衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用

WiFi通常被用來為用戶提供最后一公里的IP鏈接。這一經(jīng)由衛(wèi)星的IP提供方式，目前已廣泛地部署。衛(wèi)星和WiFi這兩種技術(shù)在“盒外”兼容，不需要特殊的操作或特殊的配置。因?yàn)榻�立了基本的兼容，兩種技術(shù)的結(jié)合可使雙方利益得到最大化。這樣就能夠?qū)嵤┻@種經(jīng)過仔細(xì)挑選的、非常適合衛(wèi)星和WiFi長(zhǎng)處的應(yīng)用了。

衛(wèi)星與WiFi集成的主要應(yīng)用：寬帶應(yīng)用：為沒有DSL或電纜業(yè)務(wù)的用戶提供寬帶因特網(wǎng)接入業(yè)務(wù)；遠(yuǎn)程“熱點(diǎn)”(Hot-Spots)：為沒有與地面因特網(wǎng)鏈接的移動(dòng)用戶和臨時(shí)用戶提供寬帶因特網(wǎng)接入業(yè)務(wù)。

這兩種應(yīng)用分別代表了固定和移動(dòng)市場(chǎng)。兩種應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施相似：一套提供因特網(wǎng)鏈接的衛(wèi)星VSAT終端和一套當(dāng)?shù)責(zé)o線局域網(wǎng)。這些設(shè)施允許多個(gè)用戶接入VSAT提供的業(yè)務(wù)。

任何尋求開發(fā)衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用的業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)，需要考慮3個(gè)關(guān)鍵問題：使所服務(wù)的用戶對(duì)象數(shù)量最大化；使服務(wù)于這些用戶的設(shè)施成本最小化；保證這一機(jī)會(huì)具有產(chǎn)生收益的能力。

1 衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用

衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用能啟動(dòng)應(yīng)用單個(gè)技術(shù)不能提供很好服務(wù)的新型市場(chǎng)。

(1)衛(wèi)星允許WiFi“熱點(diǎn)”配置在地面因特網(wǎng)鏈接因價(jià)格或根本就達(dá)不到的地方；

(2)WiFi能降低衛(wèi)星方案每個(gè)用戶的成本，進(jìn)入更多的對(duì)價(jià)格敏感的市場(chǎng)，這些市場(chǎng)的傳統(tǒng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)價(jià)格昂貴。

1.1 衛(wèi)星因“熱點(diǎn)”而獲益

WiFi業(yè)務(wù)提供商配置的“熱點(diǎn)”通常使用DSL、光纜或租借線路連接至因特網(wǎng)“熱點(diǎn)”。衛(wèi)星能允許“熱點(diǎn)”在沒有地面網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)提供業(yè)務(wù)。

(1)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所：位于山地的滑雪場(chǎng)等，通常沒有DSL或光纜；

(2)渡假勝地：這是一個(gè)有吸引力的產(chǎn)業(yè)，通常位于遠(yuǎn)程地區(qū)，不能與地面網(wǎng)絡(luò)鏈接。此外，光纜和電纜的安裝影響環(huán)境。使用衛(wèi)星鏈接能提供對(duì)環(huán)境更友好的方案；

(3)特別事件：用于短期事件，電纜的安裝可能比事件的經(jīng)歷過程要長(zhǎng)。臨時(shí)應(yīng)用的例子包括音樂會(huì)、體育事件或應(yīng)急業(yè)務(wù)。

衛(wèi)星在廣闊的覆蓋范圍內(nèi)提供了相同的業(yè)務(wù)。因?yàn)檫@一原因，衛(wèi)星技術(shù)為海上艦船提供通信服務(wù)已有很長(zhǎng)的時(shí)間了。VSAT能夠在移動(dòng)的艦船上建立“熱點(diǎn)”。

