無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述課件

1、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第1頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的作用隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，人們的需求不斷提高，移動(dòng)計(jì)算技術(shù)更加得到青睞。構(gòu)造無(wú)處不在的計(jì)算環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)6A：任何人(anyone)在任何時(shí)候(anytime)、任何地點(diǎn)(anywhere)可以采用任何方式(any means)與其他任何人(any other)進(jìn)行任何通信(anything)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)6A夢(mèng)想的核心技術(shù)。第2頁(yè)，共25頁(yè)?，F(xiàn)狀新技術(shù)層出不窮、新名詞應(yīng)接不暇 從無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線個(gè)域網(wǎng)、無(wú)線體域網(wǎng)、無(wú)線城域網(wǎng)到無(wú)線廣域網(wǎng)從移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)從Wi-Fi到WiMedia、WiMAX從IEEE80

2、2.11、IEEE802.15、IEEE802.16到IEEE802.20從固定寬帶無(wú)線接入到移動(dòng)寬帶無(wú)線接入從藍(lán)牙到紅外、HomeRF，從UWB到ZigBee從GSM、GPRS、CDMA到3G、超3G、4G. 第3頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)主線從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的角度看，有無(wú)線個(gè)域網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線城域網(wǎng)、無(wú)線廣域網(wǎng)和移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)(可以歸到無(wú)線局域網(wǎng)范疇) 從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的角度看，無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)、有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)等 第4頁(yè)，共25頁(yè)。教學(xué)參考書：汪濤 主編，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論（第二版），清華大學(xué)出版社，2012.10美Steve Rackley 著，吳怡等譯，無(wú)線網(wǎng)

3、絡(luò)技術(shù)原理與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2012,3謝希仁編著，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第6版）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一章第5頁(yè)，共25頁(yè)。第1章 概述1.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史1.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的興起1.3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4 協(xié)議參考模型1.5 與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織第6頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)指的將地理位置上分散的計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線電技術(shù)連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享的網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的傳輸媒介是無(wú)線電波。和有線網(wǎng)絡(luò)不同的是，這種網(wǎng)絡(luò)通信模式不需要實(shí)現(xiàn)物理布線。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以讓人們擺脫有線的束縛，更便捷、更自由的溝通。1.1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史第7頁(yè)，共25頁(yè)。 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的歷史起源可以追朔到六十年前的第二次世界大戰(zhàn)期

4、間。1971年時(shí)，夏威夷大學(xué)的研究員創(chuàng)造了第一個(gè)基于封包式技術(shù)(分組交換)的無(wú)線電通訊網(wǎng)絡(luò)ALOHANET，可以算是相當(dāng)早期的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)。 第8頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)分類 從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍看無(wú)線個(gè)域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線城域網(wǎng)/廣域網(wǎng)從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用角度看，還可以劃分出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線穿戴網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線體域網(wǎng)等，這些網(wǎng)絡(luò)一般是基于已有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，針對(duì)具體的應(yīng)用而構(gòu)建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。 第9頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線個(gè)域網(wǎng) 無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）指的是在便攜式通信設(shè)備之間進(jìn)行短距離自組連接的網(wǎng)絡(luò)。WPAN的覆蓋范圍一般在10m半徑以內(nèi)。 藍(lán)牙(Blue Tooth)是一種典型的

5、無(wú)線個(gè)域網(wǎng)技術(shù)。除藍(lán)牙外，傳統(tǒng)的紅外無(wú)線傳輸技術(shù)、家庭射頻和目前最新的Zigbee、超寬帶無(wú)線技術(shù)UWB都可以用于無(wú)線系統(tǒng)內(nèi)部互連，構(gòu)建無(wú)線個(gè)域網(wǎng)、無(wú)線體域網(wǎng)等。 第10頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線局域網(wǎng) 第一類是有固定基礎(chǔ)設(shè)施的：最典型的是802.11WLAN，也就是我們都熟悉的WIFI。第二類是無(wú)固定基礎(chǔ)設(shè)施的:自組織網(wǎng)絡(luò)/移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)第11頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線城域/廣域網(wǎng)絡(luò) 蜂窩電話所使用的無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)低帶寬無(wú)線系統(tǒng)的例子 ，第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G）是基于模擬傳輸?shù)?，其特點(diǎn)是業(yè)務(wù)量小、質(zhì)量差、交全性差、沒(méi)有加密和速度低，不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和不能提供自動(dòng)漫游等，目前已基本淘汰。在第二代移

6、動(dòng)通信技術(shù)（2G）中，GSM的應(yīng)用最廣泛。但是GSM系統(tǒng)只能進(jìn)行電路域的數(shù)據(jù)交換，且最高傳輸速率為9.6kbit/s，難以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。因此，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（ETSI）推出了GPRS。第12頁(yè)，共25頁(yè)。GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)的簡(jiǎn)稱，它是GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，屬于第二代移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。GPRS可說(shuō)是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包（Packet）式來(lái)傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提

