無線通信-無線接入技術(shù)（現(xiàn)代通信技術(shù)課件）

無線個(gè)域網(wǎng)WPAN

無線個(gè)域網(wǎng)WPANWPAN是一種與無線廣域網(wǎng)(WWAN)、無線城域網(wǎng)(WWAN)、無線局域網(wǎng)(WWAN)并列但覆蓋范圍相對(duì)較小的無線網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成上，WPAN位于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈的末端，用于實(shí)現(xiàn)同一地點(diǎn)終端與終端間的連接，如連接手機(jī)和藍(lán)牙耳機(jī)等。WPAN所覆蓋的范圍一般在10m半徑以內(nèi)，必須運(yùn)行于許可的無線頻段。WPAN設(shè)備具有價(jià)格便宜、體積小、易操作和功耗低等優(yōu)點(diǎn)。WPAN（IEEE802.15）主要技術(shù)有：1.藍(lán)牙Bluetooth（IEEE802.15.1）2.超寬帶UWB（IEEE802.15.3a）3.Zigbee（基于IEEE802.15.4）

4.射頻識(shí)別技術(shù)RFID

無線個(gè)域網(wǎng)WPAN1.藍(lán)牙Bluetooth藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)是在1998年由愛立信、諾基亞、IBM等公司共同推出的，即后來的IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn),可以提供1Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率和10~100m的傳輸距離。2.超寬帶UWBUWB是一種無載波通信技術(shù)。它在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)，能在10m左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)百兆比特的數(shù)據(jù)傳輸率，具有抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、保密性好、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢(shì)。早在1960年就開始開發(fā)，但僅限于軍事應(yīng)用，美國FCC于2002年2月準(zhǔn)許該技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域。

無線個(gè)域網(wǎng)WPAN3.ZigbeeZigbee是基于IEEE802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的關(guān)于組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由Zigbee聯(lián)盟與IEEE802.15.4工作組共同制定。Zigbee工作在2.4GHz頻段，共有27個(gè)無線信道，數(shù)據(jù)傳輸速率為20kb~250kb/s，傳輸距離為10~75m。4.RFIDRFID俗稱電子標(biāo)簽是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID可被廣泛應(yīng)用于物流業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)藥、食品等各個(gè)領(lǐng)域。

