6 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù).ppt

1、第6章 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),P2,6.1 超寬帶（UWB）技術(shù),現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)通信為了劃分頻帶而使用“載波”。 UWB則不用載波，而采用時(shí)間間隔極短的脈沖進(jìn)行信息傳輸。 所謂脈沖，就是指產(chǎn)生和消失時(shí)間極其短暫的瞬間電流。而UWB方面，其產(chǎn)生和消失時(shí)間僅為數(shù)百微秒至數(shù)納秒以下。1毫秒是1/1000秒，1微秒是1/1000毫秒，1納秒相當(dāng)于1/1000微秒。由于在1納秒的時(shí)間里光也只能傳播約30cm的距離，可見(jiàn)這種脈沖非常之短。 利用納秒至微微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)，UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百M(fèi) bit/s至數(shù)Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。,P3,6.1

2、超寬帶（UWB）技術(shù),抗干擾性能強(qiáng)，傳輸速率高，系統(tǒng)容量大發(fā)送功率非常小。UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通信設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)系統(tǒng)電源工作時(shí)間。而且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對(duì)人體的影響也會(huì)很小，應(yīng)用面廣。 麻煩的是，包含高達(dá)數(shù)GHz頻帶的頻率成分的脈沖對(duì)于其他無(wú)線(xiàn)通信而言，只是干擾通信的噪音而已。FCC在充分考慮干擾的危害性之后，才最后決定解除對(duì)UWB的民用禁令。但是美國(guó)國(guó)防部和航空界至今仍然認(rèn)為可能會(huì)造成干擾。,如果將這種脈沖按頻率來(lái)分析，則可以將其分解成多種頻率的波（正弦波）段。由于是肉眼看不見(jiàn)的電波，因此難以直觀地進(jìn)行把握，但正如可利用棱鏡對(duì)光進(jìn)

3、行分解、得到各種波長(zhǎng)的光一樣，也可以使用類(lèi)似的方法進(jìn)行分析。 如果減小脈沖的長(zhǎng)度，那么頻帶寬度的增加將與時(shí)間成反比。在使用脈沖傳送信號(hào)時(shí)，脈沖長(zhǎng)度越小，單位時(shí)間內(nèi)傳送的信號(hào)就越多。反過(guò)來(lái)說(shuō)，帶寬越寬就能夠傳送更多的脈沖。不僅速度可以提高，而且還能有效地降低耗電量。由于加電時(shí)間極其短暫，因此平均耗電量很低。,P5,6.1 超寬帶（UWB）技術(shù),。,P7,UWB技術(shù)原理,典型高斯單周期脈沖的時(shí)域和頻域。,P8,UWB技術(shù)原理,周期性重復(fù)的單周期脈沖序列的時(shí)、頻域特性。,P9,UWB技術(shù)原理,PPM調(diào)制的示意圖,P10,UWB技術(shù)原理,偽隨機(jī)時(shí)間調(diào)制編碼后的脈沖序列,P11,UWB調(diào)制方式,為了降低

4、單個(gè)脈沖的幅度，提高系統(tǒng)的抗干擾性，UMB系統(tǒng)往往用多脈沖調(diào)制。在多脈沖調(diào)制中，傳輸相同信息的多個(gè)脈沖稱(chēng)為一組脈沖。因此，多脈沖調(diào)制的過(guò)程可以分成兩步： 第一步是進(jìn)行每組脈沖內(nèi)對(duì)單個(gè)脈沖的調(diào)制。 第二步為每組脈沖作為整體被調(diào)制，通常采用脈沖幅度調(diào)制(PAM)、脈沖相位調(diào)制(PPM)或二相調(diào)制(BPM)。,P12,UWB的多入多出系統(tǒng),MIMO 系統(tǒng)的多入多出是針對(duì)多徑無(wú)線(xiàn)信道而言,多徑會(huì)引起衰落,通常是不利于通信的因素,而MIMO系統(tǒng)卻將多徑作為一個(gè)有利因素利用, MIMO 系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線(xiàn)(或陣列天線(xiàn)) 和多通道,多天線(xiàn)接收機(jī)利用先進(jìn)的空時(shí)編碼處理能夠分開(kāi)并解碼這些數(shù)據(jù)子流，