7、升至56甚至114Kbps。第13頁(yè)，共25頁(yè)。分組交換技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上一項(xiàng)重要的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)到新興數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，GPRS在原GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上疊加了支持高速分組數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，向用戶提供WAP瀏覽（瀏覽因特網(wǎng)頁(yè)面）、E-mail等功能，推動(dòng)了移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的初次飛躍發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)（尤其是Internet技術(shù)）的完美結(jié)合。GPRS是介于2G和3G之間的技術(shù)，也被稱為2.5G。第14頁(yè)，共25頁(yè)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G），也稱IMT 2000，其最基本的特征是智能信號(hào)處理技術(shù)，支持話音和多媒體數(shù)據(jù)通信，它可以提供各種寬帶信息業(yè)務(wù)，例如高速數(shù)據(jù)、慢速

8、圖像等。第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)有WCDMA，CDMA2000和TDS-CDMA三大分支。第四代移動(dòng)通信技術(shù)（4G）是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像的技術(shù)產(chǎn)品。4G是3G技術(shù)的進(jìn)一步演化，是在傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷地提高無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能。4G的核心技術(shù)包括軟件無(wú)線電技術(shù)、OFDM技術(shù)、MIMO技術(shù)、智能天線等。第15頁(yè)，共25頁(yè)。除由電信系統(tǒng)發(fā)展起來(lái)的無(wú)線移動(dòng)廣域網(wǎng)外外，其它的高帶寬廣域無(wú)線網(wǎng)絡(luò)也在迅速發(fā)展。它們最初的關(guān)注點(diǎn)是提供一種能繞過(guò)電話系統(tǒng)接入因特網(wǎng)的無(wú)線城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)技術(shù)。相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)有的已經(jīng)開發(fā)出來(lái)：無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.16無(wú)線廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE

9、 802.20第16頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN，wireless sensor networks)是當(dāng)前在國(guó)際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過(guò)各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，這些信息通過(guò)無(wú)線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端，從而實(shí)現(xiàn)物理世界、計(jì)算世界以及人類社會(huì)三元世界的連通。 第17頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)(無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)) 是由移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)順應(yīng)人們無(wú)處不在的In

10、ternet接入需求演變而來(lái)，被形象稱為無(wú)線版本的Internet 。在無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，任何無(wú)線設(shè)備節(jié)點(diǎn)都可以同時(shí)作為AP和路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與一個(gè)或者多個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信。這種結(jié)構(gòu)的最大好處在于：如果最近的AP由于流量過(guò)大而導(dǎo)致?lián)砣脑?，那么?shù)據(jù)可以自動(dòng)重新路由到一個(gè)通信流量較小的鄰近節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況，繼續(xù)路由到與之最近的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，直到到達(dá)最終目的地為止。第18頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線穿戴網(wǎng)絡(luò)無(wú)線穿戴網(wǎng)絡(luò)是基于短距離無(wú)線通信技術(shù)(藍(lán)牙和ZigBee技術(shù)等)與可穿戴式計(jì)算機(jī)(wearcomp)技術(shù)、穿戴在人

11、體上、具有智能收集人體和周圍環(huán)境信息的一種新型個(gè)域網(wǎng)(PAN)。 第19頁(yè)，共25頁(yè)。1.3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)的集合，不管是有線網(wǎng)絡(luò)還是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也是由這兩部分構(gòu)成，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)軟件支持的網(wǎng)絡(luò)硬件無(wú)法真正成為能夠向人們提供服務(wù)的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究的對(duì)象就是網(wǎng)絡(luò)軟件。第20頁(yè)，共25頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)各組成部件和各部件所應(yīng)完成功能的精確定義，以及完成這些功能所應(yīng)遵循的各種協(xié)議的總稱。大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)都采用層次結(jié)構(gòu)模型；因此，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)也可定義為網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)模型以及各層協(xié)議的集合?；蛘哒f(shuō)，分層和每層協(xié)議的總和，稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)說(shuō)

12、明了網(wǎng)絡(luò)的總體功能。但是，對(duì)層數(shù)的設(shè)置和每層功能及協(xié)議，不同體的系結(jié)構(gòu)看法不一。第21頁(yè)，共25頁(yè)。TCP/IP參考模型 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議模型是什么樣？第22頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議模型 不同類型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所重點(diǎn)關(guān)注的協(xié)議層次是不一樣的。無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線個(gè)域網(wǎng)和無(wú)線城域網(wǎng)一般不存在路由的問(wèn)題，所以它們沒(méi)有制定網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，主要采用傳統(tǒng)IP協(xié)議。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)存在共享訪問(wèn)介質(zhì)的問(wèn)題，所以和傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)一樣，MAC協(xié)議是所有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的重點(diǎn) 第23頁(yè)，共25頁(yè)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議模型 無(wú)線頻譜管理的復(fù)雜性，也導(dǎo)致無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物理層協(xié)議也是一個(gè)重點(diǎn)。對(duì)于傳輸層協(xié)議來(lái)說(shuō)，大多數(shù)TCP的實(shí)現(xiàn)都已經(jīng)小心地作了優(yōu)化，但優(yōu)化的基礎(chǔ)是對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)成立對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)卻并不成立