無線通信與移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1、第 二章 無線通信與移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù),2.1 無線通信技術(shù)基礎(chǔ) 2.2 無線個域網(wǎng) 2.3 無線局域網(wǎng) 2.4 無線城域網(wǎng) 2.5 無線廣域網(wǎng),內(nèi)容,2.1 無線通信技術(shù)基礎(chǔ),2.1.1 無線通信 2.1.2 調(diào)制解調(diào)技術(shù) 2.1.3 無線信道接入技術(shù) 2.1.4 多址接入 2.1.5 無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分類,2.1.1 無線通信,中國古代 烽火臺 1865年, 麥克斯韋(J. C. Maxwell)建立了著名的電、磁、光現(xiàn)象相統(tǒng)一的麥克斯韋方程 1887年, 赫茲(H. R. Hertz)首次證明了在數(shù)米遠(yuǎn)兩點之間可以發(fā)射和檢測電磁波 1895年, 波波夫在俄國彼得堡的物理化學(xué)分會上, 宣讀關(guān)于“

2、金屬屑與電振蕩關(guān)系”的論文, 并當(dāng)眾展示了他發(fā)明的無線電接收機,馬可尼的貢獻(xiàn)貫穿在無線電、電視、移動電話、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域 1895年, 馬可尼(G. M. Marconi) 成功進(jìn)行了約3公里的無線電通信 1897年, 馬可尼赴英國發(fā)展, 獲得科學(xué)界和實業(yè)界的重視與支持, 并取得專利 1897年, 馬可尼建立了世界上第一家無線電器材公司-馬可尼公司 1901年, 馬可尼在英格蘭與紐芬蘭之間進(jìn)行了橫跨大西洋的莫爾斯電報碼發(fā)射與接收試驗, 通信距離超過3000公里 1909年, 馬可尼獲得諾貝爾物理學(xué)獎,無線通信,電磁波,Frequency (f) is the number of oscilla

3、tions (cycles) per second. Unit is Hertz or Hz Wavelength() is the distance covered by one oscillation (cycle) as the wave travels through space,無線電頻譜,電磁波頻譜相當(dāng)寬, 包括紅外線, 可見光, X射線 國際電信聯(lián)盟(ITU)定義3000GHz以下的電磁頻譜為無線電通信專用資源 無線接入容量, 有限的自然資源 無線電頻譜為人類共享 頻率劃分受政策、技術(shù)、可使用的無線電設(shè)備等限制 ITU當(dāng)前只劃分了9KHz400GHz范圍 由于傳播特性所限, 無線

4、通信業(yè)務(wù)一般工作在300GHz以下 各頻段所對應(yīng)的業(yè)務(wù)與應(yīng)用參見下圖 頻率資源緊張已成為 世界各國面臨的難題,極低頻(ELF) 軍事潛艇通信,甚低頻(VLF) 導(dǎo)航、聲納、航空,低頻(LF) 航海與航空導(dǎo)航信標(biāo)、航空導(dǎo)航,中頻(MF) 中波廣播、航海與航空導(dǎo)航信標(biāo),高頻(HF) 短波廣播、業(yè)余無線電,甚高頻(VHF) 電視與調(diào)頻廣播、無線尋呼、地面移動通信,超高頻(UHF) 電視與調(diào)頻廣播、無繩電話、個人無線電,特高頻(SHF) 微波鏈路、衛(wèi)星通信,極高頻(EHF) 雷達(dá)、射電天文學(xué),微米波 遠(yuǎn)程探測、激光通信、光空間通信,紅外光,300kHz,30MHz,3000MHz,300GHz,3kH

5、z,頻率,多徑效應(yīng),電磁波多徑傳播, 造成多徑信號幅度、相位及到達(dá)時間不同, 多徑信號疊加將產(chǎn)生電平衰退(fading)和時延擴(kuò)展, 產(chǎn)生附加調(diào)頻噪聲, 接收信號失真,陰影衰退,快衰落:大尺度衰落, 常由地形、陰影引起. 快衰落速率達(dá)每秒3040次, 衰落深度(信號變動范圍)達(dá)30dB. 又稱瞬時性衰落 慢衰落:小尺度衰落, 常由多徑, 信號干擾引起, 產(chǎn)生多普勒效應(yīng),多普勒(Doppler)效應(yīng),移動臺與基站的相對運動引起接收信號的附加頻率變化, 距離越近, 附加頻率越高 附加頻率: 落入信道內(nèi)的干擾信號 的頻率, 接收機在接收有用信號的同時, 也接收干擾信號, 干擾信號的頻率隨移動臺的移動