5、從而實(shí)現(xiàn)最佳的處理,抑制信道衰落。,P13,UWB技術(shù)的特點(diǎn),(1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易數(shù)字化。 (2) 超高速、超大容量、抗截獲性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，超寬帶的低功耗特點(diǎn)對(duì)于用便攜式電池供電的系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作是非常重要的。 (3)保密性強(qiáng) (4)定位精確 (5)多徑分辨能力強(qiáng) (6) 穿透能力強(qiáng)。,P14,UWB系統(tǒng)的應(yīng)用,超寬帶無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用按照通信距離分大體可以分為兩類(lèi)， 一類(lèi)是短距離高速應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到數(shù)百M(fèi)bit/s，主要是構(gòu)建短距離高速個(gè)域網(wǎng)、家庭無(wú)線(xiàn)多媒體網(wǎng)絡(luò)以及替代高速短程有線(xiàn)連接，如無(wú)線(xiàn)USB和DVD，典型的通信距離是10m。 另一類(lèi)中長(zhǎng)距離（幾十米以上）低速率應(yīng)用，通常

6、傳輸速率為1Mbit/量級(jí)，主要應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)和低速率連接。比如智能交通系統(tǒng)，以及應(yīng)用于軍事、公安、救援、醫(yī)療、測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域。,Z-wave技術(shù)是由丹麥的芯片和軟件開(kāi)發(fā)商Zensys公司開(kāi)發(fā)的一種短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，起初主要用于智能無(wú)線(xiàn)家居。 Z-wave聯(lián)盟雖然沒(méi)有ZigBee聯(lián)盟強(qiáng)大，但是Z-wave聯(lián)盟的成員均是已經(jīng)在智能家居領(lǐng)域有現(xiàn)行產(chǎn)品的廠商，該聯(lián)盟已經(jīng)具有160多家國(guó)際知名公司，范圍基本覆蓋全球各個(gè)國(guó)家和地區(qū)。,6.2 Z-wave技術(shù),Z-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡(luò)的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。 工作頻帶為908.42MHz(美國(guó))868.4

7、2MHz(歐洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)調(diào)制方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6 kbps，信號(hào)的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m，室外可超過(guò)100m，適合于窄帶寬應(yīng)用場(chǎng)合。隨著通信距離的增大，設(shè)備的復(fù)雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都在增加。 Z-Wave技術(shù)設(shè)計(jì)用于住宅、照明商業(yè)控制以及狀態(tài)讀取應(yīng)用，例如抄表、照明及家電控制、防盜及火災(zāi)檢測(cè)等,Z-Wave可將任何獨(dú)立的設(shè)備轉(zhuǎn)換為智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而可以實(shí)現(xiàn)控制和無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)。 Z-Wave技術(shù)在最初設(shè)計(jì)時(shí)，就定位于智能家居無(wú)線(xiàn)控制領(lǐng)域。采用小數(shù)據(jù)格式傳輸，40kb/s的傳輸速率足以應(yīng)對(duì)，早期甚至使用9.6kb/s的速率傳輸。與同類(lèi)的其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)相比，擁有相對(duì)較

8、低的傳輸頻率、相對(duì)較遠(yuǎn)的傳輸距離和一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。 Z-Wave技術(shù)專(zhuān)門(mén)針對(duì)窄帶應(yīng)用并采用創(chuàng)新的軟件解決方案取代成本高的硬件，因此只需花費(fèi)其它類(lèi)似技術(shù)的一小部份成本就可以組建高質(zhì)量的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),Z-wave網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),每一個(gè)Z-Wave網(wǎng)絡(luò)都擁有自己獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址(HomeID);網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址(NodeID)，由控制節(jié)點(diǎn)(Controller)分配。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多容納232個(gè)節(jié)點(diǎn)(Slave)，包括控制節(jié)點(diǎn)在內(nèi)?？刂乒?jié)點(diǎn)可以有多個(gè)，但只有一個(gè)主控制節(jié)點(diǎn)，即所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的分配，都由主控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)，其他控制節(jié)點(diǎn)只是轉(zhuǎn)發(fā)主控制節(jié)點(diǎn)的命令。已入網(wǎng)的普通節(jié)點(diǎn)，所有控制節(jié)點(diǎn)都可以控制。超出通信距離的節(jié)