(1)艦船：巡航的海員們可在甲板上進(jìn)行移動(dòng)通話；

(2)貨車：在旅途上可用電子郵件進(jìn)行聯(lián)絡(luò)；

(3)火車：這在技術(shù)上更困難，因?yàn)榕灤�不用過隧道。讓旅客們不必忍受長(zhǎng)途的折磨，這是一個(gè)誘人的市場(chǎng)。加拿大已經(jīng)在某些鐵路沿線配置了此業(yè)務(wù)。

貨車和火車尤其有意思。條件優(yōu)裕的商人們?cè)诼飞戏浅Ｔ敢馐褂么_實(shí)保證生意不被延誤的業(yè)務(wù)，關(guān)鍵是這些管理設(shè)備的成本必須物有所值。

衛(wèi)星的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在于廣播應(yīng)用。沒有數(shù)量限制的觀眾能夠接收單一發(fā)射。衛(wèi)星能夠比地面設(shè)施更有效地交付廣播內(nèi)容至WiFi“熱點(diǎn)”。

(1)音視頻流媒體：新聞、體育或音樂會(huì)能流暢地傳輸至“熱點(diǎn)”客戶。WiFi用戶能夠在咖啡館中一邊喝著卡布奇諾，一邊看著網(wǎng)球、足球、高爾夫球；

(2)“熱點(diǎn)”定制內(nèi)容：航空“熱點(diǎn)”能提供飛行和天氣信息給備有WiFi設(shè)備的旅客。

1.2 WiFi為衛(wèi)星寬帶帶來益處

與每個(gè)用戶都配置衛(wèi)星終端相比較，衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用對(duì)于終端用戶來說降低了交付業(yè)務(wù)的成本。這一更低成本方案能讓衛(wèi)星業(yè)務(wù)與WiFi的集成技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)衛(wèi)星方式過于昂貴的領(lǐng)域。主要的應(yīng)用是對(duì)農(nóng)村地區(qū)提供寬帶接入。

基于衛(wèi)星的技術(shù)在農(nóng)村寬帶市場(chǎng)中沒能成功的主要原因是成本太高。農(nóng)村地區(qū)寬帶市場(chǎng)的每個(gè)用戶，要求明顯降低安裝和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。鏈接到因特網(wǎng)的衛(wèi)星VSAT，加上當(dāng)?shù)亟尤氲亩鄠�(gè)WiFi用戶，能夠降低市場(chǎng)所要求的每個(gè)用戶的費(fèi)用。

在這種配置中，作為因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的VSAT通過衛(wèi)星提供了從當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)到因特網(wǎng)的鏈接功能。一個(gè)當(dāng)?shù)責(zé)o線局域網(wǎng)允許一組用戶共享這一衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)。

降低成本的關(guān)鍵因素是：

(1)使用低成本設(shè)備：開放標(biāo)準(zhǔn)的制式設(shè)備，產(chǎn)生了大量的產(chǎn)品。相比于傳統(tǒng)的WiFi應(yīng)用，使用802.11b設(shè)備極大地降低了設(shè)備成本；

(2)每個(gè)網(wǎng)關(guān)的用戶數(shù)量最大化：更大的用戶存儲(chǔ)區(qū)降低了每個(gè)用戶的設(shè)備成本。用戶基本面的擴(kuò)大也比單個(gè)鏈接時(shí)更加有效。關(guān)鍵問題是拓展WiFi設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，以便單個(gè)VSAT服務(wù)所有的村莊。

農(nóng)村電話的發(fā)展是上個(gè)世紀(jì)90年代衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)，所得出的結(jié)論是VSAT+無繩電話是最好的農(nóng)村應(yīng)用。農(nóng)村人口一般分布在村莊及周邊，在1~5km的范圍內(nèi)。一個(gè)使用無線當(dāng)?shù)丨h(huán)網(wǎng)方案用于最后一公里鏈接的VSAT能為整個(gè)村莊提供業(yè)務(wù)。無繩電話在河流附近等電纜架設(shè)有困難的地方具有優(yōu)勢(shì)，可提供更穩(wěn)定的鏈接。這一產(chǎn)業(yè)方案發(fā)展到了一套VSAT、一套無線當(dāng)?shù)丨h(huán)網(wǎng)基站、一套完全安裝在一根10m柱子上的太陽能系統(tǒng)的集成方案。此方案容易安裝，克服了建筑物的障礙，也很安全。農(nóng)村寬帶提供商能夠容易地使用VSAT和802.11b接入點(diǎn)這一方式。