6、變化,天線,All wireless devices have at least one antenna; most use the same antenna to transmit and receive The antenna must be at least one quarter wavelength in size to work well. So, no matter how small you make a cellular phone, the antenna is going to have to be about this size!,波束轉(zhuǎn)換智能天線 (b),自適應(yīng)陣列智

7、能天線(a),智能天線,2.1.2 調(diào)制解調(diào)技術(shù),載波: 無線通信都采用某種調(diào)制方式將信號加載在連續(xù)的無線電波上進(jìn)行傳輸 調(diào)制解調(diào)技術(shù):數(shù)字信號與模擬信號之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 以便計算機進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信 無線通信中不可或缺的環(huán)節(jié), 決定無線通信能力的關(guān)鍵技術(shù)之一 在帶寬有限的信道中提高數(shù)字信號的傳輸效率 調(diào)制解調(diào)技術(shù)很多, 差異性表現(xiàn)在效率,能耗,復(fù)雜度等 基帶傳輸:不調(diào)制, 計算機或終端等設(shè)備直接發(fā)出的二進(jìn)制數(shù)字信號(即“1”或“0”, 方波固有的頻帶稱為基帶信號) 頻帶傳輸: 先將基帶信號變換(調(diào)制)成較高頻率范圍的模擬信號(頻帶信號), 再在模擬信道中傳輸 基帶傳輸要求信道有較寬通頻帶，設(shè)備

8、簡單，但傳輸距離較短；頻帶傳輸則相反,擴(kuò)展頻譜,擴(kuò)頻/展頻: 傳輸信號的頻譜經(jīng)擴(kuò)頻函數(shù)擴(kuò)展成寬頻信號再傳輸 接收端采用相同的編碼進(jìn)行解調(diào)及處理, 恢復(fù)原始數(shù)據(jù) 擴(kuò)頻通信頻帶帶寬提高通信的抗干擾能力和安全性 單位頻帶內(nèi)功率降低, 對其它電子設(shè)備的干擾減小 衰落具有頻率選擇性, 僅對一小部分信號造成影響 直接序列擴(kuò)頻(DSSS)和跳頻擴(kuò)頻(HFSS), 后者應(yīng)用較多, 擴(kuò)頻原則: 擴(kuò)頻射頻帶寬大于被傳輸?shù)男盘枎? 數(shù)十至數(shù)十萬倍 射頻帶寬由擴(kuò)頻函數(shù)確定,2.1.3 無線信道接入技術(shù),在無線通信中, 信道共享 控制共享信道的接入是MAC子層的主要任務(wù) 協(xié)議設(shè)計原則: 公平性(多節(jié)點公平使用信道);

9、 高利用率 無線信道接入技術(shù) 動態(tài)多點隨機接入技術(shù) ALOHA協(xié)議; 帶沖突避免的載波偵聽多址接入?yún)f(xié)議(CSMA/CA) 多址接入技術(shù) 避免用戶間相互干擾或提高信道利用率 TDMA、FDMA、CDMA 無線接入技術(shù)區(qū)別于有線接入技術(shù) 存在多個標(biāo)準(zhǔn), 不同標(biāo)準(zhǔn)可能對應(yīng)不同的應(yīng)用,無線接入技術(shù)RIT(radio interface technologies) 無線接入技術(shù)(空中接口)是無線通信的關(guān)鍵，指通過無線介質(zhì)將用戶終端與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接起來，實現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡(luò)間的信息傳遞 無線信道傳輸?shù)男盘枒?yīng)遵循一定的協(xié)議 這些協(xié)議即構(gòu)成無線接入技術(shù)的主要內(nèi)容 無線接入技術(shù)與有線接入技術(shù)的一個重要區(qū)別在于可以向用戶

