通信網(wǎng)講義——part6_無線網(wǎng)絡(luò).ppt

1、2020/7/31,1,現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò),北京郵電大學(xué),2020/7/31,2,第六部分 無線通信網(wǎng)絡(luò),2020/7/31,3,12. 無線通信網(wǎng)絡(luò),2020/7/31,4,主要內(nèi)容,頻譜復(fù)用 無線廣域網(wǎng) 無線城域網(wǎng) 無線局域網(wǎng) 無線個人區(qū)域網(wǎng) 無線互聯(lián)網(wǎng),2020/7/31,5,12.1 頻譜復(fù)用,12.1.1 無線通信技術(shù)概述 12.1.2 空分技術(shù) 12.1.3 信道共享技術(shù) 12.1.4 擴頻技術(shù) 12.1.5 雙工技術(shù) 12.1.6 壓縮技術(shù),2020/7/31,6,12.1.1 無線通信技術(shù)概述,無線電技術(shù)的產(chǎn)生 1880年，Bell實驗室第一個無線通信系統(tǒng)誕生 十九世紀末，Hertz

2、發(fā)現(xiàn)電子火花可放射不可見能量波現(xiàn)象 1920年，無線電技術(shù)的第一個商業(yè)應(yīng)用是無線電廣播 無線通信的定義：指沒有線的通信,2020/7/31,7,無線通信中的關(guān)鍵技術(shù) 標準（ITU-R,IEEE等） 帶寬（法規(guī)、技術(shù)和環(huán)境條件） 性能（路徑損耗、多徑、衰落、干擾和噪聲等） 頻譜重用（空分、信道共享技術(shù)） 無線通信的政策 頻譜管制 功率級管制,2020/7/31,8,無線通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點 網(wǎng)絡(luò)安裝和重新配置成本低 網(wǎng)絡(luò)安裝和重新配置速度快 網(wǎng)絡(luò)具有可移動性 無線通信網(wǎng)絡(luò)的缺點 頻譜有限 傳輸?shù)恼`碼率高 安全性差,2020/7/31,9,12.1.2 空分技術(shù),背景 頻率再利用 無線通信系統(tǒng)是設(shè)計用于

3、某一覆蓋區(qū)的 不相鄰的覆蓋區(qū)可以使用相同的頻率 無線小區(qū)和蜂窩 小區(qū)類型 宏小區(qū)、微小區(qū)、微微小區(qū),2020/7/31,10,12.1.3 信道共享技術(shù),FDMA 用于模擬蜂窩系統(tǒng) 頻率分割 容量較低,2020/7/31,11,TDMA 用于數(shù)字蜂窩系統(tǒng) 時隙分割 容量大約為FDMA系統(tǒng)容量的三倍 CDMA 用于數(shù)字蜂窩系統(tǒng) 碼型區(qū)分 容量高 抗干擾性強,2020/7/31,12,12.1.4 擴頻技術(shù),擴頻技術(shù)的起源 擴頻技術(shù)的種類 直接序列擴頻（DSSS） 跳頻擴頻（FHSS）,2020/7/31,13,12.1.5 雙工技術(shù),雙工技術(shù)是將來話和去話分開的技術(shù) 目前無線網(wǎng)絡(luò)的雙工技術(shù) 頻分

4、雙工（FDD） 時分雙工（TDD） TDD比FDD更加節(jié)省頻譜資源,2020/7/31,14,12.1.6 壓縮技術(shù),使用壓縮技術(shù)可以進一步提高信道帶寬的利用率 語音編碼器類型 高比特率編碼器 低比特率語音編碼器,2020/7/31,15,12.2 無線WAN,12.2.1 無線WAN概述 12.2.2 模擬蜂窩網(wǎng) 12.2.3 數(shù)字蜂窩網(wǎng) 12.2.4 蜂窩網(wǎng)標準 12.2.5 3G系統(tǒng)和B3G系統(tǒng),2020/7/31,16,12.2.1 無線WAN概述,典型無線WAN: 蜂窩無線通信網(wǎng) 蜂窩網(wǎng)的發(fā)展過程 第一代：1979年，模擬傳輸系統(tǒng) 第二代：1992年，引入數(shù)字傳輸 中間代：2.5G，

5、提供了比2G增強的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 第三代：提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),2020/7/31,17,結(jié)構(gòu) 基站收發(fā)信機（BTS） 移動電話交換局（MTSO） 移動單元,12.2.2 模擬蜂窩網(wǎng),2020/7/31,18,技術(shù)特點 模擬信號處理技術(shù) 支持移動性（漫游和越區(qū)切換） 使用蜂窩結(jié)構(gòu)，頻帶可重復(fù)利用 缺點 容量小 安全性差,2020/7/31,19,產(chǎn)生 數(shù)字化ID信息安全性好 蜂窩網(wǎng)與智能網(wǎng)結(jié)合，實現(xiàn)了自動漫游功能,12.2.3 數(shù)字蜂窩網(wǎng),2020/7/31,20,結(jié)構(gòu) 基站收發(fā)信機（BTS） 基站控制器（BSC） 移動交換中心（MSC） 移動單元 關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫：VLR、HLR、AUC等,2020/7/31,

