无线网络中无线通信和有线通信的融合方式研究

张 凯

（山西信息规划设计院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

在“大智移云物”深度整合的背景下，通信技术也需要与时俱进地创新。一直以来，受到技术条件、运行成本等因素的限制，无线网络中有线通信占据主流。伴随着互联网的崛起，尤其是进入4G时代后，无线通信技术日益成熟，并且在性价比、便捷性等方面展现出了强大的优势，在卫星通信、远程办公、现场直播等领域应用广泛。当然，有线通信和无线通信均有各自的优势，同时在某些方面也有不足。推进两者的融合，旨在实现优势互补，从而支持社会发展和满足群众需要。

1 早期无线网络的有线连接方式

在无线网络发展的初期，局域网系统内同时存在有线连接和无线连接2种模式。一方面，在Internet控制系统和网关之间，由于对信号传输的时效性、稳定性有较高要求，选择有线连接的方式。另一方面，在网关和局域网内的各台电气设备之间，利用设备中安装的无线通信装置，实现无线连接。早期的局域网无线与有线通信结合，具有诸多的局限性。例如通信范围较小，如果无线设备分布范围较广，会削弱信号强度，导致局域网边缘位置上的通信装置无法正常接收或发送信号。还有就是需要在现场布置多台无线变送器，使得整个通信控制系统的结构变得复杂，通信传输成本也会明显提升。为了更好地满足无线网络的多样化通信需求，必须探究一种新型的通信模式。

2 无线通信与有线通信融合的必要性

两种通信模式能够做到优势互补，更好地满足无线网络高标准的通信需求，是两者进行融合的必要前提。就无线通信技术而言，以电磁波为媒介传输信息，不需要光纤、电缆等实体媒介，只需要在信号收发的两端建设通信基站即可。操作上更加简便，通信传输成本更低，适用性更加灵活。同时，无线通信的信号延时效果得到很大缓解，特别是在远程、长距离通信时，基本上能够做到实时同步，相比之下有线通信则会随着距离的延长，出现更加明显的信号延时问题。特别是在新闻直播等领域，无线通信的优势更加明显。还有就是进入智能时代，短距离无线通信在改变生活方式等方面也发挥了技术优势。例如NFC支付、远程会诊、电子标签识别等，为我们的日常生活提供了诸多便利。当然，无线通信也有自身的一些缺陷，例如信号在无线传输过程中容易受到干扰，出现信号丢失的情况也并不少见。相比之下，基于电缆、光纤的有线通信，则保证了信号的完整性、可靠性。如果能够将两种通信模式进行融合，让各自的技术缺陷得到弥补，而技术优势得到整合，为无线网络的发展提供支持。

3 无线通信与有线通信融合方法研究

3.1 基于通信协议的融合方法

利用无线转接设备，以有线连接的方式接入第三方设备后，借助于各类通信协议实现通信转换，进行无线通信，是现阶段无线网络中较为常见的一种“双线”融合模式。根据支持通信协议类型的不同，目前市场上无线转接设备的种类也十分丰富。国外品牌如霍尼韦尔的XYR400E，该设备的特点是提供超过20个功能节点，可以支持多条有线接入，在一些复杂的无线网络场景中也能够保证无线转接的时效性。国内品牌如沈阳中科博微的Wia-Pa，该设备的特点是支持RS232总线与无线通信之间的透明传输，在保证信号质量可靠、通信传输稳定方面有一定优势。目前，一些新型的无线转接设备，利用交换机接入有线以太网，然后利用网络系统中的多功能节点，在服务器和交换机之间，以及交换机与无线现场设备之间，实现无线通信。这种基于通信协议的无线与有线通信融合方法，在保证以太网系统稳定、高效运行方面发挥了显著优势。

