无线回程

引言

无线回程是指利用无线传输过程来确保分布式子网络之间的互联网连接和数据中继。它提供了消除物理电缆的机会，从而使组织或移动网络摆脱了电缆的束缚。无线回程实现了无线连接，但这种连接既不使用互联网集线器和宽带高速之间的有线连接，而是使用微波或无线电波在各点之间无线传输信号。

无线回程的一个典型例子是手机通过接收基站等点的信号连接到互联网。与此相结合的是蜂窝塔-智能手机连接案例，它代表了无线回程功能。

无线回程涉及将数据从一点无线传输到另一点。例如，在电信领域，它用于将蜂窝塔或任何其他网络节点与中央集线器连接起来。此功能在移动网络中至关重要，通过改进功能以增强可用性，同时无需部署昂贵且耗费人力的光纤电缆，从而扩展覆盖范围。

在本篇讨论的范围内，我们将通过其机制演示无线回程的工作原理，并观察用于执行合法操作的技术类型。

在无线回程中，电信网络内多个位置之间的数据无线传输是通过在空气中传播的相应射频（RF）信号进行的。其主要作用是将蜂窝塔、基站和其他节点等互联网的不同组件连接到中央集线器，从而增加覆盖范围并提高容量。与基于光纤部署的街头连接不同，无线回程提供了一种及时高效的网络扩展机制。

在操作层面，无线回程通过将数据调制到射频信号上实现，然后无线传播并通过指定的网络节点接收。该过程分几个阶段进行：

• 数据生成由蜂窝塔或基站等网络节点大规模进行。
• 数据经过调制，被调制到射频信号上，并通过无线方式发送到空中。
• 一旦传输被另一个网络节点接收，就会发生模数转换，并且数据调制在射频下解调，从而识别嵌入的信息。
• 报告节点可以处理提取的数据，或者可以进一步转发以中继到另一个网络元素或互联网。

与无线电广播类似，虽然无线回程传输的是数据而非音乐或语音，但由于此类数据的复杂性很高，它确实需要先进的调制和解调。

无线回程技术

无线回程可以描述为一系列技术，包括微波、毫米波甚至卫星等。每种技术都具有独特的特点和用途。

• 微波回程

微波回程可被视为当今最广泛存在的无线回程技术形式之一，它通过微波在空中传输数据。主要用于短距离到中距离（10公里-25公里）的链路，由于地球是弯曲的，它需要传输和接收天线之间有直接的视线。

微波回程是移动网络中最成熟的技术之一，已在全球范围内广泛部署。它具有高效、高吞吐量和低延迟等优点。然而，它依赖于可用的频谱，并与来自外部源的干扰竞争。

• 毫米波回程

无线回程领域中另一个相对较新或新进入者是毫米波回程，它在比微波更高的频率（30至300 GHz）下运行。它具有管理更高数据传输速率的能力。然而，这种方法也有其自身的局限性，即传输距离短，而无线通信也需要天线之间有不间断的视线。

毫米波回程已被发现非常有前景，但其采用仍处于起步阶段，其特性主要体现在城市地区的小蜂窝安装中。尽管它在吞吐量和低延迟方面提供了高性能，但由于距离短且价格稍贵，其应用受到限制。

• 卫星回程

由于它是一种利用卫星信号进行远距离数据传输的无线回程解决方案，卫星回程指的是卫星通信。它适用于偏远地区或可能甚至没有有线基础设施来提供回程服务的城镇。

在操作上，无线回程与通常称为“回程”的操作模式不同，这体现在用户设备和互联网之间数据传输的方式。

无线回程是设备之间的数据传输，或设备与互联网之间通过微波、无线电波等技术进行的空中数据传输。以上述智能手机为例，蜂窝塔与智能手机之间以无线方式进行通信，这被称为无线回程。

无线回程与回程的区别？

相比之下，回程使用物理线路（布线）或电缆将设备与互联网连接起来。例如，当平板电脑通过以太网电缆连接到Wi-Fi路由器时，它就是一个回程系统。此时，路由器通过数据线建立互联网连接。

