无线网络中无线通信和有线通信的整合

文/徐茂春

任何形式的无线电计算机网络均被称之为无线网络，在信息传输系统中，无线网络的应用越来越广泛。对于无线网络而言，无线通信是组网的核心技术之一，而在某些情况下，为提高无线网络的运行安全性和可靠性，并确保数据传输的实时性，也会应用有线通信。鉴于此，可在无线网络中，对无线通信与有线通信进行整合，充分发挥出二者的优势，增强无线网络的整体性能。

1 有线与无线通信的特点

1.1 有线通信

有线通信是以媒介为载体实现信息的有效传送，媒介一般为电缆或光缆，将信息以电信号或光信号的形式从一个通信端口传递到另一端口。在通信过程中，通信成本受媒介的影响程度较大，尤其对于长距离的有线通信而言，需要安装通讯设备、电缆或光缆，增加了有线通信的建设成本。但是，有线通信依靠电缆或光缆等实体介质传递信息，能够保证信息传输的稳定性，降低外界对信息传输的干扰。如，将金属屏蔽层包裹在电缆外层，可消除干扰。与无线通信相比，有线通信在短距离信息传输中的优势更加明显，具体表现在信号传输质量高、传输速度快和传输安全性强等方面。

1.2 无线通信

无线通信是无需借助媒介，主要以电磁波的形式传播信息。电磁波的频率为300MHz—300GHz，当前使用最为广泛的电磁波为2.4GHz和5GHz。相比较有线通信而言，无线通信无需建设光缆、电缆等设施，可节省硬件设备建设成本。同时，无线通信可满足超长距离通信需求，信息传递更加自由。但是，无线通信的稳定性较差，为解决这一问题，需要在超长距离传输中设置中继站，提高信息传递稳定性。无线通信易受相同或相近频段的无线电波影响，降低信息传输速度。此外，在人流量大、信息较为集中的区域，无线通信的信号会随之渐弱，甚至出现无信号状态，如商场、火车站、演唱会等地，即使增大了信号覆盖面积，也会降低信号接收强度。

无线通信技术发展速度较快，以局域网技术和蜂窝技术为基础，常用的蜂窝技术包括TACS、AMPS、CDMA、GSM等。当前，我国第四代移动通信技术已经普及应用，第五代移动通信技术正投入商业化运行，标志着我国无线通信技术步入了世界领先行列。在局域技术方面，最为常见的技术包括WLAN、Wi-Fi、IEEE802.11标准等。在近距离的无线通信中，主要应用Zigbee、Bluetooth、RFID等技术，可满足特殊场所的无线通信需求。如，无人超市使用RFID技术可自动读取商品信息，无人机利用无线图像传输将图像回传至控制中心等，这些技术的应用为物联网建设奠定了基础，为人们提供了更便捷的生活方式。

2 无线网络中无线通信与有线通信的整合途径

2.1 通信整合的意义

无线通信与有线通信各具优点，在无线网络中无线通信不可完全替代有线通信，而是要实现两者的优势互补，提升无线网络通信的可靠性，提高信息传输速率，降低通信成本，减少硬件设施的建设投入。如，大型生产公司可利用无线通信与有线通信相结合的方式，连接办公室和车间的网络，发挥出无线通信与有线通信的各自优势，使网络覆盖到公司各个区域，保障信息安全、高速传输。

