無線通信網(wǎng)絡(luò)綜述,樓宇自控論文

無線通信網(wǎng)絡(luò)綜述,樓宇自控論文本篇論文目錄導(dǎo)航：【題目】【第一章第二章】【第三章】無線通信網(wǎng)絡(luò)綜述【第四章】【第五章】【總結(jié)/以下為參考文獻(xiàn)】第三章無線通信網(wǎng)絡(luò)綜述3.1無線網(wǎng)絡(luò)的概念。無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)采用的是類似的工作方式，將服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、工作站、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、訪問點(diǎn)和無線適配器等用無線傳輸媒體連接起來建立的網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別在于不同的信息傳輸介質(zhì)，實(shí)際上，我們?cè)诿鎸?duì)面談話時(shí)，可以以理解為無線通信.在古代戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，所使用的狼煙，就是利用電磁波〔光〕的直線傳播的無線通信。然而，真正意義上的無線通信，要從麥克斯韋〔Maxwell〕和赫茲〔Hertz〕對(duì)電磁波的研究，人們認(rèn)識(shí)到了電磁波傳輸?shù)母拍钜院?。不久之后，特斯拉〔Tesla〕演示了通過電磁波傳輸信息的實(shí)驗(yàn)。事實(shí)上，這是最早的無線通信系統(tǒng)。在1898年，馬可尼〔Marconi〕非常成功的宣傳和演示了他的實(shí)驗(yàn)，從一個(gè)船上到英吉祥海峽的懷特島的無線通信。值得一提的是，盡管特斯拉〔Tesla〕是第一個(gè)成功的演示無線通信的人，但是由于馬可尼〔Marconi〕有更好的公共關(guān)系和實(shí)驗(yàn)宣傳，所以被人們廣泛以為是無線通信的發(fā)明者，并在1909年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在隨后的幾年，無線廣播〔及后來的電視〕在全世界普及起來。然而，我們通常不將無線廣播和電視以為是無線通信。但從科學(xué)角度講，將信息從一個(gè)地方通過電磁波傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)地方就能夠以為是無線通信，無線廣播和電視當(dāng)然能夠以為是無線通信[10].3.2無線傳輸方式。傳輸媒體是指數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中發(fā)送器和接收器之間的物理途徑。傳輸媒體能夠分為導(dǎo)向的和非導(dǎo)向的。這兩種都是以電磁波形式進(jìn)行傳輸?shù)摹?duì)導(dǎo)向媒體來講，電磁波被引導(dǎo)沿某一固定媒體傳輸，比方同軸電纜、雙絞線和光纖。大氣和外層空間就是非導(dǎo)向媒體，它們提供了傳輸電磁波信號(hào)的手段，但不引導(dǎo)電磁波的傳輸方向，這種傳輸方式稱為無線傳播。無線傳播媒體主要能夠分為：地波通信、天波通信、微波直線通信、衛(wèi)星微波通信、紅外線傳輸、空間激光傳輸幾種[11].〔1〕地波通信：沿著地球外表附近的空間傳播的無線電波叫地波。在無線通信中，頻率較低的電磁波趨于沿彎曲的地球外表傳播，具有一定的繞射能力，這種傳播方式叫地波傳輸?！?〕天波通信：天波是指將信號(hào)發(fā)射到地球上空的電離層，通過電離層發(fā)射回來實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)囊环N方式。天波通信系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)性較大，常用于、電報(bào)、和廣播等業(yè)務(wù)?！?〕微波直線通信：微波是一種電磁波，通信使用的范圍通常為3~30GHz,因而一般稱為厘米波，微波的頻率越高，傳輸?shù)木嚯x就越短。微波通信是沿直線進(jìn)行傳播，并且不能穿透障礙物，因而微波通信主要依靠視距通信，超過視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)?！?〕衛(wèi)星微波通信：衛(wèi)星微波通信是指利用人造衛(wèi)星進(jìn)行中轉(zhuǎn)的通信方式。衛(wèi)星通信覆蓋范圍廣，只要在衛(wèi)星發(fā)射的電磁波所覆蓋的范圍內(nèi)，任何兩點(diǎn)之間都能夠進(jìn)行通信。〔5〕空間激光傳輸：空間激光通信是指用激光束作為信息載體進(jìn)行空間通信，激光的波長比微波明顯短，具有很高的相干性和空間定向性，其特點(diǎn)為具有很大的通信容量、功耗低、體積小、重量輕、保密性較高。3.3無線網(wǎng)絡(luò)的組成部分。如今很多網(wǎng)絡(luò)廠商生產(chǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品種類繁多。華而不實(shí)無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品分為軟件產(chǎn)品和硬件產(chǎn)品，軟件產(chǎn)品是指計(jì)算機(jī)軟件和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的硬件設(shè)備主要包括：無線網(wǎng)卡、無線網(wǎng)橋、無線路由器、無線接入器〔無線AP〕、無線網(wǎng)關(guān)、無線交換機(jī)、無線調(diào)制解調(diào)器和無線天線。但并不是所有的無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)都需要所有這些設(shè)備，組網(wǎng)設(shè)備的選擇需要根據(jù)實(shí)際組網(wǎng)的需求。