9、點(diǎn)，可以通過(guò)控制器與受控節(jié)點(diǎn)之間的其他節(jié)點(diǎn)，以路由(Routing)的方式完成控制,Z-wave網(wǎng)絡(luò)的安裝,Z-Wave組網(wǎng)示意圖,Z-wave網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) Z-wave網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分為三個(gè)等級(jí)，最高等級(jí)的節(jié)點(diǎn)是控制節(jié)點(diǎn)（Controllers），它存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)的拓?fù)湫畔?，?jì)算信息傳輸?shù)穆窂?，?guī)定網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的路由地址，在網(wǎng)絡(luò)中可充當(dāng)中繼器。 第二等級(jí)的節(jié)點(diǎn)是路由節(jié)點(diǎn)（Routing Slaves），與控制節(jié)點(diǎn)不同的是路由節(jié)點(diǎn)只儲(chǔ)存與它相關(guān)的部分網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，定義部分節(jié)點(diǎn)的路由地址，在網(wǎng)絡(luò)中也可以充當(dāng)中繼器。 最低等級(jí)的節(jié)點(diǎn)是從節(jié)點(diǎn)（Slaves），它不存儲(chǔ)拓?fù)湫畔?，也不?jì)算信息傳輸?shù)穆窂?/p>

10、，只是響應(yīng)控制節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的命令，并將反饋信息沿原路傳回。從節(jié)點(diǎn)固定在Z-wave網(wǎng)絡(luò)的某一位置，必須時(shí)刻偵聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)命令，在網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)中繼器。,Z-Wave采用了動(dòng)態(tài)路由技術(shù)，每個(gè)Slave內(nèi)部都存有一個(gè)路由表，該路由表由Controller寫(xiě)入。存儲(chǔ)信息為該Slave入網(wǎng)時(shí)，周邊存在的其他Slave的NodeID。這樣每個(gè)Slave都知道周?chē)心男㏒laves，而Controller存儲(chǔ)了所有Slaves的路由信息。當(dāng)Controller與受控Slave的距離超出最大控制距離時(shí)，Controller會(huì)調(diào)用最后一次正確控制該Slave的路徑發(fā)送命令，如該路徑失敗，則從第一個(gè)Slave開(kāi)始重

11、新檢索新的路徑,Z-wave路由技術(shù),Z-wave網(wǎng)絡(luò)選擇,Z-wave的應(yīng)用 Z-wave在智能家居方面得到了廣泛應(yīng)用。利用一個(gè)Z-wave控制器，在一所公寓內(nèi)可以同時(shí)控制若干家用電器、燈具、抄表器、門(mén)禁、通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、家用網(wǎng)關(guān)、自動(dòng)報(bào)警器等等。如果將Z-Wave技術(shù)與其它技術(shù)（如Wi-Fi技術(shù)）相結(jié)合，用戶(hù)就可以利用手機(jī)，PDA，互聯(lián)網(wǎng)，遙控器等多種手段對(duì)Z-wave網(wǎng)絡(luò)中的家電、自動(dòng)化設(shè)備、甚至是門(mén)鎖進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。用戶(hù)還可以設(shè)定相應(yīng)的“情景”：比如影院模式，就會(huì)自動(dòng)合上客廳的窗簾，降低電燈的亮度，并且啟動(dòng)電視機(jī)或者投影儀。由于采用了通用的標(biāo)準(zhǔn)，不同公司出品的Z-Wave產(chǎn)品之間都可以互聯(lián)

12、互通，這給用戶(hù)帶來(lái)了極大的方便。,zigbee與z-wave,近幾年，隨著面向家庭控制及自動(dòng)化短距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，家庭智能化所帶來(lái)的機(jī)遇正成為現(xiàn)實(shí)。在已出現(xiàn)的各種短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)中，ZigBee憑借領(lǐng)先的技術(shù)和性能水平成為這一新興市場(chǎng)上的佼佼者。不過(guò)，Z-Wave的出現(xiàn)成為強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。盡管ZigBee技術(shù)的傳輸速率更快，可容納的節(jié)點(diǎn)數(shù)更多，開(kāi)放性更強(qiáng)；但Z-Wave似乎結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、成本更低、接收靈敏度更高.,ZigBee和Z-Wave的目標(biāo)應(yīng)用一致。其中ZigBee的通用性遠(yuǎn)超Z-Wave，幾乎可以配置并實(shí)現(xiàn)任何短距離無(wú)線(xiàn)功能，應(yīng)用規(guī)范也可以大大縮短普通應(yīng)用的開(kāi)發(fā)時(shí)間。另一方面，Zig