10、提供移動接入業(yè)務(wù) 無線接入網(wǎng)指部分或全部采用無線電波這一傳輸媒質(zhì)連接用戶與交換中心的一種接入技術(shù) 在通信網(wǎng)中,無線接入系統(tǒng)是本地通信網(wǎng)的一部分,是本地有線通信網(wǎng)的延伸、補充和臨時應(yīng)急系統(tǒng),1. Infrastructure-based vs. ad hoc,Fixed, wired backbone; Mobiles directly communicate With Access Points,No wired backbone; Peer-to-peer; Multi-hop routes,2.1.5 無線通信網(wǎng)絡(luò)的分類,2.1.5 無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類,以覆蓋區(qū)域半徑為依據(jù), 由小至大

11、分為 無線個域網(wǎng)(WPAN) 無線局域網(wǎng)(WLAN) 無線城域網(wǎng)(WMAN) 無線廣域網(wǎng)(WWAN) 不僅在覆蓋范圍, 而且在能耗, 數(shù)據(jù)速率, 應(yīng)用領(lǐng)域等方面都表現(xiàn)出不同特征,無線通信網(wǎng)絡(luò)分類圖,HiperLAN 是一種在歐洲應(yīng)用的無線局域網(wǎng)通訊標(biāo)準(zhǔn)的一個子集. 由兩種規(guī)格:HiperLAN/1和HiperLAN/2,無線局域網(wǎng)(WLAN) :IrDA, Home RF, UWB,無線廣域網(wǎng)(WWAN) :CDPD, GPRS, EDGE, IMT 2000,網(wǎng)絡(luò)接口層,應(yīng)用層: WAP、i-mode,移動無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)劃分,無線個域網(wǎng)(WPAN):bluetooth, IrDA, Home

12、RF,無線城域網(wǎng)(WMAN),WPAN的概念 無線個域網(wǎng)(WPAN)與無線局域網(wǎng) 無線個域網(wǎng)空中接口技術(shù) 紅外線無線網(wǎng)絡(luò) 超寬帶(UWB)技術(shù) 藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù) Zegbee技術(shù) IEEE 802.15,2.2 無線個域網(wǎng)(WPAN, wireless personal area network ),無線電(RF)或紅外線代替電纜, 實現(xiàn)終端的智能化互聯(lián), 組建個人化信息網(wǎng)絡(luò) 從計算機網(wǎng)絡(luò)的角度來看, WPAN是一個局域網(wǎng); 從電信網(wǎng)絡(luò)的角度來看, WPAN是一個接入網(wǎng) WPAN稱為電信網(wǎng)絡(luò)“最后一米”的解決方案 適合家庭, 小型辦公室的能耗、成本、用途等要求 主要接口技術(shù): 紅

13、外、藍(lán)牙、超寬帶、ZigBee,WPAN概念,Wired / Wireless,Wired / Wireless,Wired /Wireless,Wired / Wireless,Wired / Wireless,Broadband,Local high throughput delivery,Long range delivery wired 至今藍(lán)牙SIG加盟公司已超過2000個, 藍(lán)牙具有廣闊的應(yīng)用前景和潛在市場 藍(lán)牙(Bluetooth) 是一種短距離無線電技術(shù) 便攜移動通信設(shè)備和電腦不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng), 訪問Internet; 其應(yīng)用范圍拓展到各種家電, 消費電子產(chǎn)品和汽車電子產(chǎn)品

14、,藍(lán)牙系統(tǒng)由無線電單元, 鏈路控制單元, 鏈路管理單元以及主機終端接口組成 藍(lán)牙載頻在2.4GHz ISM, 共有79(或23)個頻段, 每個頻道帶寬1MHz, 采用時分雙工傳輸, 高斯頻移鍵控及跳頻擴(kuò)頻技術(shù) 根據(jù)天線的能力, 可以實現(xiàn)10 100m無線通信, 主要面向10m內(nèi)的個人網(wǎng)絡(luò),藍(lán)牙技術(shù)既能實現(xiàn)點對點連接, 也能實現(xiàn)點對多點連接 點對多點時, 幾個藍(lán)牙單元分享信道, 被劃分為時隙預(yù)留給同步數(shù)據(jù)包 兩個或以上分享同一信道的設(shè)備構(gòu)成微微網(wǎng)(picnet) 基于橋接器(主、從設(shè)備均可充當(dāng)), 多個相互覆蓋的微微網(wǎng)形成分布式散射網(wǎng)(scatternet) , 方便快速地實現(xiàn)各信息設(shè)備之間的通

