作者：趙虎

    隨著計算機網絡的迅速發展，網上教學、實時圖像（音頻）遠程教學、可視電話會議、大匯考實時圖像監控治理、校園網絡資源共享等已成為教學的必然趨勢。

    而目前大部分學校又缺少自身的寬帶網絡。微波擴頻技術的出現解決了這一難題。他因傳輸速率高、受外界干擾小、便于為計算機網絡提供物理接口信道等特點而得到日益廣泛的應用，并且在教學寬帶無線網絡建設中，成本低廉、建網靈活、學校可獨立建網，多個學校可聯網，區、地、市、省可建以太網。

    1  微波擴頻技術

    1．1擴頻技術簡介

    擴頻技術（SPReadSpectrumTechnology）是指用來傳輸信息的射頻信號帶寬遠遠大于信息本身帶寬的一種通信方式。在微波擴頻無線教學網絡中使用最多的是DS（直接序列）和FH（跳頻）方式。

    （1）直接序列調制系統所謂直接序列（DS）調制擴頻，就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發端擴展信號的頻譜。擴頻信號采用相移鍵控調制后由天線發射出去。在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始信號。早期按此技術的微波無線教學網絡一般采用QPSK調制，以提供更大的增益，且對某些類型的干擾不敏感。現在采用的補充代碼鍵控CCK調制，實質上也是單載波正交相移鍵控（QPSK）。

    （2）跳頻系統所謂跳頻（FH），就是用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調制，使載波頻率不斷地跳變。在收端，用相同的本地擴頻碼發生器去控制本地頻率合成器，使其輸出的跳頻信號能在混頻器中與接收信號差額出固定的中頻信號，然后經中頻帶通濾波器及信息解調器輸出恢復的信息。按此技術的微波無線教學網絡一般采用GFSK調制，以降低潛在的干擾。

    1．2微波擴頻的工作方式

    以直擴為例。微波無線教學網絡中的擴頻多采用（N，k）擴頻，即用2k條長度為N的PN碼去表示k位信息。用得最多的是（N，1），即用2條長度為N的PN碼去對應1位信息的2種狀態。例如說“1”用11100110，而“0”用00011001去代替，而在接收機處只要收到的序列是11100110就恢復“1”，收到的序列是00011001就恢復“0”。當然，為了能區分不同的用戶，還有同步多址及抗干擾能力等其他設計因素，實際采用的可能是比較復雜的序列。這些碼序列最重要的特性是他具有近似于隨機噪聲的性能，因為在信息傳輸中各種信號之間的差別越大越好。這樣任意2個信號不輕易混淆，相互間不易發生干擾。理想的傳輸信息的信號同的兩段噪聲來比較都不會完全相似。用他們來表示2種信號，其差別性就最大。

    解擴的方式可分模擬解擴和數字解擴2類。數字解擴主要采用擴頻專用集成電路（ASIC）等。ASIC電路是在基帶對擴頻信號進行數字處理，他對輸入的基帶擴頻信號進行匹配濾波，一旦輸入信號與數字匹配濾波器的參考碼（PN碼）相匹配時，就可以恢復出1位傳輸的數字信號。而模擬解擴大多采用聲表面波（SAW）器件，是在中頻對擴頻信號進行模擬處理。主要是SAW抽頭延遲線和SAW卷積器。

    1．3微波擴頻的技術特點

    用2．4GHz微波作傳輸媒介，以先進的直序擴展頻譜（DSSS）或跳頻（FH）方式發射信號。室外利用全向天線可覆蓋10km左右的半徑范圍，室內全向可覆蓋最大半徑為100m的范圍。電波能穿透幾層墻或2層樓的混凝土樓板。擴頻微波與常規微波相比：他的頻點問題好處理；價格比較便宜。另外還具有以下幾個特點：傳輸速率高（可為2～22 Mb／s或更高）、發射功率小（一般≤100 mW）、帶寬較高；抗噪聲和干擾能力強，能與傳統的調制方式共用頻段；抗衰落能力和抗多徑干擾能力強，信息傳輸可靠性高；可以采用碼分復用實現多址通信。用戶可以使用相同的通信頻率，只要設置不同的標識碼ID，就可以產生不同的偽隨機碼來控制擴頻調制，即能做到同時通信時互不干擾。易于多媒體通信組網，可以傳送語音、傳真、數據和圖像等綜合業務。由此可見，微波擴頻合理地解決了校園建網的干擾、寬帶、選址和組網等問題。因此非常適合學校及相關單位建網。

