物聯(lián)網概論第3章-物聯(lián)網技術基礎課件

1、物聯(lián)網概論2019年10月第三章 物聯(lián)網技術基礎 目 錄3.1 傳感器技術 3.2 常用傳感器物聯(lián)網技術基礎 3.3 MEMS技術 3.4 無線傳感網絡 3.5 無線網絡技術目 錄3.6 自動識別技術 3.7 定位技術物聯(lián)網技術基礎43.1 傳感器技術傳感器和人們的日常生活密切相關傳感器具有的社會意義傳感器在經濟建設中占據重要地位53.1 傳感器技術 隨著住房私有化和住宅小區(qū)管理的推廣，供熱系統(tǒng)的規(guī)范化管理逐漸成為必需解決的重要問題，計算機應用領域的不斷擴大和相應外圍設備的不斷完善為供熱系統(tǒng)的自動化管理創(chuàng)造了條件。利用溫度采集器對用戶環(huán)境進行溫度采樣，并記錄到數據庫中作為收費依據，對于閑置和不

2、需供熱的房間自動關閉，并采用了計算機遠程管理技術，大大提高了供熱系統(tǒng)的自動化程度。傳感器在日常生活中的應用 車用傳感器是汽車電子設備的重要組成部分，擔負著信息收集的任務，在汽車電噴發(fā)動機系統(tǒng)、自動空調系統(tǒng)中，溫度是需測量和控制的重要參數之一，發(fā)動機熱狀態(tài)的測量、氣體及液體溫度的測量，都需要溫度傳感器來完成。車用傳感器是汽車計算機系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車運行中各種工況信息，如車速、各種介質的溫度、發(fā)動機運轉工況等，轉化成電訊號輸給計算機，以便發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。因而車用溫度傳感器是必不可少的。 63.1 傳感器技術 利用適當的傳感器，例如：壓電傳感器、加速度傳感器、超聲傳感器、濕度傳感器等，

3、可以有效的建立一個三維立體的防護監(jiān)測網絡。該系統(tǒng)可以用于監(jiān)測橋梁、高架橋、高速公路等道路環(huán)境。對許多老舊的橋梁、橋墩長期受到水流的沖刷，傳感器能夠放置在橋墩底部，用以感測橋墩的結構、橋墩被腐蝕情況等；也可以放置在橋梁兩側，搜集橋梁的溫度、濕度、震動幅度等。有效減少斷橋造成的生命財產損失。三峽大壩里一共埋設了萬余臺/只檢測儀器和傳感器，這些“眼睛”時刻監(jiān)測三峽大壩是否穩(wěn)定，有無沉降。 傳感器在經濟建設中的應用73.1 傳感器技術 盡管21世紀的人們并沒有實現科幻小說中的某些預言。然而更為奇妙的場景很快便會成為現實：只需一臺電腦和若干傳感器，一切盡在掌控之中。你可以一邊從個人pc中調控欣賞在平面電

4、視上播放的影片，一邊控制烤箱的溫度，等待享受美味的下午茶，同時密切地監(jiān)控與了解一切需要關注的信息：工作室里機器的運行，實驗室里研究的進度，家中飲用水的成分和空氣中或許可能出現有毒物質的示警，酒窖里不同位置的溫度與濕度，私家公路的燈光調控，各類儀表的數據變更不會再有過火而敗味的美食，更不會有小鬼當家中入室的匪徒，火災和毒氣泄漏都將最大程度地被防止，博物館的館長則不再擔驚受怕地憂慮古董名畫的命運。 83.1 傳感器技術 傳感器的定義 傳感器的分類 傳感器的應用 93.1傳感器的定義 傳感器（Sensor）的定義：國家標準GB 7665-87定義：傳感器（Transducer/Sensor）為能感受

5、規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉換成可用信號輸出的器材或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。 半導體敏感元器件可以直接輸出電信號，本身就構成傳感器！103.1.1傳感器的組成與結構 傳感器的組成 113.1.1傳感器的組成與結構 傳感器的組成 敏感元件 直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某種物理量的元件。轉換元件 以敏感元件的輸出為輸入，將其轉換成電信號輸出。 變換電路 將電路參數接入轉換電路，轉換為電量輸出。 123.1.1傳感器的組成與結構 傳感器的結構形式 傳感器結構取決于其設計思想；而傳感器設計的一個重點是信號選擇方式，把所選信號的某方面性能在結構上具體化，以實現傳感器的功能。 13

6、3.1.1傳感器的組成與結構 傳感器的結構形式 選擇固定信號方式的傳感器直接結構選擇補償信號方式的傳感器補償結構 選擇差動式信號方式的傳感器差動結構 選擇平均信號方式的傳感器平均結構 選擇平衡信號方式的傳感器閉環(huán)結構 143.1.2 傳感器的分類常將傳感器的功能和人類的5大器官相比較：光敏傳感器視覺聲敏傳感器聽覺氣敏傳感器嗅覺化學傳感器味覺壓敏、溫敏、流體傳感器觸覺153.1.2傳感器的分類熱敏元件按感測元器件分類力敏元件光敏元件磁敏元件氣敏元件色敏元件163.1.2傳感器的分類 磁敏傳感器，是感知磁性物體的存在或者磁性強度(在有效范圍內)這些磁性材料除永磁體外，還包括順磁材料(鐵、鈷、 鎳及

7、其它們的合金)當然也可包括感知通電(直、交)線包或導線周圍的磁場。 磁敏傳感器中，霍爾元件及霍爾傳感器的生產量是最大的。它主要用于無刷直流電機（霍爾電機）中，這種電機用于磁帶錄音機、錄像機、XY記錄儀、打印機、電唱機及儀器中的通風風扇等。另外，霍爾元件及霍爾傳感器還用于測轉速、流量、流速及利用它制成高斯計、電流計、功率計等儀器。下圖給出的是磁敏角度傳感器。 173.1.2傳感器的分類物理類：基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應?；瘜W類：基于化學反應的原理。生物類：基于酶、抗體和激素等分子識別功能。按感知外界的原理183.1.2傳感器的分類 日本制成多功能生物傳感器，能測定血液和尿中的各種物質，