15、信與交互 藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范包括核心(Core)協(xié)議和簡檔(Profile) 核心協(xié)議定義了技術(shù)細(xì)節(jié) 簡檔表示實現(xiàn)特定的應(yīng)用模型, 各協(xié)議層之間的協(xié)同機制,藍(lán)牙協(xié)議棧,藍(lán)牙協(xié)議棧,RFCOMM協(xié)議,EIA-232 (RS-232) 是一類廣泛應(yīng)用的串口標(biāo)準(zhǔn) RFCOMM是藍(lán)牙規(guī)范定義的線纜替代協(xié)議 定義虛擬串口支持盡量透明化的線纜替代 在baseband層模擬 EIA-232 控制信號 支持二進(jìn)制的數(shù)據(jù)傳輸,藍(lán)牙技術(shù)的特點,藍(lán)牙是公開的無線數(shù)據(jù)和話音通信標(biāo)準(zhǔn) 獨立于不同操作系統(tǒng)和通信協(xié)議, 可以移植到許多應(yīng)用領(lǐng)域, 適用于任何數(shù)據(jù)、圖像、聲音等通信 藍(lán)牙技術(shù)是一種隨身可攜帶的技術(shù), 但不支持漫游 可

16、以在微微網(wǎng)和局域網(wǎng)之間切換, 但每次切換前都必須斷開當(dāng)前連接, 解決這一問題, 得將移動IP技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)結(jié)合 藍(lán)牙技術(shù)存在抗干擾能力不強, 成本過高, 功耗較大, 傳輸距離有限, 以及兼容性等問題,藍(lán)牙應(yīng)用: 話音/數(shù)據(jù)的接入,將一臺計算設(shè)備通過安全的無線鏈路連接到一個通信設(shè)備,完成與廣域通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 外圍設(shè)備互聯(lián)是指將各種外設(shè)通過藍(lán)牙鏈路連接到主機 個域網(wǎng)絡(luò)的信息共享與交換,相比紅外, 藍(lán)牙沒有方向性, 有效距離延長到10米左右, 紅外僅12米. 藍(lán)牙達(dá)不到802.11無線網(wǎng)卡的速度, 但比網(wǎng)卡省電, 模塊體積小很多 藍(lán)牙可直接在手機上發(fā)送、接收短信息, 更換鈴聲與畫面, 通過手機GPRS

17、或者CDMA上網(wǎng), 或者從支持藍(lán)牙的相機中下載照片, 接駁藍(lán)牙耳麥網(wǎng)絡(luò)聊天,UWB技術(shù)又被稱為脈沖無線電發(fā)射技術(shù).,2.2.3 超寬帶(UWB),2002年, 美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)通過了將超寬帶無線通信用于民用的最終規(guī)定, 加速了UWB技術(shù)的民用化進(jìn)程 國際上的許多權(quán)威機構(gòu)和著名IT企業(yè)都投以大量的人力、物力從事相關(guān)的理論研究和產(chǎn)品開發(fā), 如:Intel、Philips、IBM、Motorola、Sony、Time Domain等公司都率先涉足該領(lǐng)域 該技術(shù)具有商用潛力和競爭壓力,超寬帶指標(biāo)：信號帶寬/中心頻率 窄帶 1% 寬帶 %125% 超寬帶(UWB)25%或帶寬500Mbps

18、UWB技術(shù)為無線局域網(wǎng)LAN和個域網(wǎng)PAN接入技術(shù) 低功耗、高帶寬并且相對簡單 UWB解決了困擾傳統(tǒng)無線技術(shù)傳播方面的重大難題 對信道衰落不敏感 發(fā)射信號功率譜密度低 系統(tǒng)復(fù)雜度低, 定位精度達(dá)數(shù)厘米 UWB適用于室內(nèi)密集多徑場所的高速無線接入和軍事通信應(yīng)用,高速無線個域網(wǎng) 無線局域網(wǎng) 戶外對等網(wǎng)絡(luò) 傳感、定位和識別網(wǎng)絡(luò) UWB在多媒體設(shè)備, 家庭和個域網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用前景受業(yè)界普遍認(rèn)可 UWB將促進(jìn)智能網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的發(fā)展, 形成以用戶為中心的無線世界,UWB技術(shù)的應(yīng)用,ZigBee是一種新興的低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù), 適于近距離無線連接 適于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)