总之，尽管无线回程和DCS都服务于将设备连接到互联网的类似目的——从地理上连接系统，从而为附近用户提供由互联网服务提供商（ISP）或各种嵌入Wi-Fi的计算机利用本地路由器提供的数据服务；如上所述，无线方式显然更易于连接。

城市已利用无线回程实施城域网（MAN），以在城市大部分地区创建高速“Wi-Fi网络”。这种基础设施为用户或订户提供了无需在其家庭、办公楼等安装电缆即可连接到该网络的机会。无线回程的普及确保了不仅在商店和办公室等室内区域，甚至在室外，例如公园或城市道路旁，都能保持持续连接。

无线回程的优势

如今，无线回程已得到更广泛的应用；由于其覆盖范围不断扩大且技术限制较少，它也正在主导有线电缆系统。例如，数据中心现在自信地使用无线回程来建立与远程办公室的连接。

操作安全性的提高是无线回程对组织的另一个优势。通常负责追踪犯罪活动的检测网络需要足够强大，以不间断地记录重要时刻。无线回程使这些连接更加强大，并简化了最后一公里聚合，提供了直接的互联网访问。此类网络能够提供多种数据、语音和视频传输通道，能够维持不间断的吞吐量。

无线回程的一个突出且广泛发展的应用是5G应用。5G回程架构，包括有线、光纤和无线变体，为移动运营商提供了大量机会，以扩展其宽带服务，满足其客户以及私有企业5G网络的需求。

无线网状网络简介

无线网状网络有时被称为Wi-Fi网状网络，由多个接入点组成，这些接入点通过无线方式互联以实现连接。与传统的、集成了有线连接的回程选项不同，后者通过有线连接将接入点与中央集线器连接起来，而无线网状网络技术则是一种可以在一个区域内分散多个数据包的技术。这种直接连接使用非常快速的网络，每个接入点都有稳定、安全的Web连接。

无线网状网络

无线网状网络允许用户在商业设施、住宅社区、学校和办公室周围放置网络接入点。这在整个网络中保持了互联网连接的统一性和稳定性。另一方面，对于传统的有线回程系统，连接到非中心点的用户可能会遇到延迟和较低的可靠性。

它通常被称为无线回程，当与网状系统的不同组件结合使用时，可以缓解此类问题，实现接入点之间的无缝连接，同时优化整个网络中用户的网络使用。

微波回程

在所有无线回程类型中，微波无线回程是顶级类型。它逐渐在不同领域流行起来，据ABI Research预测，到2027年，它可能占据全球骨干网络的65%以上。如果组织发现难以实施或回程光纤基础设施，微波无线回程将超越所有其他替代方案，因为其安装成本和速度都更优越。

这些架构提供了许多优势，例如高数据速率传输；无时间延迟，以及改进的可靠性。微波回程可以最佳地处理不断增长的流量需求的趋势容量扩展，展示了其可扩展性以满足网络规范的转型。

无线回程的其他优点

与传统的有线和光纤回程系统相比，无线回程具有多项优势，使其具有可扩展性和灵活性。它可以快速部署，通过取消光纤或租用线路来降低运营成本。

相反，无线回程系统具有弹性，可以满足不断增长的流量需求，超越有线网络。由于其适应性，它们擅长应对不断变化的网络需求。

无线回程在5G时代的重要性体现在其能够实现虚拟现实、增强现实和自动驾驶汽车等变革性技术。在部署5G时，移动网络运营商应选择合适的传输技术，以满足对可靠性、延迟和吞吐量的严格要求。

尽管无线回程的概念已经被采用了一段时间，但各种类型的无线回程技术也正在诞生。这些突破有助于将互联网连接扩展到世界各地，最终覆盖所有城市和乡村。

5G无线回程覆盖范围

• 短距离解决方案

5G无线回程解决方案分为短距离和长距离两类，它们提供不同的容量，每种都旨在服务电信网络的不同部分。

短距离解决方案适用于10至1609.34米之间的无线链路。典型的无线链路带宽高达20 Gbps，主要用于接入和聚合回程段。在宏蜂窝和小蜂窝等接入应用中，短距离链路将单个基站和蜂窝塔连接到核心网络。