8、如糖、蛋白質和膽固醇等。英國科學家研制一種如同一支鋼筆大小的酶傳感器。它可在瞬間測出汽車駕駛員血液中的酒精含量，大大方便了警察的執(zhí)法。日本九州大學的科研人員研制出比人的舌頭還要靈敏10倍的味覺傳感器。利用傳感器產生不同的電位差，從電位差的變化可了解產生味道的濃度。193.1.2傳感器的分類機械量：如位移、力、加速度等熱工量：如溫度、熱量、流量、液位等物理參量：濃度、密度、酸堿度等按被測量類型分類狀態(tài)參量：偏差、裂紋、磨損等203.1.2傳感器的分類 Intel公司研制家庭護理的無線傳感網絡系統(tǒng)，用于對人體行為進行模式監(jiān)測，如：坐、站、躺、行走、跌倒、爬行等。該系統(tǒng)在人體的特征部位安裝多個傳感器

9、，系統(tǒng)實時的把人體因行動而產生的三維加速度信息進行提取、融合、分類，進而監(jiān)控受監(jiān)測人的行為模式。213.1.2傳感器的分類結構型：通過傳感器結構參量的變化實現信號變換物性型：利用敏感元件材料本身的物性變化來實現信號的變換。 按被信號轉換特征分類223.1.2傳感器的分類 壓電效應傳感器- 是一種自發(fā)電式機電轉換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產生電荷。此電荷經電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式傳感器用于測量力和能變換為力的非電物理量。優(yōu)點是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構簡單、工作可靠和重量輕等。缺點是某些壓電材料需要防潮措施，而

10、且輸出的直流響應差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。 233.1.2傳感器的分類能量轉換型：傳感器直接由被測對象輸入能量使其工作 按能量關系分類能量控制型：傳感器從外部獲得能量使其工作，由被測量的變化控制外部供給能量的變化。 243.1.2傳感器的分類 電學式傳感器按工作原理分類 磁學式傳感器 光電式傳感器電勢型傳感器 電荷傳感器253.1.2傳感器的分類 光化學傳感器是近年發(fā)展起來的一種新型微量和痕量分析技術，它把特定的化學物質的種類和濃度變成電信號來表示的功能元件。主要是利用光敏感材料與被測物質中的分子、離子或生物物質相互接觸時直接或間接地引起電極電勢等電信號的變化 ,使

11、很少的化學物質加入體系后 ,會有放大了許多倍的信號被檢出 ,以獲得某種化學物質的濃度。目前,化學傳感器的研究受到了廣泛的關注,其靈敏度非常高 ,選擇性好,攜帶方便,易微型化,能用于現場分析和監(jiān)控等。因此在礦山開發(fā)、石油化工、生物醫(yī)學及日常生活中越來越多的被用來作為易燃,易爆,有毒,有害氣體的檢測預報和自動控制裝置,或用來測定多種含量極低的物質,甚至可以測量細胞中的離子濃度。醫(yī)學上采用化學傳感器作病情診斷及治療過程的自動控制。263.1.2 傳感器的分類 美國加州大學圣迭戈分校的研究人員研發(fā)出了一種可應用于手機上的微型化學傳感器，借助手機或其他無線通訊設備，這種被稱為“硅鼻”的傳感器可檢測出空氣

12、中的有害氣體，并自動發(fā)出氣體的種類和傳播范圍等信息。其原理是在具有納米孔的硅芯片上集成數百個獨立的微型傳感器，可辨別出特定的有毒氣體分子并作出反應。273.1.2傳感器的分類膺數字傳感器：將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號輸出（包括直接或間接轉換）。 按輸出信號分類模擬傳感器:將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。數字傳感器：將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號（包括直接和間接轉換）。 開關傳感器：當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。 283.1.3 傳感器的綜合應用在汽車行業(yè)的應用293.1.3 傳感器的綜合應用在現代工業(yè)上的應用 現代工

13、業(yè)生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產過程中的各種參數，使設備工作在最佳或正常狀態(tài)，并使產品達到質量要求。 鋼鐵企業(yè)應用各種傳感器和通信網絡，在生產過程中實現對加工產品的寬度、厚度、溫度的實時監(jiān)控，從而提高了產品質量，優(yōu)化了生產流程。 303.1.3 傳感器的應用在家用電器領域的應用 如全自動洗衣機、電飯煲和微波爐等都離不開傳感器。醫(yī)療衛(wèi)生領域，電子脈博儀、體溫計、醫(yī)用呼吸機、超聲波診斷儀、斷層掃描（CT）及核磁共振診斷設備等，都大量地使用了各種各樣的傳感技術。 溫度傳感器廣泛應用于室內空調、電冰箱和微波爐等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的特性工作的.

14、 313.1.3 傳感器的應用在軍事國防領域的應用 在軍事國防領域，各種偵測設備，紅外夜視探測，雷達跟蹤、武器精確制導等，沒有傳感器是難以實現的。 目前每架軍用飛機需 20多種力學量傳感器，對操縱桿拉力、起落著陸沖擊力、發(fā)動機的推動力、救生裝置彈射力、進氣管壓力場分布及動態(tài)中各種壓力、振動、加速度、角加速度、位移等參量的測量，還要對過載和燃油密度及飛行員呼吸的流量等參數的測量，檢測機艙內含氧量、艙內煙霧報警、機載火控系統(tǒng)的設計、隱型用傳感器等。 323.1.3 傳感器的應用在航天領域的應用 在航空航天領域，空中管制、導航、飛機的飛行管理和自動駕駛著陸系統(tǒng)等，都需要大量的傳感器。人造衛(wèi)星的遙感遙

15、測等都與傳感器緊密相關。 “阿波羅10”的運載火箭部分，檢測加速度、聲學、溫度、壓力、振動、流量、應變等參數的傳感器共有2077個，宇宙飛船部分共有各種傳感器1218個。333.2 常用傳感器(一)溫度傳感器343.2 常用傳感器(二)濕度傳感器353.2 常用傳感器(三)電感式傳感器 利用電磁感應將被測的物理量如位移、壓力、流量、振動等轉換成線圈的自感系數和互感系數的變化，再由電路轉換為電壓或電流的變化量輸出，實現非電量到電量的轉換 363.2 常用傳感器(四)壓力傳感器 利用傳感器件在受外部壓力時產生一定的內部結構變形或位移，轉化為電特性的改變，產生相應的電信號，此即壓電效應，故亦稱壓電傳