19、, 如遙控、傳感器等, 滿足工業(yè)控制、消費性電子設(shè)備、汽車自動化、農(nóng)業(yè)和醫(yī)用設(shè)備控制等的特定需求 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)定義了兩種物理層: 2.4 GHz頻段跳頻技術(shù); 868/ 915 MHz直接序列擴(kuò)頻技術(shù),2.2.4 ZigBee技術(shù),功耗低: 待機模式下, 兩節(jié)5號電池可用12年 速率低: 基本速率是250 kb/s; 當(dāng)降低到28kb/s時, 傳輸距離可擴(kuò)大到134 m, 并獲得更高可靠性 成本低: 數(shù)據(jù)傳輸速率低, 協(xié)議簡單, 無專利費 網(wǎng)絡(luò)容量大: 每個Zigbee網(wǎng)絡(luò)可支持255個設(shè)備 時延短: 1530毫秒 安全性: 提供數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能, 加密算法采用AES-128 有效

20、覆蓋范圍1075米之間, 具體依據(jù)實際發(fā)射功率和不同應(yīng)用模式確定, 能夠覆蓋普通家庭或辦公室環(huán)境,ZigBee技術(shù)特點,點對點交換的場合, 適于采用紅外技術(shù) 需要低功率音頻或全向連接, 藍(lán)牙占優(yōu)勢 ZigBee傳輸速率低, 主要用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò) UWB傳輸速率達(dá)數(shù)百Mb/s, 適于無線個域網(wǎng)視頻娛樂應(yīng)用, 不需要壓縮數(shù)據(jù), 簡單, 經(jīng)濟(jì),2.2.5 個域網(wǎng)技術(shù)比較,2.3 無線局域網(wǎng)(WLAN),無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng) 無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu) IEEE WLAN標(biāo)準(zhǔn) 國內(nèi)市場無線AP系列 Wi-Fi,無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng),2.3.1 WLAN,無線移動帶寬需求與日俱增, 便攜計算機以更靈活的方式收發(fā)Ema

21、il, 訪問Web內(nèi)容和其他企業(yè)應(yīng)用 WLAN傳輸速率254Mbps, 利用RF, 紅外線, UWB等技術(shù), 實現(xiàn)固定/半移動/移動終端對Internet的遠(yuǎn)距離訪問 WLAN的構(gòu)成包括: Hub, AP, 網(wǎng)橋, 網(wǎng)卡 與LAN相比, WLAN在傳輸方式, 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu), 網(wǎng)絡(luò)接口, 移動計算支持等方面有所不同 從TCP/IP協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)軟件應(yīng)用的角度, WLAN與LAN沒有原則區(qū)別, WLAN用于LAN場合, 作為LAN的延伸,2.3.2 WLAN特點,與LAN相比, WLAN 安裝便捷：安裝一個或多個AP, 建立覆蓋整個建筑的LAN 使用靈活：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置只要求在信號覆蓋域內(nèi) 成本較低：

22、特別對于網(wǎng)絡(luò)改擴(kuò)建 解決地理環(huán)境特殊要求(無法布線的場合) 半移動應(yīng)用環(huán)境(室內(nèi)), 全移動應(yīng)用環(huán)境(室外) 缺點 傳輸距離受限于周圍電磁場,WLAN與有線主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來用, 傳輸速率較高, 覆蓋面大, 中心節(jié)點充當(dāng)WLAN與主干網(wǎng)的網(wǎng)橋 WLAN有兩類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu): 有中心和無中心 Peer-to-Peer (ad hoc), 點對點模式 Ad hoc network mode - there is no central controller, wireless access cards use MAC protocols (IEEE 802.11, uses CSMA/CA) to reso

23、lve shared access of the channel(抗毀性好, 易建, 費用低, 用戶數(shù)少),2.3.3 WLAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c接口,有中心WLAN結(jié)構(gòu),Configuration with Access Points (APs), 基本模式, 最常用(有線和無線網(wǎng)并存) Client server model: many PCs or laptops physically close to each other (20 500m) are linked to a central hub (AP). AP controls the shared access of the chan

24、nels, e.g., by selecting one of the hopping sequences and the wireless cards tune in to the corresponding sequence. The AP acts as a bridge between the wireless and wired network 抗毀性較差, 中心故障, 成本較高,WLAN組網(wǎng)的基本組成部件,無線主機(無線結(jié)點或無線工作站) 具備無線局域網(wǎng)接口、能運行應(yīng)用程序的設(shè)備 無線訪問接入點AP 具有多個網(wǎng)絡(luò)接口，類似有線以太網(wǎng)交換機，轉(zhuǎn)發(fā)無線主機信息，連接分布式系統(tǒng) 分布式系