6、21,技術(shù)特點 采用數(shù)字信號處理技術(shù)，實現(xiàn)話音通信和短消息數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 使用SIM(用戶標識模塊)卡 輕小手機 網(wǎng)絡(luò)支持大量用戶,2020/7/31,22,12.2.4 蜂窩網(wǎng)標準,GSM 最盛行的數(shù)字蜂窩標準之一 使用TDMA和FDD技術(shù) 目前運營的頻段 GSM900 GSM1800 GSM1900 GSM支持124對信道，基于8個時隙技術(shù) 支持語音業(yè)務(wù)也支持數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),2020/7/31,23,GPRS：實現(xiàn)“永遠在線”移動業(yè)務(wù) 提供端到端分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù) 僅在實際傳輸數(shù)據(jù)時才占用無線網(wǎng)絡(luò)資源和帶寬 GGSN與SGSN EDGE：利用現(xiàn)有的頻譜實現(xiàn)無線帶寬業(yè)務(wù) TIA/EIA IS-95 利用擴

7、頻技術(shù) 全雙工(FDD),2020/7/31,24,2020/7/31,25,12.2.5 3G移動系統(tǒng)和B3G系統(tǒng),3G 3G標準 3G技術(shù)的數(shù)據(jù)速率 4G和5G 是OFDM與EDGE技術(shù)的結(jié)合,2020/7/31,26,附：第一代到第四代的基本技術(shù)參數(shù)（略）,2020/7/31,27,12.3 無線MAN,典型系統(tǒng)：無線本地環(huán)路（WLL） 無線本地環(huán)路的應(yīng)用 替代雙絞線本地環(huán)路用戶線，實現(xiàn)無線接入 無線本地環(huán)路的種類 固定無線本地環(huán)路：終端位置固定 移動無線本地環(huán)路：用戶具有可移動性,2020/7/31,28,12.4 無線LAN,無線局域網(wǎng)是在不采用傳統(tǒng)電纜線的同時，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的

8、所有功能。讓計算機和其它電子設(shè)備不用線路連接就可以在局域網(wǎng)中發(fā)送和接收高速數(shù)據(jù) 傳輸媒體：無線電波、紅外線 主要協(xié)議：802.11標準,2020/7/31,29,技術(shù)特征 傳輸速度: 11 Mbps 應(yīng)用范圍: 辦公區(qū)和校園局域網(wǎng) 終端類型: 筆記本電腦，桌面PC，掌上電腦和因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 接入方式: 接入方式多樣化 覆蓋范圍: 50300英尺 傳輸協(xié)議:直接順次發(fā)射頻譜,2020/7/31,30,12.5 無線PAN,個人無線區(qū)域網(wǎng)（WPAN）為個人或一個小組提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò) WPAN使人們隨身攜帶網(wǎng)絡(luò)成為可能 特征 距離限制 輸出限制 體積小 外圍設(shè)備共享,2020/7/31,31,藍牙(Blu

9、etooth) 是一種大容量近距離無線數(shù)字通信的技術(shù)標準 支持各種固定或移動設(shè)備間的短程無線連接 傳輸速度: 30400Kbps 應(yīng)用范圍:家庭辦公室，私人住宅和庭院 終端類型:筆記本電腦，蜂窩式電話，掌上電腦，尋呼機和轎車 接入方式:點對點或每節(jié)點多種設(shè)備的接入 覆蓋范圍:30英尺 傳輸協(xié)議:窄帶發(fā)射頻譜,2020/7/31,32,HomeRF 傳輸速度: 1，2，10Mbps 應(yīng)用范圍:家庭辦公室，私人住宅和庭院 終端類型:筆記本電腦，桌面PCmodem，電話，移動設(shè)備和因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 接入方式:點對點或每節(jié)點多種設(shè)備的接入 覆蓋范圍: 150英尺 傳輸協(xié)議: 跳頻發(fā)射頻譜,2020/7/31

10、,33,12.6 無線互聯(lián)網(wǎng),無線互聯(lián)網(wǎng)是無線接入的互聯(lián)網(wǎng) 無線互聯(lián)網(wǎng)是將無線網(wǎng)絡(luò)融入傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng) 從網(wǎng)絡(luò)角度看,無線互聯(lián)網(wǎng)涉及 互聯(lián)網(wǎng) 無線城域網(wǎng)（WMAN） 無線局域網(wǎng)（WLAN） 無線個域網(wǎng)（WPAN）,2020/7/31,34,從應(yīng)用角度看，分為 小范圍慢速移動（或相對靜止） 大信息量的區(qū)域連接 大范圍快速移動,2020/7/31,35,目前無線互聯(lián)網(wǎng)支持的技術(shù) 應(yīng)用層：WAP、i-mode 網(wǎng)絡(luò)層：Mobile IP 網(wǎng)絡(luò)接口層 PAN：Bluetooth, HomeRF等 LAN：WLAN MAN：LMDS等 WAN：GPRS、IMT-2000等,2020/7/31,36,無線互聯(lián)網(wǎng)存在的主要問題 TCP/UDP協(xié)議僅適用于有線鏈路，在無線鏈路上傳輸數(shù)據(jù)性能不佳 原因 無線鏈路的特點 TCP/UDP的特點,2020/7/31,37,解決方案 基于數(shù)據(jù)鏈路層的技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)層的改進 TCP協(xié)議的優(yōu)化,2020/7/31,38,無線互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的比較 市場方面 網(wǎng)絡(luò)方面 終端設(shè)備方面,2020/7