16、感器。 373.2 常用傳感器(五)光傳感器 光敏電阻利用材料電阻率的光敏性來進行光探測。光電傳感器則采用光電元件作為檢測元件，它先將被測量的變化轉換成光信號的變化，再利用光電元件將光信號轉換成電信號。 383.2 常用傳感器(六)光柵式傳感器 光柵式傳感器也是光電效應傳感器，受光照后產生光電效應，將光信號轉換成電信號輸出。 393.2 常用傳感器(七)霍爾（磁性）傳感器 霍爾傳感器是利用霍爾效應制成的一種磁性傳感器?；魻栃鐖D3-16：將一個金屬或半導體材料薄片置于磁場中，當有電流通過時，由于形成電流的電子在磁場中運動而受到磁場力的作用力，會使材料中產生與電流方向垂直的電壓差?？赏ㄟ^測量霍

17、爾傳感器產生的電壓大小來計算磁場強度。403.2 常用傳感器(七)化學傳感器 化學傳感器是指對各種化學物質敏感并將其濃度轉換為電信號的傳感器。如CO、CO2、O2、H2S傳感器、PH值傳感器、酒精濃度傳感器等。 413.2 常用傳感器(八)化學傳感器 化學傳感器是指對各種化學物質敏感并將其濃度轉換為電信號的傳感器。如CO、CO2、O2、H2S傳感器、PH值傳感器、酒精濃度傳感器等。 423.2 常用傳感器(九)生物傳感器 以被測目標與分子識別元件的相互作用方式進行分類有生物親合型生物傳感器（affinitybiosensor）等 433.2 常用傳感器(十)微波傳感器 由發(fā)射天線發(fā)出的微波，遇

18、到被測物體時將被吸收或反射，使功率變化；再利用接收天線接收通過被測物體或由其反射回的微波，將其轉換成電信號，再經測量電路就實現了微波檢測。 443.2 常用傳感器(十一)超聲波傳感器 由發(fā)射天線發(fā)出的微波，遇到被測物體時將被吸收或反射，使功率變化；再利用接收天線接收通過被測物體或由其反射回的微波，將其轉換成電信號，再經測量電路就實現了微波檢測。 453.2 常用傳感器(十二)MEMS陀螺儀傳感器 MEMS陀螺中沒有機械旋轉器件，它主要利用振動來誘導和探測哥里奧利力，利用哥氏加速度對振動質量塊的作用來檢測慣性轉動。如物體在圓盤上無徑向運動，哥氏力不會產生。故在MEMS陀螺儀中，用質量塊來回做徑向

19、運動或振蕩，與此對應的哥氏力就不停地在橫向來回變化。 463.2 常用傳感器(十三)多功能傳感器 多功能傳感器包含多個敏感元件，體積小巧且多種功能兼?zhèn)洌柚煌舾性胁煌奈锢斫Y構或化學物質及其各不相同的表征方式，用一個傳感器系統(tǒng)來同時實現多對象傳感功能。 473.2 常用傳感器(十四)智能傳感器 智能傳感器（intelligent sensor或smart sensor）具有綜合采集、處理與交換信息的能力，是傳感器與微處理機相結合的產物。 483.2 常用傳感器(十四)常用智能傳感器智能壓力傳感器智能液體渾濁度傳感器493.2 常用傳感器(十四)常用智能傳感器智能溫濕度傳感器503.2

20、常用傳感器(十四)智能傳感器飛利浦推出了一種基于多功能智能傳感器的自動真空吸塵器，其外觀的俯、側視如圖。智能自動真空吸塵器是設有電線，側面有多達32個紅外智能傳感器形成了緩沖裝置，結合智能自動吸塵器下面的紅外線傳感器能幫助吸塵器探測和自動回避墻壁和地面上的障礙物，避開樓梯區(qū)域，防跌落。通過集成攝像裝置、多種傳感器探測與收集的信息和驅動程序，使其能綜合繪制房間地圖并合理設計清潔路線。有此地圖，智能吸塵器能清楚其目前所處位置、過去所處位置以及需要前往的位置，從而有效地清潔地面。紅外線傳感器則用于探測障礙物，自動繞行，故它能在家中自由來去，不會絆倒老人與孩子等。 513.3 MEMS技術 MEMS的

21、基本概念 MEMS技術的特點 MEMS的加工工藝及制作 MEMS的分類 523.3.1 MEMS的基本概念MEMSMicro Electromechanical System，微機電系統(tǒng)MEMS是指集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統(tǒng)。這種微電子機械系統(tǒng)不僅能采集、處理與發(fā)送信息或指令，還能按照所獲取的信息自主地或根據外部的指令采取行動。533.3.2 MEMS的特點微型化 MEMS的基本特點低能耗、靈敏度和工作效率高 以硅為主要原料 可批量生產 集成化 學科上的交叉 應用上的高度與廣泛 543.3.3 MEMS的起源 MEMS技術源于半導體和微

22、技術加工領域的發(fā)展。半導體材料（特別是硅）對力、熱、磁等多種信號有敏感特性，可用于開發(fā)集成電路的先進工藝技術。由于采用平面工藝，使之不斷向微型化與集成化發(fā)展。而微機械加工（Micro Machining）技術的出現為MEMS奠定了基礎，隨加工技術不斷擴充，水平不斷提高，使制作硅微機械部件成為可能。1987年，加州大學伯克利分校的范龍生等人用表面微機械加工法制成了多晶硅齒輪，引起了國際學術界的震動。隨后，汽車用微機械多路絕壓傳感器投入批量生產，標志MEMS技術作為一個應用型交叉學科的出現。 553.3.4 MEMS的制造工藝 微米/納米技術包括了從亞毫米到亞微米范圍的材料工藝和裝置制造和集成，制