25、統(tǒng) 用于連接AP結(jié)點及其他網(wǎng)絡(luò)(如有線網(wǎng)絡(luò))，本身可以是有線網(wǎng)或無線網(wǎng) 無線傳輸介質(zhì) 空間電磁波,基本服務(wù)集BSS獨立基本服務(wù)集IBSS,IBSS中不存在中心結(jié)點，各無線結(jié)點地位平等，數(shù)據(jù)勿需經(jīng)中間結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā) BSSID：IBSS標(biāo)識符 48位的隨機數(shù)，由IBSS的發(fā)起者隨機選擇形成 通信時需攜帶BSSID，以表明屬于哪個IBSS 一個結(jié)點移出橢圓，則脫離該BSS 自組無線局域網(wǎng)(Ad Hoc)：按IBSS方式組成無線局域網(wǎng) 不需要其他固定設(shè)施，臨時組網(wǎng)，簡單、快速、經(jīng)濟(jì) 適合辦公會議、野外作業(yè)、軍事訓(xùn)練、實戰(zhàn),基本服務(wù)集BSS帶AP基本服務(wù)集,AP是BSS的中心結(jié)點，結(jié)點間的信息須由AP轉(zhuǎn)發(fā)

26、BSSID：AP的48位MAC地址(即該BSS由AP代表) 基礎(chǔ)設(shè)施無線局域網(wǎng)：利用AP組建 安全性和可靠性較高，可實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)(包括有線網(wǎng)絡(luò))的互聯(lián) 適用環(huán)境：辦公自動化等領(lǐng)域 基于AP的無線局域網(wǎng)是最常見的無線局域網(wǎng)組網(wǎng)模式,擴(kuò)展服務(wù)集ESS,ESS由多個帶有AP的基本服務(wù)集通過分布式系統(tǒng)連接而成 基于ESS的無線局域網(wǎng)屬基礎(chǔ)設(shè)施無線局域網(wǎng) 如果ESS中BSS的覆蓋區(qū)域相互交疊，那么無線站點在ESS中移動就不會失去連接 SSID(service set identifier)標(biāo)識符 由ASCII字符組成，最長32字節(jié) 安裝AP時由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)置,關(guān)聯(lián)與加入,利用AP通信 一個站點

27、應(yīng)該與AP關(guān)聯(lián) 直接通信 加入IBSS,2.3.4 WLAN標(biāo)準(zhǔn),IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)針對物理層(PHY)和媒體訪問控制層(MAC), MAC層是重點. 各廠商產(chǎn)品在同一物理層上可以互操作, 邏輯鏈路控制層(LLC) 一致, MAC層以下對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用透明,信道訪問CSMA/CA協(xié)議,發(fā)送結(jié)點偵聽共享信道，直到空閑 發(fā)送結(jié)點隨機選擇延遲時間值并在信道空閑時遞減，當(dāng)信道忙時，保持當(dāng)即延遲時間值 當(dāng)延遲時間遞減為0時，發(fā)送結(jié)點發(fā)送信息并等待確認(rèn) 如在規(guī)定時間內(nèi)收到確認(rèn)，則認(rèn)為對方已正確接收，發(fā)送結(jié)束；如未收到確認(rèn)，則認(rèn)為發(fā)送失敗 失敗時，根據(jù)失敗次數(shù)決定是否重發(fā)；如需重發(fā)，發(fā)送流程轉(zhuǎn)至步驟；否則

28、，放棄發(fā)送并返回,信息發(fā)送過程舉例,IEEE802.11b 峰值速率11Mbps, 實際傳輸速率在5Mbps左右 采用新的調(diào)制技術(shù), 傳輸速率能根據(jù)環(huán)境變化 別稱WiFi. 機場、賓館、寫字樓使用較多 移動性較差, 低功耗無線電信號穿透能力差, 功耗較大, 安全隱患,國內(nèi)市場無線AP系列,3COM officeConnect AP 802.11g規(guī)范, 速率達(dá)54Mbps,最大傳輸距離100米; 兼容802.11b規(guī)范, 速率最高11Mbps 支持256位WPA加密, 保障無線安全性 取得Wi-Fi認(rèn)證 Cisco Aironet 1100 Series AP 基于Cisco IOS軟件, 支