13、Bee的協(xié)議更復(fù)雜，開(kāi)發(fā)時(shí)間也更長(zhǎng)。Z-Wave采用更簡(jiǎn)單的協(xié)議，開(kāi)發(fā)更快也更簡(jiǎn)單。 Z-Wave芯片只能通過(guò)Sigma Designs這一唯一來(lái)源獲取。 ZigBee芯片廠商包括Ember、飛思卡爾、Microchip和德州儀器。完善且立即可用的ZigBee模塊也可以通過(guò)多個(gè)來(lái)源獲得，包括Atmel、CEL、Digi、Jennic、Lemos和RFM。 ZigBee使用應(yīng)用廣泛的2.4GHz ISM頻段，因此必須與Wi-Fi、藍(lán)牙和其它無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)共享頻段，會(huì)產(chǎn)生干擾。大多數(shù)ZigBee設(shè)備都有有助于緩解干擾的共存功能，但潛在的2.4GHz干擾比Z-Wave所處的908.42MHz通道更大。,6

14、.3 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（Wirelesslocalareanetwork，WLAN）是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。是一種利用射頻(RadioFrequencyRF)技術(shù)進(jìn)行據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)，該技術(shù)的出現(xiàn)絕不是用來(lái)取代有線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)，而是用來(lái)彌補(bǔ)有線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)之不足，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)延伸之目的，使得無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡(jiǎn)單的存取架構(gòu)讓用戶(hù)透過(guò)它，實(shí)現(xiàn)無(wú)網(wǎng)線(xiàn)、無(wú)距離限制的通暢網(wǎng)絡(luò)。,無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11,WLAN通信系統(tǒng)作為有線(xiàn)LAN以外的另一種選擇一般用在同一座建筑內(nèi)。 802.11是IEEE最初制定的一個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶(hù)與用

15、戶(hù)終端的無(wú)線(xiàn)接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取，速率最高只能達(dá)到2Mbps。由于它在速率和傳輸距離上都不能滿(mǎn)足人們的需要，因此，IEEE小組又相繼推出了一系列標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE的802.11標(biāo)準(zhǔn)由很多子集構(gòu)成，其中802.11b、802.11a和802.11g應(yīng)用最廣。 工作于2.4GHz頻帶是不需要執(zhí)照的，該頻段屬于工業(yè)、教育、醫(yī)療等專(zhuān)用頻段，是公開(kāi)的，工作于5.15-8.825GHz頻帶需要執(zhí)照的。,802.11b是所有無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中最著名，也是普及最廣的標(biāo)準(zhǔn)。 其載波的頻率為2.4GHz，傳送速度為11Mbit/s。IEEE 802.11b的后繼標(biāo)準(zhǔn)是 802.11g，其傳送速度為54Mbit/

16、s。 802.11a 是得到廣泛應(yīng)用的802.11b標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)。它工作在5GHzI頻帶，物理層速率可達(dá)54Mbps，傳輸層可達(dá)25Mbps?？商峁?5Mbps的無(wú)線(xiàn)ATM接口和10Mbps的以太網(wǎng)無(wú)線(xiàn)幀結(jié)構(gòu)接口，以及TDD/TDMA的空中接口；支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)；一個(gè)扇區(qū)可接入多個(gè)用戶(hù)，每個(gè)用戶(hù)可帶多個(gè)用戶(hù)終端。,802.11c 在媒體接入控制/鏈路連接控制(MAC/LLC)層面上進(jìn)行擴(kuò)展，旨在制訂無(wú)線(xiàn)橋接運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)，但后來(lái)將標(biāo)準(zhǔn)追加到802.11d。 802.11d 他和802.11c一樣在 (MAC/LLC)層面上進(jìn)行擴(kuò)展，對(duì)應(yīng)802.11b標(biāo)準(zhǔn)，解決不能使用2.4GHz頻段國(guó)家的