3.2 基于适配器的融合方法

利用适配器作为媒介，将有线变送器和无线变送器连接起来，进而实现无线通信与有线通信的融合。根据连接方式的不同，具体又分成3种模式：第一种是直接连接，即1台有线变送器和1台无线变送器，分别连接到适配器的两端。由于接线较短，通常适用于范围较小的局域网；第二种是在变送器与适配器之间加入安装附件，通常是信号放大器、光缆或者是信号收发设备等，这样就进一步扩大了通行范围。在接线长度上，通常能够达到十几米甚至几十米；第三种是多台有线变送器，通过一台适配器上的多个通信转换接口，与一台多点无线变送器进行连接。通过合理布局有线变送器的接线方式，接线长度可以延长至上百米。

3.3 基于接入点的融合方法

常规情况下，无线网络中各个接入点选择无线通信的方式与网关进行数据交换，但是在实际应用中，这种无线通信模式也有一定的缺陷，例如多个接入点同时接入网关，可能会发生信道堵塞的问题，特别是进入5G时代后，大数据传输逐渐成为常态，这种“多对一”的无线连接方式有更大概率发生信息拥堵的现象。因此，在接入点上采用无线与有线融合的方式，在满足接入点与网关之间通信需求的前提下，保证信息传递的流畅性、稳定性，才能更好地满足大数据时代无线网络的使用需求。具体融合方式为：将整个网络系统进行划分，得到若干个局域网。每个局域网对应1台交换机，然后通过根接入点RAP或网络接入点MAP，在变送器和交换机之间实现信息传递。这样一来，在整个无线网络中，变送器与交换机之间，采用的是无线通信模式；而交换机与PLC控制系统之间采用的是有线通信模式，实现了“双线”融合。

3.4 基于视频信号的融合方法

在远程监控、远程会议等领域，采用无线视频传输的优势在于信号传递的时效性强，最大程度上降低了双端或多端之间视频画面不同步的问题。但是这种传输模式也有自身的缺陷，例如会增加区域内骨干网络的运行负载，周边其他网络的通信质量也会因此受到干扰。因此，为了保证区域内大多数网络用户的用网体验，通信运营商往往会对无线视频传输的速率进行限制。一种常见的方法是将无线通信和有线通信相结合，在网络通信压力较小的情况下，允许无线视频传输；如果网络通信压力较大，则限制为有线通信，防止信道堵塞、保障通信畅通。

4 无线通信与有线通信融合后的现场调整

4.1 面向无线网络设计的调整

在互联网渗透到各行各业的背景下，为了保障通信稳定、防止信道串扰，在推进“双线”融合过程中要提前开展设计，既要满足整个无线网络系统的通信需求，同时又必须兼顾信号传输的时效性，以及信号本身的质量。常规的设计思路是在无线网络中设置一个检测节点，该节点可以实现对系统通信能力的实时检测。如果满足正常的通信需要，则按照预设指令完成通信；相反，如果通信能力低于系统的通信要求，则由PLC控制中心进行调整。例如在无线通信覆盖范围达不到无线网络通信要求的情况下，接入有线通信设备，实现无线通信网络的全覆盖。

4.2 面向无线网络运行的调整

在无线网络建成并运行后，随着技术的创新和需求的增长，不可避免会出现功能扩展的情况。为了支持新功能的实现，要求对既有的无线网络进行状态检测和动态调整。例如，在某次运行检测中，发现由于无线网络覆盖范围的增加，通信距离延长，导致通信质量下降，无法达到信号传输要求。这种情况下技术人员可以采用增加接入点、网关的方式，使更多的无线通信装置接入网络，形成更加密集、更加广泛的复合型通信网络，解决信号质量差的问题。

5 结束语

在5G技术即将全面普及的背景下，加快推进无线与有线通信融合，无论是保证通信速率还是提高信号质量，均有积极帮助。目前实现“双线”融合的技术方法有多种，例如基于适配器、通信协议、接入点以及视频信号的融合模式，在大量的实践中被证明切实可行。下一步要继续探究新型的融合方式，同时还要兼顾融合之后的通信质量、数据安全等问题，保障无线网络的稳定、可靠运行。