23、造工藝包括光刻、刻蝕、淀積外延生長、擴散、離子注入、測試、監(jiān)測與封裝。納米制造技術和工藝除了包括微米制造的一些技術如離子束光刻工藝外，還包括為利用材料特性而進行分子和原子級的加工與排列技術等。563.3.5 MEMS的加工材料 MEMS所用材料一般為襯底材料和附加材料兩類，目前襯底材料以硅為主。選用晶態(tài)半導體材料是因其具有性能優(yōu)異、容易得到、有多種成熟的加工工藝、與晶面有關的各向異性使之適于微機械加工及具有集成有源電路等諸多優(yōu)點。襯底材料也可是其他非半導體材料，包括金屬、玻璃、石英、其他晶態(tài)絕緣體、陶瓷、塑料、高聚物以及其他有機和無機材料。 573.3.6 MEMS的分類及應用傳感MEMS技術

24、 生物MEMS技術 光學MEMS技術射頻MEMS技術 583.3.6 MEMS的分類傳感MEMS技術 傳感MEMS技術是指用微電子微機械加工出來的、用敏感元件如電容、壓電、壓阻、熱電耦、諧振、隧道電流等來感受轉換電信號的器件和系統(tǒng)。593.3.6 MEMS的分類傳感MEMS技術的應用 計步表或計步器是利用三軸MEMS傳感器實現健身和健康監(jiān)測功能的代表性應用，在特定的情況下，計步器的傳感器能夠精確地測定在步行和跑步過程中作用在系統(tǒng)上的加速度，通過處理加速度數據，計步器顯示用戶走過的步數和速度，以及運動過程中所消耗掉的熱量。 安全氣囊在生死時刻的開啟，就是根據多種MEMS加速度器采集的信號來控制的

25、。這些芯片傳感突然的減速，并在瞬間決定何時開啟安全氣囊。較新的MEMS陀螺儀甚至可以阻止翻車的發(fā)生。 603.3.6 MEMS的分類生物MEMS技術 生物MEMS技術是用MEMS技術制造的化學或生物微型分析和檢測芯片或儀器，將在襯底上制造出的微型驅動泵、微控制閥、通道網絡、樣品處理器、混合池、計量器、增擴器、反應器、分離器以及檢測器等元器件并集成為多功能芯片?？梢詫崿F樣品的進樣、稀釋、加試劑、混合、增擴、反應、分離、檢測和后處理等分析全過程。613.3.6 MEMS的分類生物MEMS技術的應用 視網膜開刀時 ,大夫可將遙控機器人放入眼球內 ,在細胞操作、細胞融合、精細外科、血管、腸道內自動送藥

26、等方面應用甚廣。MEMS的微小可進入很小的器官和組織，智能自動地進行細微精確的操作,大大提高介入治療的精度,直接進入相應病變地進行工作,降低手術風險。同時 ,可進行基因分析和遺傳診斷,利用微加工技術制造各種微泵、微閥、微攝子、微溝槽、微器皿和微流量計的器件適合于操作生物細胞和生物大分子。 623.3.6 MEMS的分類光學MEMS技術 結合綜合微電子、微機械、光電子技術等基礎技術，開發(fā)新型光器件，稱為微光機電系統(tǒng)(MOEMS)。它能把各種MEMS結構件與微光學器件、光波導器件、半導體激光器件、光電檢測器件等完整地集成在一起，形成一種全新的功能系統(tǒng)。 633.3.6 MEMS的分類光學MEMS技

27、術的應用 在電信方面，由于光學MEMS制成的光學器件具有很好的效能，例如低插入損耗、優(yōu)良的波長平坦度和極小的串擾，而且能提高整合度及器件規(guī)模(Scalability)，極適用于高性能的光纖網絡。顯示產業(yè)方面，包括整合式可配帶的攜帶型設備，以及條形碼掃描、自適應光學系統(tǒng)、商用印刷等等。 目前最成功的光學MEMS產品，是由TI的DLP專利技術所制造的微面鏡器件。DLP芯片可說是目前最復雜的光源開關，它包含了最多達220萬用鉸鏈安裝的微型運動鏡面組成的矩形數組，每片微型鏡面的大小都不超過人類頭發(fā)絲厚度的五分之一，對應投影圖像中的一個像素。 643.3.6 MEMS的分類射頻MEMS技術 射頻MEMS

28、技術就是利用MEMS技術制作各種用于無線通訊的射頻器件或系統(tǒng)，包括各種無源器件如：片上高Q值諧振器，濾波器，微開關，微型天線以及電感、電容等。射頻MEMS技術傳統(tǒng)上分為固定的和可動的兩類。固定的MEMS器件包括本體微機械加工傳輸線、濾波器和耦合器。可動的MEMS器件包括開關、調諧器和可變電容。 RF-MEMS653.3.6 MEMS的分類射頻MEMS技術的應用 對一個多頻道的通訊終端來說，要求濾波器同時具有窄的帶寬，高的選擇性、寬的調諧能力以及低的插入損耗是非常困難甚至不可能。在此情況下，只有利用開關將整個頻域分成若干獨立頻段再通過濾波器進行選擇。利用射頻MEMS技術制作的微開關以其良好的電學

29、和機械特性、高壽命、低損耗成為研究熱點。 663.3.7 MEMS的發(fā)展前景 MEMS技術也正發(fā)展成為一個巨大的產業(yè)，多數工業(yè)觀察家預測，未來5年MEMS器件的銷售額將呈迅速增長之勢，年平均增長率約為18%，因此對機械電子工程、精密機械及儀器、半導體物理等學科的發(fā)展提供了極好的機遇和嚴峻的挑戰(zhàn)。673.4 無線傳感器網絡 無線傳感器網絡概述 無線傳感網絡的結構無線傳感網協(xié)議無線傳感器網絡的應用領域 683.4.1 無線傳感器網絡概述 無線傳感網的內涵 無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，WSN)是信息科學領域中一個全新的發(fā)展方向，同時也是新興學科與傳統(tǒng)學科進行領域