29、持802.11b規(guī)范, 支持VLAN劃分, 能管理16個VLAN 支持QoS保證, 根據(jù)各種需求提供流量. 支持代理移動IP, 子網(wǎng)間無縫漫游 DLINK DWL2000AP,TPLINK TL-WR641G,MIMO網(wǎng)卡 DWL-G650M,MIMO無線路由器 DI-634M,2.4 無線城域網(wǎng)(WMAN),無繩電話通信系統(tǒng) 小靈通 無線城域網(wǎng) (WMAN)的特點 無線城域網(wǎng) (WMAN)的用途 無線城域網(wǎng) (WMAN)類別,WMAN,針對微波和毫米波頻段提出無線接入方式, 滿足不斷增長的寬帶無線接入(BWA) 聚合無線局域網(wǎng), 所有的服務(wù)(包括語音和數(shù)據(jù))均面向連接的, 提供各種QoS保證

30、 在美國, WMAN也稱作寬帶無線接入(WiMax), IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn) 歐洲ETSI制定了類似的標(biāo)準(zhǔn), HiperMAN,2.4.1 WiMax,無線IP城域網(wǎng) IEEE 802.16、 IEEE 802.16a、IEEE 802.16d、 IEEE 802.16e 典型配置: 安裝在房頂或塔頂上的基站, 實現(xiàn)與用戶端 雙向通信 布線困難或花費過大的區(qū)域, 實現(xiàn)寬帶無線接入 也可以作為無線局域網(wǎng)的回程線路(移動終端或基站到核心固定網(wǎng)絡(luò)的鏈路) WiMax的特性 510km, 最高達(dá)50km, 非視距通信的一種理想選擇, 適合城域網(wǎng)及廣域網(wǎng)的寬帶通信業(yè)務(wù),WiMax網(wǎng)絡(luò)特性,IEEE

31、802.16a定義了3種物理層規(guī)范 單載波、256-OFDM、2048-OFDM 在MAC層, 采用時分多路接入技術(shù), 面向連接, 有QoS支持 支持時延敏感服務(wù), 如傳統(tǒng)語音、VoIP、視頻等 WiMax吸收了IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)思想和技術(shù), 如安全性措施, 數(shù)據(jù)傳輸效率等 成為比無線局域網(wǎng)更進(jìn)一步的技術(shù) 802.11b適合于室內(nèi)或建筑物內(nèi), WiMax適于建筑物外部 不受地理位置對布線的種種限制,2.4.2 無繩電話通信系統(tǒng),無線信道, 在限定業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)自由移動的電話系統(tǒng) 1970s, 美, 第一代無繩電話通信系統(tǒng)(CT1) 模擬技術(shù) 英, 第二代無繩電話通信系統(tǒng)(CT2) 數(shù)字技

32、術(shù) 1992年, ETSI, 泛歐數(shù)字無繩電話通信系統(tǒng)(DECT) 1994年, FCCJTC 個人接入通信系統(tǒng)(PACS)，日本, 個人便攜電話系統(tǒng)(PHS),PHS核心技術(shù)由日本NTT研制 1994年, 日本推出PHS系統(tǒng)實驗網(wǎng) 1995至1997是PHS技術(shù)在日本發(fā)展的主要時期 1997年12月始, PHS用戶不斷減少并在日本走向衰落 我國小靈通技術(shù)是將PHS技術(shù)與程控交換技術(shù)結(jié)合的技術(shù), 目前小靈通系統(tǒng)有PAS、PCS、PHS等, 2003年底, 全國小靈通用戶數(shù)已經(jīng)超過3500萬 采用微蜂窩技術(shù), 以數(shù)字無線方式接入固定電話網(wǎng), 作為固話的補充和延伸, 充分利用固定電話網(wǎng)資源, 稱之

33、為無線市話,小靈通( PHS, Personal Handyphone System),小靈通資費低, 系統(tǒng)和手機發(fā)射功率小、機身小巧且待機時間長, 頻率利用率高 小靈通基站和終端的發(fā)送功率分為三類, 即10mW、20mW 的小功率基站, 200mW、500mW的大功率基站, 以及屬大功率基站的衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)基站 小靈通基站發(fā)送功率小于500mW, 遠(yuǎn)低于移動通信系統(tǒng)基站(3000mW) 小靈通手機發(fā)射功率僅為10mW, 也低于普通手機(6001000mW),PHS優(yōu)勢,基站覆蓋范圍小, 頻繁切換影響質(zhì)量 高頻率弱點:傳播主要靠直射、反射和折射 穿透能力差、損耗大、衍射和繞射能力差 與