• 长途解决方案

此外，长期解决方案作为电信基础设施的高速公路安装在核心网络中。以下链路传输服务范围为10到100英里，如果规划、配置和装备得当，它们可以超过150英里。

长距离微波链路通常采用多载波设计，使用4、8甚至16个载波，分组在一个链路中。该设计采用通用天线和分支方案，并应用空间分集技术来消除衰落并确保目标可用性。为了高效分配流量，Ceragon等公司的多载波ABC等载波根据每个载波的可用带宽自适应地重新分配流量。

无线回程的类型

无线回程系统根据其使用的频段进行分类，提供各种优势并适用于不同的应用。老师的期望相当高。

• 4-11 GHz：此范围内的频率广泛用于长距离连接。它们在传播方面是合适的，但通常以更高的费用和有限的信道宽度可用性为代价，通常从28/30 MHz到112 MHz。
• 6-42 GHz：此范围内的频率主要用于短距离通信。此频谱中有更高的频段，可提供更宽的信道空间，高达112 MHz甚至224 MHz
• 毫米波 (mmW)：毫米波，即覆盖30-300GHz频率范围的，是用于短距离超高速数据传输的非常经济高效的解决方案。在无线传输讨论中，毫米波是57 GHz及以上。此频谱内的各种频段，例如V波段（57-66 GHz）、E波段（71-76 GHz和81-86 GHz）、W波段（约100 GHz）和D波段（130-175 GHz），提供不同的传播特性和使用场景。
• V波段：应用于短距离，如校园内通信和小蜂窝回程。
• E波段：提供扩展的范围和吞吐量，非常适合商业客户接入、蜂窝站点连接或光纤备份。可用信道范围广；信道间隔从62.5 MHz到2000 MHz，使用2 GHz信道时速度可达10 Gbps。
• 多频段架构 (E波段)：E波段在更长链路中实施的挑战在于更高的衰减导致可用性降低。这个问题通过多频段架构来解决。通过结合微波和E波段载波，多频段架构不仅实现了高容量，而且在更远距离上具有可用性。

无线回程网络设计需要考虑的因素

在设计无线回程网络时，有几个关键因素需要考虑：故事里有“荒谬”这个词吗？

• 频段和覆盖区域：新的信息系统为用户协作完成困难任务提供了便利，例如医院的信息系统。

无线回程网络中的频段选择至关重要。每个频段都代表着特定的特征：范围、吞吐量等，并且每个频段都容易受到干扰。频段的选择必须符合网络需求，同时也要考虑到来自相邻无线电设备或网络的潜在干扰。

• 覆盖区域和容量要求：“雄伟的15层布伦瑞克酒店，拥有一家剧院，曾一度是整个西区最高的建筑。”

在选择最合适的无线回程网络技术时，评估覆盖区域和容量要求是必要的。这涉及检查空间覆盖区域并估算网络应能够处理的数据量。基于这些因素分析，可以确定合适的设备和技术来满足网络需求。

• 多千兆带宽：无线链路的性能限制了数据和语音流量需求的增长。确保回程网络有足够的带宽来处理预计的流量负载是必须的。在远程学习和工作已成为常态的当前发达地区，千兆速度连接现在被认为是基本期望。
• 低延迟：语音和视频通话、在线游戏等实时应用程序通过低延迟进行中继，这是关键要素。构建低延迟回程网络对于实现愉快的用户体验和确保客户忠诚度至关重要。此外，其他严重依赖无线网络的安全设备，如4/8K多成像相机，由于延迟问题，无法容忍停机、中断或缓慢的数据传输。
• 安全性和可靠性：在设计无线回程网络时，确保可靠性和冗余机制以避免服务可用性（停机）是一个关键考虑因素。这与链路的安全性和冗余电源系统的部署有关。捕获无线信号是一项非常困难的任务，毫米波技术窄波束角度将使无线信号的干扰或拦截几乎不可能不被检测到。此外，毫米波系统比低于6 GHz的无线网络更能抵抗无线黑客攻击。