30、間交叉的結果。693.4.1 無線傳感器網絡概述無線傳感網絡發(fā)展經歷的三個階段無線傳感網 無線智能傳感器 智能傳感器 將計算能力嵌入到傳感器中，使得傳感器節(jié)點不僅具有數據采集能力，而且具有信息處理能力。在智能傳感器的基礎上增加了無線通信能力，大大延長了傳感器的感知觸角，降低了傳感器的工程實施成本。將網絡技術引入到無線智能傳感器中，使得傳感器不再是單個的感知單元，而是能夠交換信息、協(xié)調控制的有機體，實現物與物的互聯(lián)，把感知觸角深入世界各個角落，成為下一代互聯(lián)網及物聯(lián)網的重要組成部分。703.4.1 無線傳感器網絡概述 2019年，美國UCLA大學的William J Kaiser教授向DARPA

31、提交的“低能耗無線集成微型傳感器”揭開了現代WSN網絡的序幕。 在其后的10余年里，WSN網絡技術得到學術界、工業(yè)界乃至政府的廣泛關注，成為在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測和預報、健康護理、智能家居、建筑物結構監(jiān)控、復雜機械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理以及機場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等眾多領域中最有競爭力的應用技術之一。 無線傳感網絡技術發(fā)展背景713.4.2 無線傳感器網絡的系統(tǒng)結構和傳感網節(jié)點 什么是無線傳感網絡？無線傳感器網絡就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡。723.4.2 無線傳感器網絡的系統(tǒng)結構和傳感網節(jié)點 移動自組織網

32、絡是一種移動通信和計算機網絡相結合的網絡，是移動計算機網絡的一種，用戶終端可以在網內隨意移動而保持通信。什么是移動自組織網絡733.4.2 無線傳感器網絡的系統(tǒng)結構和傳感網節(jié)點無線傳感網絡的特點 無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取平臺，能夠實時監(jiān)測和采集網絡分布區(qū)域內的各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網關節(jié)點，以實現復雜的指定范圍內目標檢測與跟蹤，具有快速展開、抗毀性強等特點。743.4.2 無線傳感器網絡的系統(tǒng)結構和傳感網節(jié)點網絡的構建必須具備三個要素：（1）感知對象 需要被感知的任何事物或環(huán)境參數。（2）感知節(jié)點 既有感知功能，也有路由選擇功能，用于檢測周圍事件或者環(huán)境參數。（3）匯

33、聚節(jié)點 即SINK，從傳感器節(jié)點采集并處理檢測數據。傳感器節(jié)點753.4.2 無線傳感器網絡的系統(tǒng)結構和傳感網節(jié)點節(jié)點單元功能結構圖 節(jié)點在無線傳感網中可作為數據采集者、數據中轉站或者簇頭節(jié)點。作為數據采集者，它收集周圍環(huán)境數據，通過通信路由協(xié)議直接或間接地將數據傳遞給遠方基站或sink節(jié)點；作為數據中轉站，它除了完成數據采集任務以外，還要接收鄰居節(jié)點的數據，將其發(fā)送給距離基站更近的鄰節(jié)點或直接發(fā)送到基站或sink節(jié)點；作為簇頭節(jié)點，負責收集該簇內所有節(jié)點采集到的數據，經過數據融合后，發(fā)送到基站或者sink節(jié)點。 763.4.2 無線傳感器網絡的系統(tǒng)結構和傳感網節(jié)點通信體系773.4.3 無線

34、傳感網網絡結構和部署無線傳感網絡的結構783.4.3 無線傳感網網絡結構和部署星狀網 星狀網的拓撲結構是單跳（single-hop）。如傳統(tǒng)無線網絡中，終端節(jié)點直接與基站進行雙向通信，而彼此間不進行連接?；竟?jié)點可用PC、專用控制設備或其他與數據處理設備作通信網關，各終端節(jié)點也可按應用需求而各不相同。這種結構對傳感網并不合適，因為傳感器自身能量有限，如果每個節(jié)點都要保證數據的正確接收，則傳感器節(jié)點需要以較大功率發(fā)送數據。當節(jié)點間較近時，會監(jiān)測到相似或者相同的信息，這些冗余會增加網絡負載。 793.4.3 無線傳感網網絡結構和部署網狀（Mesh）網 網狀網拓撲結構是多跳的結構，所有節(jié)點都可直接通

35、信。通過一定的算法，網絡選擇一條或者多條路由進行多跳數據傳輸。由于每個傳感器節(jié)點都有多條路徑可到達基站節(jié)點，其故障修復能力較強，系統(tǒng)以多跳代替了單跳傳輸，減少了每一個傳感器節(jié)點發(fā)送數據所需的功率。但因網絡節(jié)點數量多，分布隨機、拓撲結構變化復雜，因此在網絡中進行多跳路由查找以及路由維護和修復較困難。同時，傳感器節(jié)點必須時刻保持“監(jiān)聽”狀態(tài)，相應增加了網絡能耗，減少了網絡壽命。 803.4.3 無線傳感網網絡結構和部署星狀混合 混合網拓撲結構力求兼具星狀網的簡潔、易控以及網狀網的多跳和自愈的優(yōu)點，使得整個網絡的建立、維護以及更新更加簡單、高效。其中，分層式網絡結構屬于混合網中比較典型的一種，尤其適

36、合節(jié)點眾多的無線傳感網的應用。在分層網中，整個傳感器網絡形成分層結構，傳感器節(jié)點通過基站指定或者自組織的方法形成各個獨立的簇（cluster），每個簇選出相應的簇首（cluster head），由簇首負責簇內所有節(jié)點的控制，并對簇內所收集的信息進行整合、處理，隨后發(fā)送給基站。分層式網絡結構既通過簇內控制，減少了節(jié)點與基站間遠距離的信令交互，降低了網絡建立的復雜度，減少了網絡路由和數據處理的開銷，同時又可通過數據融合降低網絡負載，而多跳也減少了網絡的能量消耗。 813.4.3 無線傳感網絡的結構和部署無線傳感網絡的部署（1）隨機性部署：以撒布方式部署，節(jié)點隨機分布，以Ad Hoc方式進行工作。（