2 技術(shù)問題

2.1 擴(kuò)大覆蓋范圍

標(biāo)準(zhǔn)的802.11b使用制式設(shè)備可提供室外200~400m的范圍。這一范圍可通過提高發(fā)射機(jī)的功率和換一個(gè)高增益天線而得到擴(kuò)大。

最大的范圍受發(fā)射功率(EIRP)的限制。各類管理機(jī)構(gòu)限制了2.3GHz波段使用802.11b進(jìn)行發(fā)射的功率水平。這些限制顯示在表1中。

表1 發(fā)射功率限制

制式設(shè)備的典型的功率如下。

超過100mW的放大器并不實(shí)用，這是因?yàn)榈彤a(chǎn)量而導(dǎo)致折價(jià)格增高。需要擴(kuò)大覆蓋范圍時(shí)，建議使用更高增益的天線，以保證成本不致太高。好的同向天線、八木天線和碟型天線只有100美元或更低。

2.1.1 更高功率的發(fā)射機(jī)

大多數(shù)802.11b卡和接入點(diǎn)使用的是輸出功率為40mW的設(shè)備。這一功率可推廣到接入點(diǎn)的所有范圍。值得注意的是，一個(gè)節(jié)點(diǎn)更高功率放射機(jī)可提高節(jié)點(diǎn)的發(fā)射能力，卻并不有助于接收能力。在這種情況下，接收機(jī)的靈敏度成為限制因素。

高功率發(fā)射機(jī)的要點(diǎn)如下。

(1)安裝：高功卡或接入點(diǎn)不比低功率方案需要更多的安裝。更高增益的發(fā)射機(jī)也能放大標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)輸出；

(2)成本：高功率WiFi設(shè)備一般是標(biāo)準(zhǔn)WiFi設(shè)備價(jià)格的2~3倍；

(3)功耗：在太陽能應(yīng)用等低功率的條件下，更高功率發(fā)射機(jī)要求更多的直流功率輸入；

(4)使用更高功率發(fā)射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是容易安裝和搬動(dòng)，但需要增加開銷和功耗。

2.1.2 外部天線

外部天線可以用來提高WiFi節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率。不同類型的天線能提供不同的特性。

(1)各向同性天線(Isotropic)：在三維上的幅射功率均相等。同向天線沒有增益，常用于其它類型天線的比較參考。沒外接天線的筆記本卡使用的就是同向天線；

(2)全向天線(Omni Directional)：幅射功率在二維度上形成兩個(gè)圈。這是最普通的外接天線類型，大多數(shù)的接入點(diǎn)和PCI卡使用就是小型全向天線。全向天線通常用于中心網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，讓用戶能在任何角度接入網(wǎng)絡(luò)；

(3)定向天線(Directional antenna)：以非常窄的電波提供高增益。此類天線必須仔細(xì)地對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，應(yīng)用在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)處。碟型天線(Dish)和八木天線是兩種常用的定向天線，很容易獲得高達(dá)24dB的增益。

使用外部天線時(shí)，讓W(xué)iFi設(shè)備與天線的電纜損耗降至最小很重要。使用質(zhì)量較差的電纜時(shí)，損耗3dB的情況非常容易出現(xiàn)。應(yīng)該使用低損耗電纜，然而高質(zhì)量電纜的價(jià)格又高。降低損耗的另一種方法是盡可能地將電纜長(zhǎng)度限制在1m之內(nèi)，這樣需要將接入點(diǎn)安裝在塔頂。長(zhǎng)電纜盡可能地使用在以太網(wǎng)或USB電纜等對(duì)損耗不敏感的情況下。