假如組建一個(gè)對(duì)等式的小型無線網(wǎng)絡(luò)，只需要無線網(wǎng)卡；當(dāng)需要將網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大，或者需要將無線網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)連接在一起時(shí)，就需要用無線交換機(jī)和無線AP;當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)需要接入Internet時(shí)，才需要無線路由器。而無線天線主要是放大信號(hào)，以接收更遠(yuǎn)距離的無線信號(hào)，進(jìn)而擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍[12].下面概括介紹下幾種無線網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備?！?〕無線網(wǎng)卡：無線網(wǎng)卡是無線網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備，為了將工作站、服務(wù)器等設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合起來，需要一塊無線網(wǎng)卡。無線網(wǎng)卡提供了設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間的邏輯上和物理上的接口。一方面，無線網(wǎng)卡與內(nèi)部RAM交換數(shù)據(jù)，另一方面，它以無線網(wǎng)絡(luò)的速度和格式傳送和接收數(shù)據(jù)。〔2〕無線網(wǎng)橋：一對(duì)無線網(wǎng)橋使兩個(gè)物理上分離的局域網(wǎng)絡(luò)段聯(lián)合起來，在兩個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)段之間建立一條穩(wěn)定可靠的無線鏈路，使兩個(gè)分離的局域網(wǎng)絡(luò)段上的節(jié)點(diǎn)好似連接在一根電纜上一樣?！?〕無線路由器：無線路由器是帶有無線覆蓋功能的路由器，它主要應(yīng)用于用戶上網(wǎng)和無線覆蓋，由工業(yè)級(jí)微機(jī)、有線網(wǎng)卡、無線網(wǎng)卡及相應(yīng)軟件構(gòu)成，根據(jù)需要可有很多不同的配置，能夠有多個(gè)無線接口和有線接口，用于進(jìn)行網(wǎng)間〔有線與無線〕的路由選擇與橋接，能夠看作轉(zhuǎn)發(fā)器，將地理位置上不同區(qū)域的多個(gè)有線和無線網(wǎng)絡(luò)相連。〔4〕無線接入器：無線接入點(diǎn)AP一般也稱為無線訪問節(jié)點(diǎn),是無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，一般有多個(gè)以太網(wǎng)接口，假如原網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)安裝有雙絞線網(wǎng)卡，能夠安裝多以太網(wǎng)接口無線AP,將無線與有線網(wǎng)絡(luò)相連?！?〕無線網(wǎng)關(guān)：無線網(wǎng)關(guān)廣義上是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的接口，詳細(xì)是指集成有簡(jiǎn)單路由功能的無線AP,無線網(wǎng)關(guān)能夠完成路由器的功能，實(shí)現(xiàn)AP的功能?！?〕無線交換機(jī)：交換機(jī)是一種電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，能夠?yàn)榻尤虢粨Q機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供專用的電信號(hào)通路。無線交換機(jī)，是進(jìn)行無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)交換的終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，能夠廣泛用于家庭、企業(yè)，免去有線數(shù)據(jù)的布線，以及后期維護(hù)的費(fèi)事?！?〕無線調(diào)制解調(diào)器：調(diào)制解調(diào)器是一種計(jì)算機(jī)硬件，是為了將數(shù)據(jù)通信的數(shù)字信號(hào)，在具有有限帶寬的模擬信道上進(jìn)行傳輸，而這些模擬信號(hào)，又由另一終端的另一個(gè)調(diào)制解調(diào)器接收，編譯為計(jì)算機(jī)能懂的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的數(shù)字通信。無線調(diào)制解調(diào)器的不同之處就是傳輸媒介為無線傳輸?！?〕無線天線：天線是用來接收或者發(fā)射無線電波的設(shè)備和部件。在無線通信系統(tǒng)中，是不可或缺的組成部分，廣播、雷達(dá)、通信、遙測(cè)、導(dǎo)航和遙控都需要無線天線來傳遞信息。當(dāng)計(jì)算機(jī)與無線AP或其他計(jì)算機(jī)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，隨著信號(hào)不斷減弱，或傳輸?shù)乃俾拭黠@下降，或完全無法進(jìn)行與AP或其他計(jì)算機(jī)之間通信時(shí)，就需要借助于無線天線對(duì)所接收或發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行增益。3.4無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)造。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)造主要是指網(wǎng)絡(luò)連接的物理構(gòu)造。