37、2）確定性部署：預先確定部署方案和節(jié)點位置，路由預先選定。（1）同構：所有的傳感網節(jié)點具有相同的運算、存貯能力和能量。（2）異構：傳感網節(jié)點具有不同的能力和重要性。823.4.4 無線傳感網絡協(xié)議應 用 層 網 絡 層 傳 輸 層 數 據 鏈 路 層 傳感網絡協(xié)議棧 傳感網絡分層結構物 理 層 833.4.4 無線傳感網絡協(xié)議物理層 物理層通信協(xié)議主要解決傳輸介質、傳輸頻段的選擇，無線收發(fā)器的設計，調制方式等問題。傳感網使用的傳輸介質主要包括無線電、紅外線、光波等，其中無線電是最主要的傳輸介質。使用這種介質需要解決頻段選擇、調制方式選擇等問題。843.4.4 無線傳感網絡協(xié)議數據鏈路層（1）邏

38、輯鏈路子層這是數據鏈路層的上層部分，它為網絡層提供統(tǒng)一接口。該子層通過在IP包上加了8位目的地址服務接入點和源地址服務接入點來保證在不同類型網絡中傳輸。還有一個8或16位的控制字段用于流控制等輔助功能。（2）MAC子層傳感網的MAC協(xié)議旨在為資源（特別是能量）受限的大量傳感器節(jié)點建立具有自組織能力的多跳通信鏈路，實現公平的通信資源共享，處理數據包之間的碰撞，重點是如何節(jié)能。853.4.4 無線傳感網絡協(xié)議數據鏈路層MAC協(xié)議基于隨機競爭的MAC協(xié)議 基于TM（時分多址）的MAC協(xié)議 863.4.4 無線傳感網絡協(xié)議網絡層 主要包括基于聚簇的路由協(xié)議、基于地理位置的路由協(xié)議、能量感知路由協(xié)議、以

39、數據為中心的路由協(xié)議等。 網絡層路由協(xié)議基于聚簇的路由協(xié)議 基于地理位置的路由協(xié)議 以數據為中心的路由協(xié)議 能量感知路由協(xié)議 873.4.4 無線傳感網絡協(xié)議傳輸層 此處與傳統(tǒng)網絡的傳輸層擔負的任務大致相同，負責端到端的傳輸控制。無線傳感網與互聯(lián)網或其他網絡相連時，傳輸層協(xié)議尤其重要。因無線傳感網的能量受限性、節(jié)點命名機制、以數據為中心等特征，使其傳輸控制較困難，故其傳輸層需要特殊的技術和方法。應用層 應用層位于模型的最高層，為各類應用軟件提供各種面向作業(yè)的支持。相應的協(xié)議主要針對各網絡節(jié)點與應用層軟件之間的通信，以及中間服務與應用層軟件之間的通信，最終實現各種感知信息、應用信息、控制信息和管

40、理信息等的有序使用。883.4無線傳感器網絡的應用領域 環(huán)境的監(jiān)測和保護 醫(yī)療護理軍事領域 生產作業(yè)893.4無線傳感器網絡的應用領域環(huán)境的監(jiān)測與保護 英特爾研究實驗室研究人員曾經將32個小型傳感器接入互聯(lián)網，以讀出緬因州“大鴨島”上的氣候，用來評價一種海燕巢的條件。 無線傳感器網絡還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。 它也可以應用在精致農業(yè)中，監(jiān)測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。903.4無線傳感器網絡的應用領域軍事領域 由于無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點，非常適用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判

41、斷生物化學攻擊等多方面用途。如美國國防部遠景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學進行“智能灰塵”（Smart Dust）傳感器技術的研發(fā)。 913.4無線傳感器網絡的應用領域其他用途 英特爾正在對工廠中的一個無線網絡進行測試，該網絡由40臺機器上的210個傳感器組成，這樣組成的監(jiān)控系統(tǒng)將可以大大改善工廠的運作條件。它可以大幅降低檢查設備的成本，同時由于可以提前發(fā)現問題，因此將能夠縮短停機時間，提高效率，并延長設備的使用壽命。 923.5 無線網絡技術 無線網絡技術涵蓋的范圍很廣，既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數據網絡，也包括為近距離無線連接進行優(yōu)化的紅外線技術及射頻技術等。 想象

42、一下這樣一個無線校園網：學生們一邊坐在草地上，愜意地喝著飲料，一邊通過無線網絡自由地與專家、老師進行網上討論、訪問圖書館電子資源；課堂上老師和學生可通過手持無線設備進行自由溝通和交流；奧運會比賽的時候，通過無線，全校所有師生可實時在校內任何地方看到賽事直播. 933.5.1無線網絡的類型 無線廣域網 無線城域網無線局域網 無線個人網 根據數據的傳輸距離94無線廣域網 無線廣域網（WWAN）技術可使用戶通過遠程公用網絡或專用網絡建立無線網絡連接。通過無線服務提供商負責維護的若干天線基站或衛(wèi)星系統(tǒng)，這些連接可以覆蓋廣大的地理區(qū)域，例如若干城市或者國家和地區(qū)。 目前的WWAN 技術被稱為第二代移動通

43、信技術（2G）系統(tǒng)。2G系統(tǒng)主要包括移動通信全球系統(tǒng)（GSM）、蜂窩式數字分組數據（CDPD）和碼分多址（CDMA）?，F在正努力從 2G 網絡向第三代移動通信技術（3G）過渡。95無線城域網 無線城域網（WMAN）技術使用戶可以在城區(qū)的多個場所之間創(chuàng)建無線連接（如在一個城市或大學校園的多個辦公樓之間），而不必花費高昂的費用鋪設光纜、銅質電纜和租用線路。WMAN使用無線電波或紅外光波傳送數據。96無線局域網 無線局域網（WLAN）技術可以使用戶在本地創(chuàng)建無線連接（例如，在公司或校園的大樓里，或在某個公共場所，如機場、賓館、酒店、候車室等）。97無線個人網 主要的 WPAN 技術是藍牙“Bluet