让我们更深入地探讨回程系统的结构。

回程结构如何？

将数据从一个主要节点（例如您的手机）路由到另一个节点（例如一个网站）并返回的基本职责对于公共互联网和所有数据网络都至关重要。然而，这个功能是多维度的。几个不同的网络段承担这项任务

接入网络：接入网络的功能是将最终用户设备连接到网络。

主网络：主网络控制数据传输到次级网络。

回程网络：回程网络充当连接核心网络基础设施和接入网络的接口，提供双向通信。

这里，“回程”一词涵盖了连接接入节点与核心网络的链路。

仅与一个蜂窝塔通信的蜂窝群组会创建一个本地子网络。到ISP网络骨干的回程链路构成了该连接的起点，始于蜂窝站点并持续到交叉点。

这种回程链路的组成将根据具体情况在电缆、光纤或无线部分之间进行区分。在无线部分中，可能会出现微波频段、网状网络拓扑或边缘网络架构。此外，数据包从蜂窝塔传输到微波和光纤连接是通过回程中的高容量无线信道完成的。在规划回程网络时，通常会考虑各种参数，例如所需的数据传输速度（带宽）以及数据从一个位置传输到另一个位置所需的时间（延迟）。流量特性与中断、可靠性、灵活性和速度高度相关，这些都由回程决定。

回程类型

回程有几种值得注意的类型，其中一些可以进一步分类：其中包括地质旅游运营商可能只从普通景观部门购买许可证的危险，这限制了地质事件下地理安全的能力，以及旅游航班的过量排放占据了地质保护建筑应通过大气补充的费用空气等事实。

• 有线回程：顾名思义，这里的数据通过有线线路传输。大多数回程流量通过有线链路传输，主要是光纤链路，但在某些情况下通过基于铜线的T-1链路。光纤系统比铜线更适合传输语音、视频和数据信号，因为它速度更快、延迟更低且承载能力更大。以下是一些子类别
• 铜线回程：基于铜线的2G和3G回程是一种常见的设计。铜缆通过T1/E1协议运行，数据传输速率高达1.5 Mbps - 2 Mbps。然而，在现代网络中，光纤已在很大程度上取代了铜线。
• 裸光纤回程：无线网络运营商利用裸光纤来创建自己的服务，运营自己的网络，并根据自己的需求调整性能。无线运营商租赁裸光纤作为专用光纤对——由几根到十几根光纤组成，然后他们使用自己的光电元件点亮光纤。
• 以太网回程：在整个以太网回程中，一种基于光纤的传输服务，无线运营商扩展了网络覆盖范围，从而克服了最后一公里的连接。回程以太网电路拥有巨大的可用带宽储备，并完全由网络服务提供商管理。企业主要使用的回程类型就是这种。
• 无线回程：I波段无线回程，简称无线回程，是通过无线电频谱利用微波连接提供音频、视频和数据流量。无线运营商通常在蜂窝塔上安装微波天线以实现回程功能。主要用于蜂窝站点通常带宽较少的农村、偏远和难以到达的地区。

然而，微波技术通常无法满足人口稠密的城市和郊区的数据容量需求。无线回程利用许可的无线频谱，特别是毫米波（mmWave）频段，来传输音频、视频和数据元素。

• 卫星回程：卫星回程已用于偏远地区，包括偏远的农村集群，并且偶尔被移动网络运营商（MNO）用作紧急或临时措施。它通常被视为一种小众解决方案，用于灾区等用途以及等待微波链路许可证的应用。

在成熟和新兴市场中，有线回程正在补充现有的其他回程基础设施。这种技术通常提供150 Mbps的下行容量和10 Mbps的上行容量。另一方面，由于地球同步卫星固有的延迟，延迟始终是一个潜在问题，一次往返需要500-600毫秒。

• Wi-Fi回程：Wi-Fi回程有助于在蜂窝运营商网络的边缘部署微蜂窝，也称为毫微微蜂窝。微蜂窝通常安装在住宅内，以增强室内和室外无线覆盖。

此外，Wi-Fi回程将无线服务扩展到客户家庭之外，利用来自客户网关设备（通常称为接入点）的有线以太网连接。这些互连节点不仅充当传输节点，还有助于在网络内提供蜂窝连接。