在有線局域網(wǎng)中主要有總線型、環(huán)型和星型構(gòu)造。而比擬常用的無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造，有基礎(chǔ)構(gòu)造集中式拓?fù)?、分布?duì)等式拓?fù)洹睞dHoc〕、中繼或橋接型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌旅娓爬ń榻B下這三種常用的無線拓?fù)錁?gòu)造：1〕基礎(chǔ)構(gòu)造式拓?fù)?。基礎(chǔ)構(gòu)造式通常也稱為基礎(chǔ)構(gòu)造中心輻射式，包括分布式系統(tǒng)媒體、AP和端口實(shí)體。一個(gè)基礎(chǔ)構(gòu)造除了DS外，還包含一個(gè)或多個(gè)AP及多個(gè)端口，一個(gè)無線局域網(wǎng)中至少有一個(gè)AP,此AP是中心控制站，該局域網(wǎng)中在該中心的控制下和其它站通信。能夠是WiMAX基站、Wi-Fi接入點(diǎn)、藍(lán)牙設(shè)備或者ZigBee協(xié)調(diào)器，其作用類似于有線網(wǎng)絡(luò)中的集線器?；A(chǔ)構(gòu)造集中式拓?fù)涞目箽员葦M差，假如AP遭到毀壞，則通過此AP進(jìn)行通信的無線局域網(wǎng)就會(huì)癱瘓。包含一個(gè)AP的單區(qū)基礎(chǔ)構(gòu)造。2〕分布對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。分布?duì)等式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹睞dHoc〕，是一種獨(dú)立的基本業(yè)務(wù)組〔BSS〕，它至少有兩個(gè)站，在能夠直接通信范圍內(nèi)，任意站之間能夠直接通信而無需AP轉(zhuǎn)接?？捎糜诰W(wǎng)絡(luò)重組，不需要固定基礎(chǔ)構(gòu)造就能夠工作，一般分為兩種：?jiǎn)翁鴮?duì)等拓?fù)浜投嗵鳤dHoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?〕中繼或橋接型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段，能夠通過無線中繼器、無線網(wǎng)橋或路由器等無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互連起來。中間僅通過一級(jí)無線互連設(shè)備稱為單跳網(wǎng)絡(luò)。假如中間需要多級(jí)無線互連設(shè)備，則稱為多跳網(wǎng)絡(luò)。采用中繼或橋接型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟彩且环N擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的有效方式方法.3.5無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議模型。網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理中非常重要的一個(gè)概念，計(jì)算機(jī)分為硬件和軟件兩部分，缺一不可。同樣，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也是由網(wǎng)絡(luò)軟件和硬件兩部分組成，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系構(gòu)造就是從網(wǎng)絡(luò)軟件的角度研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)絡(luò)的復(fù)雜性，一般將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層管理，層次構(gòu)造有下面幾點(diǎn)[14]:〔1〕構(gòu)造中的每層都有明確的服務(wù)和接口標(biāo)準(zhǔn)?！?〕用戶的應(yīng)用程序?yàn)樽罡邔印！?〕除最高層外，中間每層都向上一層提供服務(wù)，同時(shí)又是下一層的用戶?！?〕把物理通信線路作為最低層，它使用從最高層傳送來的參數(shù)，為提供服務(wù)的基礎(chǔ)。為了使不同的計(jì)算機(jī)能夠相互通信，以便在更大的范圍內(nèi)建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在1978年提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型,即OSI/RM模型，它將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造的通信協(xié)議劃分為七層。無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議模型也是基于分層體系構(gòu)造的技術(shù)，但是對(duì)不同類型的無線網(wǎng)絡(luò)所重點(diǎn)關(guān)注的協(xié)議層次不一樣。無線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)范圍能夠分為無線局域網(wǎng)、個(gè)域網(wǎng)、城域網(wǎng)、以及廣域網(wǎng)。這個(gè)分類是一個(gè)相對(duì)的概念，主要區(qū)別在于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶煌M(jìn)而引起的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方式方法的區(qū)別。