44、ooth”和紅外線。 無線個人網（WPAN）技術使用戶能夠為個人操作空間（POS）設備（如 PDA、移動電話和筆記本電腦等）創(chuàng)建臨時無線通訊。POS 指的是以個人為中心，最大距離為 10米的一個空間范圍。 支持無線個人網的通信技術包括：藍牙、ZigBee、UWB、紅外（IrDA）、NFC、HomeRF等，它們在功耗、成本、傳輸速率、傳輸距離、組網能力等方面又各有特點。 98無線個人網 谷歌Project Glass眼鏡實現了將微型投影儀+攝像頭+傳感器+存儲傳輸+操控設備的融合，并將眼鏡、智能手機、攝像機等集于一身。用戶只要通過眼部動作等就能拍照、錄像、打電話，省去了從口袋中掏手機的麻煩，還能

45、拍照上傳、收發(fā)短信、查詢天氣路況等，并將地圖疊加到用戶的視野中；也可利用語音指令拍攝照片、攝制視頻、與他人在網上互動等。 目前，還有如智能頭箍、手套手機、社交牛仔褲、衛(wèi)星導航鞋、體態(tài)監(jiān)測健身服等大批新產品正層出不窮。 可穿戴的智能設備993.5.2無線網絡常用設備類型 無線網卡 無線網橋 無線天線 100無線網卡 無線網卡的作用類似于以太網中的網卡，作為無線局域網的接口，實現與無線局域網的連接。 無線網卡根據接口類型的不同，主要分為三種類型，即PCMCIA無線網卡、PCI無線網卡和USB無線網卡。101無線網橋 無線網橋用于連接兩個或多個獨立的網絡段，這些獨立的網絡段通常位于不同的建筑內，相距

46、幾百米到幾十公里,廣泛應用在不同建筑物間的互聯(lián)。 無線網橋的特點是功率大，傳輸距離遠（最大可達約50km），抗干擾能力強等，不自帶天線，一般配備拋物面天線實現長距離的點對點連接。 無線網橋的三種工作方式：點對點、點對多點、中繼連接102無線天線 當計算機與無線接入點（AP）或其他計算機相距較遠時，隨著信號的減弱，傳輸速率會明顯下降，或者根本無法實現與AP或其他計算機之間通訊，此時，就必須借助于無線天線對所接收或發(fā)送的信號進行增益（放大）。103無線天線 無線天線常見的類型有兩種：一種是室內天線，優(yōu)點是方便靈活，缺點是增益小，傳輸距離短；另一種是室外天線。優(yōu)點是傳輸距離遠。比較適合遠距離傳輸。1

47、043.5.3無線網絡的接入方式網橋連接型訪問節(jié)點連接型HUB接入型無中心型根據不同的應用環(huán)境，目前無線局域網采用的拓撲結構主要有:105網橋連接型 該結構主要用于無線或有線局域網之間的互連。當兩個局域網無法實現有線連接或使用有線連接存在困難時，可使用網橋連接型實現點對點的連接。 在這種結構中局域網之間的通信是通過各自的無線網橋來實現的，無線網橋起到了網絡路由選擇和協(xié)議轉換的作用。106訪問節(jié)點連接型 在網絡覆蓋范圍內的任何地方都可以接收到該信號，并可實現漫游通信。 這種結構采用移動蜂窩通信網接入方式，各移動站點間的通信是先通過就近的無線接收站將信息接收下來，然后將收到的信息通過有線網傳入到“

48、移動交換中心”，再由移動交換中心傳送到所有無線接收站上。 107HUB接入型 在有線局域網中利用HUB可組建星形網絡結構。同樣也可利用無線AP組建星型結構的無線局域網，其工作方式和有線星形結構很相似。但在無線局域網中一般要求無線AP應具有簡單的網內交換功能。108無中心型結構 該結構的工作原理類似于有線對等網的工作方式。它要求網中任意兩個站點間均能直接進行信息交換。每個站點既是工作站，也是服務器。1093.5.4 無線網絡的特點 安裝便捷 使用靈活 經濟節(jié)約 易于擴展 更好的安全性 1103.5.5 模擬與數字通信技術 第一代移動通信系統(tǒng)采用頻分多址(FDMA)的模擬調制方式，這種系統(tǒng)的主要缺

49、點是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務。 第二代移動通信系統(tǒng)主要采用時分多址(TDMA)的數字調制方式，提高了系統(tǒng)容量，并采用獨立信道傳送信令，使系統(tǒng)性能大為改善，但TDMA的系統(tǒng)容量仍然有限，越區(qū)切換性能仍不完善。 第一代、第二代移動通信系統(tǒng)111蜂窩移動通信原理每10km20km的區(qū)域稱為單元（形似蜂窩），單元的中央建有一個基站，該單元內所有手機都向該基站發(fā)送信號并接收基站發(fā)給的信號所有單元既相互分割，又彼此有所交疊，連成整個移動通信服務網所有基站都通過微波或電纜、光纜與移動交換中心通信手機每個時刻都處于某個特定單元的基站控制之下，通話時使用兩個頻率（一個上行頻率，一個下行頻率），同一單元內同

50、一時刻的不同手機使用不同的頻率進行通信，相互不影響每個蜂窩單元中有200多個信道(GSM)。相鄰單元不允許使用相同的頻率，不相鄰單元的頻率允許重用移動交換中心電話交換中心112第二代移動通信系統(tǒng)傳輸的是數字化的語音/文字信號使用頻段：900MHz/1800MHz我國使用的2種標準：GSM（歐洲移動通信系統(tǒng)，也稱全球通、全數字系統(tǒng))中國電信的GSM網已基本實現縣以上城市的覆蓋, 接入號有139135、130采用頻分多路復用技術(分為124個上下行信道)和時分多路復用(每個信道8個連接)，每個蜂窩理論上支持992個連接，實際上可有200多個CDMA (碼分多址接入，Code Division Mu

51、ltiple Access)所有手機都占用相同帶寬和頻率，在整個頻段上進行信號傳輸,但它們分別采用不同的編碼原理加以區(qū)分，即CDMA給每一手機分配一個唯一的碼序列（擴頻碼），并用它對承載信息的信號進行編碼抗干擾能力強，系統(tǒng)容量大，接通率高，噪聲小113第二代移動通信系統(tǒng) 中國聯(lián)通、中國移動所用的GSM移動電話網采用的便是FDMA和TDMA兩方式的結合。GSM比模擬移動電話有很大的優(yōu)勢，但在頻譜效率上僅是模擬系統(tǒng)的3倍，容量有限；話音質量也很難達到有線電話水平；TDMA終端接入速率最高也只能達到9.6kbit/s；TDMA系統(tǒng)無軟切換功能，容易掉話，影響服務質量。114第二代移動通信系統(tǒng) CDM