17、使用問(wèn)題。 802.11e 是IEEE為滿(mǎn)足服務(wù)質(zhì)量(Qos)方面的要求而制訂的WLAN標(biāo)準(zhǔn)。在一些語(yǔ)音、視頻等的傳輸中，Qos是非常重要的指標(biāo)。在802.11MAC層，802.11e加入了Qos功能，它的分布式控制模式可提供穩(wěn)定合理的服務(wù)質(zhì)量，而集中控制模式可靈活支持多種服務(wù)質(zhì)量策略，讓影音傳輸能及時(shí)、定量、保證多媒體的順暢應(yīng)用，WIFI聯(lián)盟將此稱(chēng)為WMM(wi-fi multimedia) 。 802.11f 追加了IAPP（inter-access point protocol）協(xié)定，確保用戶(hù)端在不同接入點(diǎn)間的漫游，讓用戶(hù)端能平順、無(wú)形地切換存取區(qū)域。 802.11f標(biāo)準(zhǔn)確定了在同一網(wǎng)絡(luò)

18、內(nèi)接入點(diǎn)的登陸，以及用戶(hù)從一個(gè)接入點(diǎn)切換到另一個(gè)接入點(diǎn)時(shí)的信息交換。,IEEE 802.11g 其載波的頻率為2.4GHz(跟802.11b相同)，原始傳送速度為54Mbit/s，凈傳輸速度約為24.7Mbit/s(跟802.11a相同)。802.11g的設(shè)備與802.11b兼容。802.11g是為了提高更高的傳輸速率而制定的標(biāo)準(zhǔn)，它采用2.4GHz頻段，使用CCK技術(shù)與802.11b(Wi-Fi)后向兼容，同時(shí)它又通過(guò)采用OFDM技術(shù)支持高達(dá)54Mbit/s的數(shù)據(jù)流，所提供的帶寬是802.11a的1.5倍。 從802.11b到802.11g，可發(fā)現(xiàn)WLAN標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展的軌跡：802.11b是

19、所有WLAN標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)的基石，未來(lái)許多的系統(tǒng)大都需要與802.11b向后向兼容，802.11a是一個(gè)非全球性的標(biāo)準(zhǔn)，與802.11b后向不兼容，但采用OFDM技術(shù)，支持的數(shù)據(jù)流高達(dá)54Mbit/s，提供幾倍于802.11b/g的高速信道，如802.11b/g提供3個(gè)非重疊信道可達(dá)8-12個(gè);可以看出，在802.11g和802.11a之間存在與Wi-Fi兼容性上的差距，為此出現(xiàn)了一種橋接此差距的雙頻技術(shù)雙模(dual band)802.11a+g(=b),它較好地融合了802.11a/g技術(shù)，工作在2.4GHz和5GHz兩個(gè)頻段，服從802.11b/g/a等標(biāo)準(zhǔn)，與802.11b后向兼容，使用戶(hù)簡(jiǎn)

20、單連接到現(xiàn)有或未來(lái)的802.11網(wǎng)絡(luò)成為可能。,802.11h 是為了與歐洲的HiperLAN2相協(xié)調(diào)的修訂標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)和歐洲在5GHz頻段上的規(guī)劃、應(yīng)用上存在差異，這一標(biāo)準(zhǔn)的制訂目的，是為了減少對(duì)同處于5GHz頻段的雷達(dá)的干擾。802.11h涉及兩種技術(shù)，一種是動(dòng)態(tài)頻率選擇(DFS)，即接入點(diǎn)不停地掃描信道上的雷達(dá)，接入點(diǎn)和相關(guān)的基站隨時(shí)改變頻率，最大限度地減少干擾，均勻分配WLAN流量；另一種技術(shù)是傳輸功率控制(TPC)，總的傳輸功率或干擾將減少3dB。 IEEE 802.11i是IEEE為了彌補(bǔ)802.11脆弱的安全加密功能而制定的修正案。其中定義了基于AES的全新加密協(xié)議CCMP（CTR