2.2 无线网络中的有线通信方式

2.2.1 适配器连接

在无线网络中，有线HART设备与适配器之间的连接需采用有线通信方式，具体包括以下连接方式：

（1）在HART设备的螺纹接线口直接安装HART适配器的外连接螺纹，以缩短接线；

（2）将附件安装在HART适配器上，利用附件与HART设备进行连接，确保适配器天线的安装位置最佳，与直接安装方式相比，需增长接线距离；

（3）采用分枝方式有限连接多点HART设备的与适配器，保证适配器支持多个设备，接线距离更长。

2.2.2 通信协议接入

利用有线通信技术手段将无线转接模块接入第三方设备，如XYR400E无线转接模块可通过有线通信转接到有RS-232、RS-485的第三方设备。第三方设备主要包括摄像机、扫描仪、分析仪、PLC、流量计算机等，在有线通信接入之后，可利用无线专接模块中的多功能节点实现无线通信，在控制系统中输入第三方设备信息，用以操作第三方设备。例如，国内某公司自主研发的一款WIA-PA无线网络产品中，加入无线透传模块，这是针对RS485现场总线研制开发的无线组网方案，其能够实现现场总线与无线通信之间的透传，可将PLC的现场总线通过有线通信的方式，加入到无线透传模块当中，由此可实现PLC一点到多点的数据通信，大幅度提升了PLC的控制效果。又如，美国著名的Honeywell公司研发的多功能节点设备，具有Modbus TCP/IP接口，能够对有线设备进行接入，利用各个节点中的无线通信，可将第三方设备的相关信息传给工厂的控制系统。上述实例，均为通信协议接入的典型范例。

2.2.3 接入点与网关连接

虽然无线通信网络接入点与网关之间实现了无线连接，但是仍有很多无线通信网络采用有线连接方式实现两者连接。在网络规模化应用的形势下，一般将其划分为由若干个小型网络构成的大规模网络，用有线方式连接小型网络的接入点与网关，使无线现场设备节点利用几“跳”便可通过网关到达主机，提高网络的通信速率，保证网络通信的稳定性。例如，美国著名的Emerson电气公司旗下的一家过程控制公司，在无线网络中采用了簇方式，将智能无线网关分成两个部分，一部分是WIOC，另一部分是远程链路，设置两个I/O接口实现控制系统局域网的有线连接，而远程链路采用无线连接。两个部分之间则是以导线进行互连，最远的传输距离可以达到200m左右，这是一种非常典型的无线网络中，无线通信与有线通信的整合应用。

2.2.4 接入点间有线互连

在无线现场数据回传中，一般采用Wi-Fi设备相互连接多功能节点设备，这些多功能节点设备提供了有线以太网的通信接口，使得有线以太网可有效连接单一设备或两种不同类型的设备。相比较无线连接方式而言，利用有线以太网方式连接多功能节点实现无线现场数据的回传，可提高数据集成速度，改善通信带宽的不足。

2.2.5 视频信号连接

无线视频传输具备终端摄像头移动便捷的优势，使摄像头不受布线的局限。在项目建设初期，无线视频传输的优势得以充分显现。但是，在新建项目运行过程中，不建议采用无线传输方式占有无线骨干网络，这样会降低视频数据传递速度，严重影响视频信号的清晰度。为此，应在部分视频信号接收中采用有线连接方式，既保证视频信号传输的稳定性，也保证无线骨干网络运行的可靠性。例如，国内某公司在对无线网络系统进行组建时，网络中包含过程参数的采集和视频监控。其中相关数据以仪器仪表进行采集，通过有线的方式进行传输；而视频监控中摄像机的近距离通信为有线接入，远距离通信为Wi-Fi无线通信。

2.3 通信整合的现场调整方法

2.3.1 过程调整

在无线网络系统中，如果系统的通信能力无法满足整个系统的通信要求，则可在系统中设置一个节点调整系统，增强无线网络的通信能力。如，在某工业企业的无线网络系统中，某一区域的通信距离为6km，由于通信设备覆盖半径为4km，无法达到通信全覆盖的要求，所以可在距离通信设备4km范围内增加一个节点，实现该区域的有效通信。

2.3.2 检测后的调整

在无线网络系统建成后，要进行系统试运行测试，检测系统是否处于稳定、可靠的运行状态，并根据试运行检测结果调整系统，消除影响运行稳定性的不利因素。如，在状态检测中发现区域的通信距离过长，通信质量偏低，则要对该区域的无线网络通信进行全面检测，根据检测结果调整无线网络中的设备。

3 结论

综上所述，无线通信具有灵活的移动性和可扩展性，其整体成本相对较低，但无线通信的安全性并不是很高，并且信号传输存在延迟的情况。而有线通信在信号传输方面更加稳定，保密性和安全性较高，由于需要铺设网线，从而增大了组网成本，并且在使用上还会受到空间因素的制约。鉴于此，可在无线网络中，对无线通信与有线通信进行整合，这样能够发挥出二者各自的优势，取长补短，有助于增强无线网络的性能。