52、A是Code Division Multiple Access (碼分多址)的縮寫，是第三代移動通信系統(tǒng)的技術基礎。 CDMA技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現信息通信。 115C網 C網即CDMA(Code Division Multiple Access) 網絡，又稱碼分多址，是在無線通訊上使用的技術，CDMA 允許所有的使用者同時使用全部頻帶(1.2288M

53、hz)，并且把其他使用者發(fā)出的訊號視為雜訊，完全不必考慮到訊號碰撞 (collision) 的問題。 CDMA的優(yōu)點包括： CDMA中所提供的語音編碼技術，其通話品質比目前的GSM好，而且可以把用戶對話時周圍環(huán)境的噪音降低，使通話更為清晰。我國CDMA網絡的建設和經營由中國聯(lián)通統(tǒng)一負責。聯(lián)通CDMA網在2019年1月8日全網開通。2019年1月28日上海聯(lián)通CDMA1X網的開通，代表著CDMA網絡的全面升級，可提供高速無線互聯(lián)網接入和豐富的無線數據業(yè)務。 2019年7月中國聯(lián)通以1100億元將CDMA網絡售于中國電信。 目前中國電信CDMA網絡的號段為133.153.180.189。 116G

54、網 GSM全名為：Global System for Mobile Communications，中文為全球移動通訊系統(tǒng)，俗稱全球通，是一種起源于歐洲的移動通信技術標準，是第二代移動通信技術，其開發(fā)目的是讓全球各地可以共同使用一個移動電話網絡標準，讓用戶使用一部手機就能行遍全球。我國于20世紀90年代初引進采用此項技術標準，此前一直是采用蜂窩模擬移動技術，即第一代GSM技術（2019年12月31日我國關閉了模擬移動網絡）。目前，中國移動、中國聯(lián)通各擁有一個GSM網，為世界最大的移動通信網絡。GSM系統(tǒng)包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM-1900：19

55、00MHz等幾個頻段 。 1173.5.6 3G移動通信 第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭的需要而研究開發(fā)出CDMA技術，其思想初衷是防止敵方對己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭期間廣泛應用于軍事抗干擾通信，后來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術。2019年，第一個CDMA商用系統(tǒng)運行之后，CDMA技術理論上的諸多優(yōu)勢在實踐中得到了檢驗，從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應用。全球許多國家和地區(qū)，包括中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網絡。 1183.5.6 3G移動通信 國際電信聯(lián)盟在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及WiMAX四大主流無線接口標準，寫

56、入3G技術指導性文件2000年國際移動通訊計劃（簡稱IMT2000）。1193.5.6 3G移動通信W-CDMA CDMA2000 TD-SCDMA WiMAX 120W-CDMA W-CDMA也稱為WCDMA，全稱為Wideband CDMA，也稱為CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取。 這套系統(tǒng)能夠架設在現有的GSM網絡上，對于系統(tǒng)提供商而言可以較輕易地過渡，而GSM系統(tǒng)相當普及的亞洲對這套新技術的接受度比較高。121CDMA 2000 CDMA2000是由窄帶CDMA(CDMA IS95)技術發(fā)展而來的寬帶CDMA技術，也稱為CDMA Multi-Carrier，由

57、美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國三星都有參與，韓國現在成為該標準的主導者。 該標準提出了從CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演進策略。CDMA20001x被稱為2.5代移動通信技術.中國聯(lián)通就是采用這一方案向3G過渡，并已建成了CDMA IS95網絡。122TD-SCDMA 全稱為Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access（時分同步CDMA），該標準是由中國大陸制定的3G標準，2019年6月29日，中國原郵電部電信科學技術研究院（大唐電信）向I

58、TU提出。 123TD-SCDMA該標準將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當今國際領先技術融于其中，在頻譜利用率、對業(yè)務支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優(yōu)勢。由于中國龐大的市場，該標準受到各大主要電信設備廠商的重視，全球一半以上的設備廠商都宣布可以支持TDSCDMA標準。 該標準提出不經過2.5代的中間環(huán)節(jié)，直接向3G過渡，非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級。 124TDSCDMA的優(yōu)勢 技術優(yōu)勢- TD-SCDMA相對其它3G備選技術擁有明顯的網絡建設、運營及財務優(yōu)勢。 標準優(yōu)勢-無論在資金上、技術上還是政策上，政府都給予了TD-SCDMA最大的支持。 用戶優(yōu)勢 -我國的移動電話

59、用戶數突破8億戶，這么大的基數給了TD-SCDMA最好的支持。125三種3G標準比較126WiMAX WiMAX 的全名是微波存取全球互通（Worldwide Interoperability for Microwave Access），又稱為80216無線城域網，是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一公里”的寬帶無線連接方案。將此技術與需要授權或免授權的微波設備相結合之后，由于成本較低，將擴大寬帶無線市場，改善企業(yè)與服務供應商的認知度。127128129WiMAX 國內電信設備巨頭中興通訊投資50億元興建中興天津產業(yè)基地，主要研發(fā)WiMAX、RFID和激光電視及激光顯示等新技術。同時，另一電信

60、設備巨頭華為推出WiMAX全系列終端。1304G4G移動系統(tǒng)網絡結構 物 理 層 中 間 環(huán) 境 層 應 用 層 4G移動通信系統(tǒng)主要以正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）為技術核心 1314GOFDM OFDM可結合分集、時空編碼、干擾和信道間干擾抑制及智能天線技術，能大幅提高系統(tǒng)性能。其中各載波相互正交，每個載波在一個符號時間內有整數個載波周期，每個載波的頻譜零點和相鄰載波的零點重疊，這便減小了載波間的干擾。由于載波間有部分重疊，所以比傳統(tǒng)的FDMA提高了頻帶利用率。 OFDM傳播過程中，高速數據流通過串并變換，分配