介于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間的局部網(wǎng)絡(luò)稱為城域網(wǎng)，比局域網(wǎng)更小的局部網(wǎng)絡(luò)則稱為個(gè)域網(wǎng)。IEEE802又稱為LMSC〔LAN/MANStandardsCommittee,局域網(wǎng)/城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)〕，主要研究局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的物理層和MAC層規(guī)范。LMSC執(zhí)行委員會(huì)主要包含工作組、研究組和技術(shù)參謀組。當(dāng)前，IEEE802把無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)主要分為IEEE802.11、IEEE802.15、IEEE802.16和IEEE802.20系列標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11系列研究的是無線局域網(wǎng)；IEEE802.15系列研究的是無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)；IEEE802.16系列研究的是寬帶無線接入城域網(wǎng)；IEEE802.20系列標(biāo)準(zhǔn)研究的是移動(dòng)寬帶無線接入廣域網(wǎng)，如今這些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為無線網(wǎng)絡(luò)的主流標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11系列規(guī)范主要從無線局域網(wǎng)的物理層和媒體訪問控制層制訂系列規(guī)范，物理層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無線傳輸信號(hào)的基礎(chǔ)規(guī)范，如IEEE802.11e、IEEE802.11f和IEEE802.11i.IEEE802.11已經(jīng)從原來的IEEE802.11、IEEE802.11a和IEEE802.11b發(fā)展到了IEEE802.11z等幾十種標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11無線局域網(wǎng)提供的基本服務(wù)群是由很多主機(jī)所組成的集合，能夠是隨意架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或基礎(chǔ)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。獲得工業(yè)界普遍認(rèn)可的第一個(gè)IEEE.802.11標(biāo)準(zhǔn)是IEEE.802.11b.為了解決來自不同廠商的產(chǎn)品能夠成功的互相操作，1999年成立了無線以太兼容性聯(lián)盟，后來更名為Wi-Fi聯(lián)盟。IEEE802.15系列標(biāo)準(zhǔn)是IEEE提出的取代有線連接的APANS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以藍(lán)牙技術(shù)為基礎(chǔ)。WPAN設(shè)備價(jià)格便宜、體積小。易于操作和功耗低等優(yōu)點(diǎn)適于個(gè)人操作空間，傳輸數(shù)據(jù)速率為500~700kbps.WPAN用于無線媒體訪問控制層和物理層規(guī)范，當(dāng)前IEEE802.15系列標(biāo)準(zhǔn)有四個(gè)，分別為：IEEE802.15.1即藍(lán)牙無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，中等速率和近距離WPAN的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)；IEEE802.15.2標(biāo)準(zhǔn)，研究IEEE802.15.1和IEEE802.11的共存問題。IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)，研究高傳輸速率WPAN標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.15.4研究的是低速WPAN標(biāo)準(zhǔn)，即ZigBee技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.16寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)，又稱為無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工作在不同的無線接入系統(tǒng)空中接口、一致性和共存問題進(jìn)行了規(guī)范，從IEEE802.16工作組成立以來，IEEE802.16的系列標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)展為十幾種了。IEEE802.20標(biāo)準(zhǔn)是移動(dòng)寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于無線廣域網(wǎng)，強(qiáng)調(diào)對(duì)高速移動(dòng)性的支持。是采用無線網(wǎng)絡(luò)將物理距離極為分散的局域網(wǎng)連接起來的通信方式。IEEE802.11協(xié)議主要工作在ISO的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。3.6本設(shè)計(jì)采用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。本論文所研究的是一廠區(qū)內(nèi)分布在建筑的各個(gè)子系統(tǒng)，針對(duì)本項(xiàng)