    2  組網方式

    主要闡述微波直接序列擴頻技術的802．11b無線局域網在組建教學網絡中的應用模式。

    2．1運行環境

    該網絡是采用載波偵聽多路訪問／沖突避免媒介訪問協議，遵從IEEE802．3和802．11b協議標準。和目前的幾種主流網絡操作系統完全兼容，用戶已有的網絡軟件可以無修改地在無線網上運行。可運行于MSDOS3．1以上的版本及Windows環境、TCP／ip協議。

    2．2接入方式

    微波擴頻無線教學網絡按接入方式分為點對點、點對多點、蜂窩3種。根據建網的不同要求，可選擇不同的接入方式。點對點方式一般指連接的雙方用無線網卡相連。采用點對點方式的微波擴頻系統主要使用802．11b協議。一般通信速率為10Mb／s左右。其應用場合：為連接兩點間提供專用可靠的通信信道，且要求通信速率較高。一般可以最多連接256臺PC。點對多點方式是指微波擴頻系統含一個中心站和若干分布接入點，若干分布接入點以競爭方式或固定分配方式分享中心站提供的總信道帶寬。主要使用802．11b協議。系統各分布接入點所分享的帶寬一般為1Mb／s左右（總帶寬一般為11Mb／s或更高）。其應用場合為：需組建一微波擴頻通信網絡，包括一個信息中心站和若干個分支接入點，分支接入點通過一條速率要求不高的通信信道（＜1 Mb／s訪問中心站，并通過中心站訪問到其他分支接入站。連接方法：插上無線網卡的PC需要有接入點（AP）與另一臺PC連接，一般可以連接1 000臺左右的PC。蜂窩方式采用無連接的健壯協議。頻帶一般為800～900 MHz，數據傳輸速率一般低于1 Mb／s。應用場合：為滿足移動用戶的需求，采用移動蜂窩網接入方式組建無線局域網，各站點之間的通信是通過基站接入、數據交換方式來實現互連的。各移動站不僅可以通過交換中心自行組網，還可以通過廣域網與遠地站點組建自己的工作網絡。

    3  網絡優勢

    采用微波擴頻無線教學網絡，可迅速建立小型或重型的校區網絡，若是有已經建成的校園網絡，可增加網絡的覆蓋面，以便在任何地點訪問網絡資源。其優勢如下：

    （1）校際之間的聯網。微波擴頻無線教學網絡可免布線的煩惱，對于學校數量多的高校區，采用無線網絡方案，可實現校際間的資源共享和信息交流，為廣大師生提供一個高效率的教學和科研環境。

    （2）互聯網接入。微波擴頻無線教學網絡可以將多個學校的網絡中心與中國教科網連接。這樣可以為各學校提供價格合理的寬帶互聯網絡接入，滿足師生迫切需要上網來實時獲取信息的需要，同時可以為學生提供遠程學習的機會。

    （3）為學生和員工提供移動網絡服務。使用微波擴頻無線教學網絡后，學校的教職員工和學生只要將自己的便攜式計算機配備上無線網卡，可隨時隨地地使用學校配備互聯網接入、圖書館信息資料共享等服務設施，這給科研和教學提供了極大的方便。

    （4）對于臨時教學活動提供靈活方便的服務。對于經常需要交換信息的計算機，采用微波擴頻無線網絡后，將不必再復制粘貼拷貝或是交換機器，只要安裝上無線網卡，就可以實現資源共享。這樣，同一間教室，可以教學很多門學科，不必再像今天這樣下課后學生人潮涌動了。

    （5）在一些歷史悠久的大學里都有值得珍惜和保護的歷史建筑，而這些建筑一般都仍然在使用，是校園通信網需覆蓋的地方。

    （6）實現遠程實時圖像（音頻）教學、可視電話會議，數據雙向交換等。

    4  結語

    無線網絡（即可以混傳語音、視頻和數據的統一無線平臺）將在今后的信息訪問方面占主導地位，因此微波擴頻無線教學網絡有著很好的發展前景。盡管現在出現了新的無線局域網標準，如802．11a和802．11g，采用先進的OFDM技術，但由于他們的產品價格比較昂貴，技術也不像802．11b（以擴頻技術為基礎）那樣成熟，在目前的情況下，還不可能大規模使用，因此采用DS（直接序列）技術的802．11b標準的無線網絡產品依然處于主流地位。而且由于和802．11g工作在同一頻段，也易于未來向802．11g網絡的升級。