，并可以通过一定的技术手段，如在电缆外包裹一层金属屏蔽层或安装磁环来减小或消除干扰。除此之外，有线通信在信号传输速度和质量上比无线通信更具优势，尤其在中短距离的信息传输中，这种优势更加明显。另外，有线通信在安全方面也有出色的表现。

1.2 有线通信的发展现状

与无线通信相似，有线通信为了提高稳定性，往往也会设立中继站。按照目前的通信技术，中继站的距离可达到100-200km，如果使用效率较高、噪音较低的光放大器，中继站之间的距离可延长至500-600km。另一方面，准同步数字系列（PDH）已经被同步数字系列（SDH）所取代，并且在SDH的体系下，有线通信的信号传输速率可达10Gb/s。

2.无线通信及其发展现状

2.1 无线通信的定义与特点

无线通信（wireless communication）指通过电磁波的形式传播信息，其最大的特点是信息的传递不需要借助媒介。无线通信所使用的电磁波种类繁多，但一般以微波（频率在300MHz与300GHz之间）为主。无线通信在日常生活中有着广泛的运用，如无线网络大多使用2.4GHz和5GHz的微波作为信息的载体，近年来热门的“无人超市”使用了具有射频识别技术（RFID）的条形码，无人机通过无线图像传输模块将拍摄的图像回传。

与有线通信相比，无线通信的信息传递不需要依赖电缆、光缆等媒介，因此在超长距离通信等场合，如卫星通信，无线通信有着不可替代的优势。同样，没有电缆的束缚，无线通信让信息的传递更加自由。囿于无线通信的稳定性不及有线通信，在进行长距离的信息传递的情况下，须沿途设立中继站以确保信息传递的正确率与传递速度。另外，无线通讯依赖一定频率的无线电波，相同或相近频段的无线电波会影响信息的传递效率，如在足球必比赛、演唱会、火车站等场合，由于人流密度大，手机使用的信号集中在2.5GHz～2.6GHz频段，在这种情况下即使身处信号覆盖面积较大的市中心区域，手机也会出现信号弱或无信号的情况。

2.2 无线通信的发展现状

无线通信是近年来发展最迅猛的通信技术。一般无线通信技术可分为基于蜂窝的接入技术与基于局域网的技术。蜂窝技术类型繁多，常见的有TACS、AMPS、GSM、CDMA等。目前世界范围内使用最广的是第四代移动通信技术,即4G，而第五代通信技术也将于2020年前后投入商业化。对于局域网技术而言，IEEE 802.11标准、WLAN、Wi-Fi是普通人在日常生活中接触最多的技术。对于近距离通信，Bluetooth、RFID、iBeacom、Zigbee等技具有很强的针对性，在特定的场合能够发挥很大的作用，如室内定位、无人超市、手机NFC支付等，这些技术让物联网成为了可能，从很大程度上方便了普通人的生活。

由于无线通信主要借助电磁波来传递信息，而电磁波具有辐射，许多人认为电磁波对人体会造成癌症等不良影响。近年来国内发生过多起居民强拆通信基站的不良事件，这对国内无线通信商业化造成了一定的负面影响。近期调查显示，基站造成的射频接触范围为国际接触准则标准的0.002%至2%，宋欣阳等报道，移动通信微波辐射对老年小鼠学习记忆能力可能影响不大或有正面影响,但对正常的青年小鼠可能有一定的负面影响。迄今为止没有证据能够表明基站产生的射频信号会造成短期或长期的不良健康影响。因此，增强对公众无线通信方面的科普对于今后国内无线通信商业化的发展有着重大的意义。

3.有线通信与无线通信特点的比较

从上述对有线通信和无线通信特点的分析，不难看出两者的优势与劣势十分明显，具体分析如下表所示。

表3 -1 有线通信与无线通信优势与劣势的比较

4.通信技术未来的发展趋势

有线通信具有可靠性高、传输速度快等优点，而无线通信最大的优点是成本低，架设方便。将有线通信与无线通信两者的优点结合起来将是通信技术未来的发展方向。如在工业无线网络的架设中，传感器、精密机床、机械臂等对信号精确性要求高的场合以及网关等对数据传输速度要求高的场合适合使用有线通信，在对信号精确性要求不高的场合，如操作员之间的通信以及有线电缆架设难度大、成本高的场合，如路桥建设等，就可以用无线通信代替有线通信，通过网关以有线通信的方式连接至控制系统。本质上，通信技术的发展并非用无线通信来取代有线通信，而是需要让两者在适应的地方发挥相应的优势，最大限度地提高生产力，以此来满足社会发展与人民群众的需要。

5.结语

通信技术在人们的日常生活和社会的发展中发挥着越来越重要的作用。随着社会的不断发展，通信技术也需要满足社会的需要。在研发出新技术的同时，也要有效利用现有的技术，将有线通信与无线通信有机地结合起来，让成熟的技术在新的领域焕发新的活力，这是通信工作者近几年的工作目标。