34、TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)頻段相重, 19001920MHz之間的頻段,PHS技術(shù)局限性,2.5 無線廣域網(wǎng),更大服務(wù)區(qū)域內(nèi)由若干蜂窩小區(qū)組成, 覆蓋城市、地區(qū)乃至全國 正常情況下, 用戶在整個區(qū)域內(nèi)漫游而不會察覺跨區(qū) 主要支持技術(shù) GSM、GPRS/EDGE、3G/4G等 蜂窩通信網(wǎng)局限于語音不支持IP協(xié)議, 與Internet不兼容 IEEE802標(biāo)準(zhǔn)委員會成立專門工作組擬定移動寬帶無線接入IEEE802.20 采用正交頻分復(fù)用技術(shù)且基于IP網(wǎng)絡(luò) 除傳統(tǒng)語音服務(wù)外, 還提供無線數(shù)據(jù)服務(wù)

35、 在與蜂窩通信網(wǎng)相當(dāng)?shù)母采w范圍內(nèi)實現(xiàn)類似WiFi數(shù)據(jù)傳輸,2.5.1 蜂窩通信技術(shù),通信區(qū)域按蜂窩分若干小區(qū), 每個小區(qū)建立基站 到目前, 蜂窩通信系統(tǒng)的發(fā)展分為3代 第一代建立在頻分多址(FDMA)基礎(chǔ)上, 一個基站使用的頻率可以在另一個足夠遠(yuǎn)的基站上使用 第二代蜂窩通信以TDMA和CDMA技術(shù)為標(biāo)志 第三代蜂窩通信網(wǎng)是以個人通信為目標(biāo)的全球通信網(wǎng), 1996年ITU對該網(wǎng)命名為IMT-2000, 在歐洲稱為UMTS 用戶使用一部手機可以在全球?qū)崿F(xiàn)漫游 針對寬帶數(shù)據(jù)通信, 工作在2000MHz頻段, 擁有5M帶寬, 速率2Mbps 計算機網(wǎng)與電信網(wǎng)緊密結(jié)合, 消除傳統(tǒng)話音與數(shù)據(jù)通信之間的界限

36、,2.5.2 數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng),全球移動服務(wù)GSM最初由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)在歐洲范圍內(nèi)發(fā)展起來, 后成為世界性標(biāo)準(zhǔn) GSM包括兩個子系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)：由移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)和數(shù)據(jù)庫組成 基站子系統(tǒng)：包括無線接口需要的所有設(shè)備 移動終端靈活變動接入地點, 有越區(qū)切換和位置管理要求 系統(tǒng)能對用戶進(jìn)行定位和位置管理 確保從一個接入點轉(zhuǎn)移到另一個接入點時通信不中斷,3G是國際電信聯(lián)盟(ITU)1985年提出的下一代移動通信系統(tǒng) 1996年更名為IMT-2000 3G關(guān)鍵技術(shù)包括 初始同步、瑞克(RAKE)接收、高效通路編碼、功率控制等 與第二代移動通信相比, 有以下特點: 全球普及和全球無縫漫游 支持多媒體業(yè)務(wù), 特別是支持Internet 便于過渡和演進(jìn) 高頻譜利用率,3.5.3 第3代移動通信,3G的發(fā)展途徑,基于GSM的演進(jìn)(漸進(jìn))方式 移動通信最初為在移動環(huán)境中打電話, 但第二代移動通信的發(fā)展已經(jīng)開始超出電話業(yè)務(wù)的范疇 GPRS(2.5G) GSM數(shù)據(jù)傳輸與語音一樣, 用電路交換方式, 建立連接, 獨占信道 GPRS采用分組交換, 一個用戶占多個信道或多個用戶占一個信道 除提供端到端分組交換外, 能在小型辦公室提供無線局域網(wǎng)通信 增強數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)(EDGE)是GPRS向3G過渡的第二階段 EDGE可同時支持分組交換和電路交換兩種傳輸方式 CDMA方