無線個(gè)域網(wǎng)WPAN藍(lán)牙的傳說公元10世紀(jì)，北歐諸侯爭霸，丹麥國王HaroldBlatand挺身而出，在他的不懈努力下，血腥的戰(zhàn)爭被制止了，各方都坐到了談判桌前。通過溝通，諸侯們冰釋前嫌，成為朋友，現(xiàn)在的挪威，瑞典和丹麥實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。由于丹麥國王酷愛吃藍(lán)梅，以至于牙齒都被染成了藍(lán)色，人稱藍(lán)牙國王。Blatand口齒伶俐,善于交際,就如同這項(xiàng)即將面世的技術(shù)，技術(shù)將被定義為允許不同工業(yè)領(lǐng)域之間的協(xié)調(diào)工作，保持著個(gè)各系統(tǒng)領(lǐng)域之間的良好交流，例如計(jì)算，手機(jī)和汽車行業(yè)之間的工作。藍(lán)牙標(biāo)志的來歷1.藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙（IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn)）技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種在便攜或固定電子設(shè)備上使用的替代電纜或連線的短距離（10－100米）無線連接技術(shù)。藍(lán)牙的特點(diǎn)：低功耗：<100mW短距離，無方向性，無空間阻礙物體積小，便于攜帶藍(lán)牙設(shè)備通過藍(lán)牙芯片進(jìn)行無線連接，參數(shù)為：使用免申請(qǐng)的ISM（2.402～2.480GHz）頻段；采用高斯移頻鍵控GFSK調(diào)制采用跳頻技術(shù)：79頻點(diǎn)/Hz，1600次/s使用TDD方式通信距離10m左右數(shù)據(jù)速率為1Mbps支持語音傳輸最大輸出功率為100mW1.藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙系統(tǒng)組成:（1）天線單元（2）鏈路控制(硬件)單元（3）鏈路管理(軟件)單元（4）應(yīng)用軟件(協(xié)議棧)單元1.藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙系統(tǒng)組成:（1）天線單元藍(lán)牙的天線體積十分小巧，重量輕，屬于微帶天線。（2）鏈路控制(硬件)單元目前藍(lán)牙產(chǎn)品的鏈路控制(硬件)單元包括3個(gè)集成芯片：連接控制器、基帶處理器以及射頻傳輸／接收器，此外還使用了3～5個(gè)單獨(dú)調(diào)諧元件。（3）鏈路管理(軟件)單元鏈路管理(LM)單元攜帶了鏈路的數(shù)據(jù)設(shè)置、鑒權(quán)、鏈路硬件配置和其他一些協(xié)議。（4）應(yīng)用軟件(協(xié)議棧)單元1.藍(lán)牙技術(shù)1.藍(lán)牙技術(shù)2.RFID技術(shù)無線射頻識(shí)別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，RFID），簡稱射頻識(shí)別技術(shù)RFID技術(shù)是20世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID技術(shù)不受空間限制，可快速地進(jìn)行物品追蹤和數(shù)據(jù)交換。RFID基本結(jié)構(gòu)：RFID技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大（2）讀寫速度快（3）數(shù)據(jù)安全性高（4）物理性能優(yōu)越（5）讀寫方便（6）防沖突（7）共享性2.RFID技術(shù)RFID的應(yīng)用：車號(hào)自動(dòng)識(shí)別高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)電話卡、校園卡、公交卡等非接觸識(shí)別卡自動(dòng)生產(chǎn)線動(dòng)物跟蹤與管理貨物跟蹤與監(jiān)視無線局域網(wǎng)WLAN哪些場合需要無線網(wǎng)絡(luò)？體育場辦公樓專家樓公寓廣場會(huì)議廳圖書館實(shí)驗(yàn)室什么是WLAN？無線局域網(wǎng)WLAN幾十～幾十公里組網(wǎng)方式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)以AP為中心的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)筆記本電腦的普及仍然存在沒有布線的區(qū)域－－快速部署部分區(qū)域部署有線網(wǎng)絡(luò)成本較高可移動(dòng)式的訪問將提高信息化水平無線局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)什么是無線LAN？優(yōu)點(diǎn)：安裝快捷、使用靈活、經(jīng)濟(jì)節(jié)約和易于擴(kuò)展。無線局域網(wǎng)（WLAN）是指采用無線傳輸介質(zhì)的局域網(wǎng)。微波、激光紅外線ISM頻段5.8M(2400-2483.5MHz)(5725-5850MHz)FreeLicense2.4GHz信道劃分工作頻段為：2400-2483.5MHz。工作頻率帶寬為83.5MHz，劃分為14個(gè)頻道(北美11個(gè)，歐洲、中國13個(gè),日本14個(gè))，每個(gè)頻道帶寬為22MHz，其中1、6、11這三個(gè)信道之間的干擾是最小的，我們稱之為“非重疊信道”。在多個(gè)頻道同時(shí)工作的情況下，為保證頻道之間不相互干擾，要求兩個(gè)頻道的中心頻率間隔不能低于25MHz。因而，在一個(gè)蜂窩區(qū)內(nèi)直序擴(kuò)頻技術(shù)最多可以提供3個(gè)不重疊的頻道同時(shí)工作，提供高達(dá)33Mbps的吞吐量。中國802.11a的工作頻段在5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)，其可用帶寬為125MHz，劃分為5個(gè)互不干擾的信道，每個(gè)信道帶寬為20MHz提供6/9/12/18/24/36/48/54Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率;

采用OFDM調(diào)制方式;目前該頻段應(yīng)用不多，干擾和信號(hào)爭用情況較少;憑借更高的速率和更好的通信質(zhì)量，可能取代802.11b技術(shù).美國(FCC):5.15GHz～5.35GHz;5.725GHz～5.825GHz歐洲(ETSI):5.47GHz～5.725GHz5.8GHz信道劃分IEEE802的標(biāo)準(zhǔn)體系IEEE802.15PANBluetoothIEEE802.11LANWi-FiIEEE802.16MANWiMAXWANIEEE802.20IEEE802.21WirelessLANWirelessMANPAN→LAN→MAN→WAN二、WLAN的標(biāo)準(zhǔn)體系802.11802.11b802.11a802.11g802.11n發(fā)布時(shí)間1997年1999年1999年2003年2009年工作頻段2.4GHz2.4GHz5.8GHz2.4GHz5.8GHz2.4GHz5.8GHz非重疊信道數(shù)332433最大數(shù)據(jù)率2Mbps11Mbps54Mbps54Mbps500Mbps