21、 with CBC-MAC Protocol），以及向前兼容RC4的加密協(xié)議TKIP（Temporal Key Integrity Protocol）。,802.11j 它是為適應(yīng)日本在5GHz以上應(yīng)用不同而定制的標(biāo)準(zhǔn)，日本從4.9GHz開(kāi)始運(yùn)用，同時(shí)，他們的功率也各不相同，例如同為5.15-5.25GHz的頻段，歐洲允許200MW功率，日本僅允許160MW。 802.11k 為無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)應(yīng)該如何進(jìn)行信道選擇、漫游服務(wù)和傳輸功率控制提供了標(biāo)準(zhǔn)。他提供無(wú)線(xiàn)資源管理，讓頻段（BAND）、通道（CHANNEL）、載波（CARRIER）等更靈活動(dòng)態(tài)地調(diào)整、調(diào)度，使有限的頻段在整體運(yùn)用效益上獲得提升。在

22、一個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)，每個(gè)設(shè)備通常連接到提供最強(qiáng)信號(hào)的接入點(diǎn)。這種管理有時(shí)可能導(dǎo)致對(duì)一個(gè)接入點(diǎn)過(guò)度需求并且會(huì)使其他接入點(diǎn)利用率降低，從而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能降低，這主要是由接入用戶(hù)的數(shù)目及地理位置決定的。在一個(gè)遵守802.11k規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)中，如果具有最強(qiáng)信號(hào)的接入點(diǎn)以其最大容量加載，而一個(gè)無(wú)線(xiàn)設(shè)備連接到一個(gè)利用率較低的接入點(diǎn)，在這種情況下，即使其信號(hào)可能比較弱，但是總體吞吐量還是比較大的，這是因?yàn)檫@時(shí)網(wǎng)絡(luò)資源得到了更加有效的利用。,802.11m 主要是對(duì)802.11家族規(guī)范進(jìn)行維護(hù)、修正、改進(jìn)，以及為其提供解釋文件。802.11m中的m 表示Maintenance。 IEEE 802.11n，此項(xiàng)

23、新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該要比802.11b快上50倍，而比802.11g快上10倍左右，資料傳輸速度估計(jì)將達(dá)540Mbit/s(需要在物理層產(chǎn)生更高速度的傳輸率)。802.11n也將會(huì)比目前的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳送到更遠(yuǎn)的距離。802.11n增加了對(duì)于MIMO (multiple-input multiple-output)的標(biāo)準(zhǔn). MIMO 使用多個(gè)發(fā)射和接收天線(xiàn)來(lái)允許更高的資料傳輸率。MIMO并使用了Alamouti coding coding schemes 來(lái)增加傳輸范圍。,802.11o 針對(duì)VOWLAN（Voice over WLAN）而制訂，更快速的無(wú)限跨區(qū)切換，以及讀取語(yǔ)音比數(shù)據(jù)有更高的傳輸優(yōu)先權(quán)。

24、80211p是針對(duì)汽車(chē)通信的特殊環(huán)境而出爐的標(biāo)準(zhǔn)。最初的設(shè)訂是在300M距離內(nèi)能有6MBPS的傳輸速度。它工作于5.9GHz的頻段，并擁有1000英尺的傳輸距離和6Mbps的數(shù)據(jù)速率。802.11p將能用于收費(fèi)站交費(fèi)、汽車(chē)安全業(yè)務(wù)、通過(guò)汽車(chē)的電子商務(wù)等很多方面。從技術(shù)上來(lái)看，802.11p對(duì)802.11進(jìn)行了多項(xiàng)針對(duì)汽車(chē)這樣的特殊環(huán)境的改進(jìn)，如熱點(diǎn)間切換更先進(jìn)、更支持移動(dòng)環(huán)境、增強(qiáng)了安全性、加強(qiáng)了身份認(rèn)證等等。 802.11Q制訂支援VLAN （虛擬區(qū)域網(wǎng)路）的機(jī)制 。,802.11R 標(biāo)準(zhǔn)，著眼于減少漫游時(shí)認(rèn)證所需的時(shí)間，這將有助于支持語(yǔ)音等實(shí)時(shí)應(yīng)用。使用無(wú)線(xiàn)電話(huà)技術(shù)的移動(dòng)用戶(hù)必須能夠從一個(gè)

25、接入點(diǎn)迅速斷開(kāi)連接，并重新連接到另一個(gè)接入點(diǎn)。這個(gè)切換過(guò)程中的延遲時(shí)間不應(yīng)該超過(guò)50毫秒，因?yàn)檫@是人耳能夠感覺(jué)到的時(shí)間間隔。但是目前802.11網(wǎng)絡(luò)在漫游時(shí)的平均延遲是幾百毫秒，這直接導(dