WWAN

定义

WWAN 是无线广域网的中文简称,英文全称为 Wireless Wide Area Network,指覆盖范围较大的无线网络形态。按覆盖范围划分,无线网络可分为无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)和无线个人局域网(WPAN)四类,WWAN 处在覆盖范围最大的一端^[1]。

从组网角度看,WWAN 可以被理解为连接多个园区、相距较远的建筑或大片区域、为同一组织内的客户端设备提供无线连接的体系^[4]。它与通常局限于建筑或园区、基于 802.11 系列Wi-Fi 标准的 WLAN 相比,可采用蜂窝无线、网状与桥接技术,特定场景下还可使用卫星链路,部分广域网的规模可达全球范围^[4]。

在设备层面,WWAN 常指笔记本电脑、平板电脑等终端内置或外接的蜂窝广域连接能力,用户需插入 SIM 卡并开通运营商的数据服务,才能在移动电话信号覆盖的场所接入互联网^[5][3]。

原理

WWAN 的传输依赖运营商部署的基站与回传网络。无线电波在终端与多个天线站点之间传递数据,天线站点再经骨干网络把业务接入公共交换电话网或互联网,从而使连接能够维持在城市乃至国家尺度的地理范围内^[6][7]。

从系统结构看,WWAN 一般由无线子系统、网络与交换子系统以及运行维护子系统组成:无线子系统负责用户设备与网络之间的无线传输路径管理,网络与交换子系统负责通信接续并把用户设备连接到相关网络或其他用户^[7]。

在终端侧,WWAN 功能由无线网络接口卡、调制解调器和天线等部件实现,其中调制解调器把数字数据转换为可在无线信道中传输的信号形式,天线负责信号的收发^[2]。多址方式上,WWAN 所依托的标准可选用时分多址、频分多址、码分多址、正交频分复用等信道接入方法^[8]。

以蜂窝系统为例,信号从终端经无线接口到达基站,再由网络与交换部分完成寻址和接续,最终与外部网络互通:

发展历程

早期被归入 WWAN 的技术属于第二代移动通信系统,代表性制式包括全球移动通信系统(GSM)、蜂窝数字分组数据(CDPD)和码分多址(CDMA)。这些系统在漫游能力和相互兼容性上存在不足,业界随后推动向遵循全球统一标准、支持全球漫游的第三代系统过渡,国际电信联盟在这一标准化进程中发挥了推动作用^[6]。

此后的演进中,通用移动通信系统(UMTS)、长期演进(LTE)以及全球微波接入互操作性等技术被纳入 WWAN 可采用的移动电信技术范围,使广域无线接入的数据速率和系统容量持续提高^[8][2]。5G 的部署进一步降低了时延并提升了速率与容量,配合软件定义网络等技术的引入,推动了无线广域网形态的成熟^[4]。

应用

WWAN 的典型用途之一,是在运营商蜂窝网络覆盖区域内为客户端设备提供基础的无线宽带接入^[4]。笔记本电脑等移动终端借助内置 WWAN 模块,可在没有固定线路的场所接入互联网,服务于移动办公与移动上网等需求^[2][3]。

在企业组网中,WWAN 可用于把规模较小的局域网回传到互联网,既可作主用链路,也可作为有线运营商接入的备份方案;它还可将分布在大范围地理区域内的传感器、车辆和其他物联网设备接入同一网络,铁路与公路沿线的传感器、摄像头和信号装置即属此类应用^[4]。

组网技术选择上,WWAN 可按具体需求组合使用运营商 4G LTE 与 5G 公众网络、私有 4G LTE 与 5G 网络、专有的无线桥接与网状技术以及卫星链路^[4]。在应急通信场景中,广域无线接入也被用于在灾害条件下维持通信联络^[2]。

局限

作为无线系统,WWAN 同样会受到自然或人为干扰的影响,即使使用授权频段也难以完全避免;与高端有线连接相比,其网络性能的波动通常更大^[4]。

当 WWAN 依托运营商的蜂窝网络时,组织需要让出对网络的控制权与管理权;在按量计费的服务模式下,资费条款选择不当可能带来较高成本,部分相关产品市场仍在演进,价格尚未降到普及水平^[4]。

终端兼容性也是限制因素之一。以笔记本电脑为例,不同服务提供商的 WWAN 卡往往无法通用,服务还需要匹配的服务计划与 SIM 卡,部分机型的 WWAN 模块才能更换;此外,在某些国家和地区可能无法使用这一功能^[5][3]。在室内等信号遮挡严重的位置,WWAN 的信号强度也可能不足^[5]。

参见

• 无线局域网 —— 覆盖范围限于建筑或园区的无线网络,常与 WWAN 结合使用。

• 无线城域网 —— 覆盖范围介于局域网与广域网之间的无线网络形态。

• 无线个人局域网 —— 覆盖范围最小的无线网络类别。

• 蜂窝网络 —— WWAN 的主要承载基础设施。

• 长期演进 —— 被广泛用于 WWAN 接入的移动通信技术。