WLAN標(biāo)準(zhǔn)主要包括802.11b、802.11a、802.11g、802.11n等。目前，WLAN的推廣和認(rèn)證工作主要由產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織Wi-Fi（WirelessFidelity，無線保真）聯(lián)盟完成，所以WLAN技術(shù)常常被稱之為Wi-Fi。WirelessLAN（無線局域網(wǎng)）802.11b采用2.4GHz的頻段，可支持11Mbps的共享接入速率，覆蓋范圍100米；802.11a采用5.8GHz的頻段，其速率高達(dá)54Mbps，采用OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)，但無障礙的接入距離降到30~50米。802.11g其實(shí)是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，既能適應(yīng)802.11b標(biāo)準(zhǔn)，又符合802.11a標(biāo)準(zhǔn)，其速率高達(dá)54Mbps，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容。

802.11n標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率由54Mbit/s提高到108Mbit/s，甚至高達(dá)500Mbit/s以上的數(shù)據(jù)傳輸速率，采用智能天線、MIMOOFDM等技術(shù)。

802.11802.11b802.11a802.11g802.11n協(xié)議批準(zhǔn)時(shí)間1997.71999.91999.92003.62009可用頻寬83.5MHz83.5MHz300MHz83.5MHz83.5MHz工作頻段2.4~2.4835GHz2.4~2.4835GHz5.8GHz2.4GHz和5.8GHz2.4GHz和5.8GHz非重疊信道數(shù)332433擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)FHSSDSSSDSSSCCKOFDMQPSKOFDMQPSKMIMOOFDM最大傳輸速率2Mbps11Mbps54Mbps54Mbps300Mbps業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)語音,數(shù)據(jù),圖像語音,數(shù)據(jù),圖像語音,數(shù)據(jù),圖像語音,數(shù)據(jù),圖像WirelessLAN（無線局域網(wǎng)）WI-FI技術(shù)優(yōu)勢(shì)WI-FI是由AP（AccessPoint）和無線網(wǎng)卡組成的無線局域網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)簡單，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動(dòng)辦公用戶的需要。應(yīng)用靈活：能靈活勝任只有幾個(gè)用戶的小型網(wǎng)絡(luò)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)。豐富的終端支持，經(jīng)濟(jì)節(jié)約，廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。WI-FI組網(wǎng)的成本低廉。提供漫游服務(wù)：能提供有線網(wǎng)絡(luò)無法提供的漫游特性，方便用戶使用。三、無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)設(shè)備無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)設(shè)備有：網(wǎng)卡無線路由器無線接入點(diǎn)——無線交換機(jī)無線局域網(wǎng)的硬件設(shè)備無線網(wǎng)卡：無線網(wǎng)絡(luò)的接口，實(shí)現(xiàn)電腦與無線網(wǎng)絡(luò)的連接。種類有適用于筆記本PCMCIA接口、臺(tái)式PCI接口和USB無線網(wǎng)卡

無線訪問接入點(diǎn)（AP）：進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的集中設(shè)備，相當(dāng)于有線網(wǎng)絡(luò)中的集線器?？梢詳U(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋直徑通常，一個(gè)AP能夠在幾十至上百米的范圍內(nèi)連接多個(gè)（80臺(tái)）無線用戶。

AP擁有一個(gè)或多個(gè)RJ-45接口，將分散各處的AP通過雙絞線連接，實(shí)現(xiàn)無線漫游。室外型AP（108Mbps）無線局域網(wǎng)的硬件設(shè)備--無線路由器：無線AP與寬帶路由器的結(jié)合體，可以實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)中Internet連接共享，擁有一個(gè)或多個(gè)RJ-45接口，實(shí)現(xiàn)無線和有線的連接。--無線天線（增益天線）：