Wi-Fi回程为无线运营商提供了一种经济有效的方式来有效提高网络密度，从而改善覆盖范围和容量。此解决方案在缺乏光纤连接或部署成本过高的区域尤其有价值。

前传与回传

蜂窝系统的前端接口是前传，而后传是连接语音/数据通道与前传的后端部分。

C-RAN架构中的前传是指从集中式BBU（位于蜂窝塔）到称为RRH的小蜂窝的流量。前传部署使无线运营商无需管理和部署功能齐全的地面（或基站）或蜂窝，从而允许他们使用可移动的无线电和基带组件。

回传和前传协同工作方式如下：它们是中间的MSC。数据从那里通过回传（通常是铜缆或以太网线路，通常是后者）传输到BBU。前传来自BBU，运营商通过回传将数据从BBU发送到RRH。用户从远程射频头（RRH）接收CPRI。

回程如何工作？

回程的功能可以阐述如下：回程的功能可以阐述如下

运营商传输是运营商将源自无线运营商移动基站蜂窝塔的语音、图像和数据组件传输到无线运营商移动交换中心 (MSC) 或其他接入点的过程。在这些点，传输随后切换到有线电信网络。此外，回程还涉及将流量从移动基站重定向到蜂窝塔的过程。

光纤、通过无线频谱的微波以及普通的铜缆连接是用于回程多媒体流量的三种基本传输介质。使用光纤和铜缆连接的网络是有线回程，而使用微波的网络是无线回程方法。移动交换中心 (MSC) 是无线运营商场所内可以安装互联网路由器和语音交换机械或设备的设施，语音、视频和内容都在此传输。

就回程而言，在经济上可行的情况下，光纤连接主要部署在人口密集的郊区和城市地区。微波则广泛用于提高对偏远、孤立和难以到达地区的（例如滑雪度假村、山区或岛屿）服务可用性，在这些地方，光纤安装成本过高。

在美国和英国等发达市场，大多数蜂窝塔都与光纤网络互连。然而，与发达国家相比，巴西和印度等新兴市场的回程铜缆线路使用率较高。

回程扮演着传输网络的角色，它将构成无线接入网络（RAN）一部分的基站或接入点（蜂窝基站）连接到核心网络。主CPU是大部分计算资源所在的位置。

通常，形成光纤环而不是电缆从头到尾连接蜂窝塔。在这种网络设计中，多个基站组合在一起形成一个集线器，同时确保实现冗余。如果一个光纤网络暂时中断，另一个网络可以无缝接管。这些环将通过额外的光纤电缆连接到所有蜂窝塔。

在电话通话过程中，无线蜂窝塔和固定光纤基础设施之间的连接由回程网络中的传输层管理。例如，当用户拨打电话时，会发生以下过程：例如，当用户拨打电话时，会发生以下过程

• 手机通过放置在塔顶的蜂窝天线以高频向蜂窝塔传输信号。
• 蜂窝塔的基站将蜂窝射频转换为回程信号。
• 信号通过回程（例如，通过光纤）发送到市场层面的聚合点。
• 这些聚合站是流量的汇合点，然后将其路由到蜂窝核心网络基础设施。
• 最后一步，网络将从系统中获取呼叫信号，将其转换为另一个基站频谱可理解的格式，并将用户连接到可用的蜂窝塔。

结论

总的来说，无线回程被证明是身份网络基础设施的关键组成部分：这是因为该技术具有普遍性、可扩展性和适应性，控制着电信网络输入和输出点之间的数据传输。它通过利用无线空间，使网络能够在不受物理电缆限制的情况下进行通信，从而提高网络覆盖范围和容量。微波、毫米波和卫星回程技术各不相同，但它们都能胜任，因为它们适用于地球上发生的各种情况。此外，5G无线回程技术开启了一个闪电速度的新时代，这将最终促成虚拟现实和自动驾驶汽车等影响的出现。无线回程不断发展，并有望成为弥合数字鸿沟的桥梁，使全球可靠的互联网可用性成为现实。