2.1.3 覆蓋范圍的性能

根據(jù)數(shù)據(jù)速率和功率發(fā)射的限制條件，很容易就能夠?qū)Ⅻc(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍拓展1~5km。配備了外部天線的標(biāo)準(zhǔn)WiFi設(shè)備很容易就實(shí)現(xiàn)這些距離。

典型的最大化的性能：

(1)在11Mbit/s時(shí)，EMEA的限制范圍是800~1200m；

(2)在2Mbit/s時(shí)，EMEA的限制范圍高達(dá)2.5km；

(3)在11Mbit/s時(shí)，US的限制范圍是7~10km。

實(shí)際所達(dá)到的覆蓋范圍取決于幾個(gè)不定因素，包括干擾、鏈路邊際、阻塞、天線精確定位，以及接收機(jī)的靈敏度。

考慮覆蓋范圍大的天線而不是功率強(qiáng)大的天線，這種出發(fā)點(diǎn)是對(duì)的。更廣覆蓋范圍要求天線安裝位置高，以防止來自建筑物、山、樹的阻塞和干擾。而高塔比WiFi設(shè)備自身要昂貴許多。

2.1.4 網(wǎng)狀技術(shù)

在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)用戶能與接入點(diǎn)進(jìn)行通信，也能直接與其他用戶進(jìn)行通信。如果用戶出了覆蓋區(qū)，還可通過中間用戶鏈接至接入點(diǎn)。

這種不需要借助更高功率或外接天線就能拓展網(wǎng)絡(luò)的方式具有優(yōu)勢(shì)。其限制條件是在形成傳遞鏈的不同用戶間必須是直線視距，如果一個(gè)中間終端出現(xiàn)了故障，那么所有通過這個(gè)終端的其它用戶都將斷線。實(shí)際上，從任何用戶或接入點(diǎn)“跳”的數(shù)量應(yīng)該保持在三“跳”。

網(wǎng)狀產(chǎn)品尚未普遍地提供，但可“免費(fèi)”進(jìn)行覆蓋范圍的擴(kuò)展。

2.2 用戶管理

為了保證用戶對(duì)服務(wù)付費(fèi)，無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商必須有控制用戶接入網(wǎng)絡(luò)的辦法。這一任務(wù)通常通過用戶管理系統(tǒng)來完成，該系統(tǒng)能夠提供AAA功能。

2.2.1 基于社區(qū)的方案

社區(qū)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是用戶長(zhǎng)期按月付費(fèi)。這一方案的目的主要是為了防止非當(dāng)?shù)責(zé)o線社區(qū)成員用戶的接入，而不是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的計(jì)費(fèi)方式。在農(nóng)村地區(qū)，地理環(huán)境和遠(yuǎn)程特性都能有效地保護(hù)沒有得到認(rèn)證的用戶。使用許多接入點(diǎn)已有的WEP或WPA加密或者M(jìn)AC地址限制等安全特征功能，能夠?qū)嵤┖?jiǎn)單的接入控制。也相對(duì)容易就可以看見未經(jīng)認(rèn)證的用戶是否在系統(tǒng)上。這些并不是最安全的方式，只是成本要求低或根本就沒有，而且不需要特殊的技術(shù)技能就能實(shí)施。

基于更大社區(qū)的網(wǎng)絡(luò)，通常實(shí)施的是入網(wǎng)門戶方案。入網(wǎng)門戶方案改發(fā)了用戶至登錄頁面的內(nèi)容。一旦用戶登錄并得到認(rèn)證，就可接入至因特網(wǎng)。這一方案的優(yōu)勢(shì)在于依賴更高層次來接供接入控制，WEP/WPA的功能就可放棄了，并簡(jiǎn)化了用戶和接入點(diǎn)的兼容性和配置。

為了保證可用的通流量，單一信道的用戶的最大數(shù)量應(yīng)該不超過20~30個(gè)。如果接入點(diǎn)的可用覆蓋范圍為2.5km，就相當(dāng)于每公里1~1.5的用戶密度。

2.2.2 微型ISP或“熱點(diǎn)”

“熱點(diǎn)”的特點(diǎn)是能夠更好地控制因許多用戶同時(shí)使用而形成的信號(hào)不穩(wěn)定，以及嚴(yán)格的控制接入。通常用戶會(huì)為了使用數(shù)個(gè)小時(shí)而臨時(shí)付費(fèi)，系統(tǒng)必須能夠迅速地認(rèn)證新用戶。像D-Link的“熱點(diǎn)”網(wǎng)關(guān)這樣的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，為臨時(shí)“熱點(diǎn)”用戶產(chǎn)生用戶名和口令提供了簡(jiǎn)單方案。這種模式特別適合機(jī)場(chǎng)、旅館、度假勝地和特別事件等臨時(shí)應(yīng)用，以及并不經(jīng)常應(yīng)用“熱點(diǎn)”的人們。

2.2.3 多站點(diǎn)服務(wù)提供商

多站點(diǎn)的“熱點(diǎn)”應(yīng)用要求更復(fù)雜的方式，這種方式的用戶經(jīng)常訪問“熱點(diǎn)”。需要建立一個(gè)中心用戶數(shù)據(jù)庫，以使能讓遠(yuǎn)程“熱點(diǎn)”的認(rèn)證得到接入。由于支持更廣泛的服務(wù)器和用戶，RADIU系統(tǒng)時(shí)常應(yīng)用于這種通信方式。一旦用戶接入“熱點(diǎn)”，他們的鏈接就直接出現(xiàn)在登錄屏上。當(dāng)?shù)亟尤朦c(diǎn)與中央RADIUS服務(wù)器進(jìn)行聯(lián)系認(rèn)證。如果登錄成功，用戶就被認(rèn)定已接入網(wǎng)絡(luò)。

3 特殊應(yīng)用

可以預(yù)見，許多衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用的應(yīng)用被人們用于特殊市場(chǎng)。也許其中每個(gè)市場(chǎng)很小，但整體上看它們卻代表了收益和增長(zhǎng)的真正機(jī)會(huì)。

3.1 捆綁業(yè)務(wù)

固定業(yè)務(wù)能從捆綁因特網(wǎng)的其它業(yè)務(wù)中獲利。單獨(dú)的因特網(wǎng)接入的提供，能產(chǎn)生豐厚的收益來補(bǔ)償設(shè)施的成本。在某些與因特網(wǎng)接入的捆綁業(yè)務(wù)中，可以提供足夠多的額外收益來證明方案的正確性。

與因特網(wǎng)接入捆綁的最顯而易見的例子是話音業(yè)務(wù)。IP電話能讓一個(gè)單獨(dú)的基于IP的WiFi網(wǎng)絡(luò)既能提供因特網(wǎng)業(yè)務(wù)，又能提供話音業(yè)務(wù)。因?yàn)閃iFi設(shè)備比傳統(tǒng)的WLL的成本要低，也就有使用VoIP+WiFi的純農(nóng)村電話的案例。

此網(wǎng)絡(luò)也能用來交付視頻和音頻的流媒體內(nèi)容。這些內(nèi)容包括國(guó)際新聞、地區(qū)內(nèi)容、天氣預(yù)報(bào)，或者針對(duì)合適用戶群的農(nóng)訊、漁訊報(bào)告。

3.2 網(wǎng)吧+寬帶接入

許多發(fā)展中國(guó)家的網(wǎng)吧使用VSAT來提供經(jīng)由衛(wèi)星的因特網(wǎng)鏈接。這種網(wǎng)吧能通過使用WiFi網(wǎng)絡(luò)提供因特網(wǎng)接入至當(dāng)?shù)貥I(yè)務(wù)而獲取額外的收益。因?yàn)椴恍枰�在建筑物間架設(shè)電纜，因此無線接入比有線接入具有優(yōu)越性。而架設(shè)電纜有可能得不到批準(zhǔn)，甚至在架設(shè)完成后，仍會(huì)遭到盜竊或毀壞。在這些情況下，無線較傳統(tǒng)的有線方式更具安全性。

WiFi分發(fā)網(wǎng)絡(luò)也能通過無線鏈接至VSAT中心站，而讓網(wǎng)吧拓展至臨近的村鎮(zhèn)。

預(yù)計(jì)無線用戶的數(shù)量不大，不會(huì)經(jīng)常地變動(dòng)，因此簡(jiǎn)單的安全和管理方式是合適的。

3.3 特別事件

衛(wèi)星新聞采集(SNG)時(shí)常用來提供特別事件的電視覆蓋，包括體育、音樂會(huì)或突發(fā)新聞事件，為衛(wèi)星提供視頻上行，因?yàn)闉榕R時(shí)使用而安裝地面設(shè)施并不現(xiàn)實(shí)。在特別事件中，時(shí)常還需要因特網(wǎng)鏈接。配有WiFi的已有衛(wèi)星鏈接，能為因特網(wǎng)接入提供臨時(shí)“熱點(diǎn)”。

因?yàn)橛脩舻呐R時(shí)性，WiFi是此類應(yīng)用的最佳選擇。備有WiFi功能PDA的臨時(shí)用戶能在休息時(shí)檢查電子郵件。配有筆記本電腦的記者們能近似實(shí)時(shí)地記錄新聞。這些用戶代表著更高一些的收益，他們也非常愿意為其網(wǎng)絡(luò)的接入付費(fèi)。

必須建立用戶管理系統(tǒng)來接收信息卡和其它付費(fèi)方式。一個(gè)集成的熱點(diǎn)網(wǎng)關(guān)就很理想，這是因?yàn)椴⒉恍枰�更多的操作�?/p>

3.4 加入已有網(wǎng)絡(luò)

WiFi能用來為已有的VSAT網(wǎng)絡(luò)提供更多的功能。這一方式通過利用已有設(shè)施，使得方案的實(shí)施成本最小化。

加油站就是一個(gè)好例子，可以使用已有的VSAT網(wǎng)絡(luò)來提供基于WiFi的電子郵件到車輛。加油站時(shí)常使用VSAT來支持信用卡交易。這一鏈接可用來提供因特網(wǎng)接入。增加WiFi接入點(diǎn)，能讓備有筆記本或PDA的車輛在加油時(shí)觀看電子郵件。加油站是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的行業(yè)，提供無線業(yè)務(wù)能提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并保證能帶來更大利潤(rùn)的顧客。

4 結(jié)論

通過以上分析可以看出，衛(wèi)星和WiFi的集成應(yīng)用在今后具有很大的機(jī)會(huì)：一是VSAT能幫助WiFi拓展至地面網(wǎng)絡(luò)達(dá)不到的市場(chǎng)；二是WiFi的本地接入通過提高每個(gè)VSAT的更多的用戶，能提高衛(wèi)星寬帶的應(yīng)用；三是特殊應(yīng)用能開發(fā)出移動(dòng)和快速配置等技術(shù)能力；四是WiFi能為已有的衛(wèi)星應(yīng)用提供新的收入資源。

在衛(wèi)星和WiFi存在基本兼容的今天，必須認(rèn)真地針對(duì)特殊應(yīng)用度身訂制出覆蓋的范圍和用戶管理功能。提供衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用的集成方案，使得系統(tǒng)集成和不斷改進(jìn)的硬件和軟件應(yīng)用存在著機(jī)會(huì)。隨著更多的無線接入設(shè)備的配備，不久的將來，這些應(yīng)用的需求將會(huì)進(jìn)一步提高。另外，特殊應(yīng)用價(jià)格將降低，WiFi將獲得更廣泛的認(rèn)可。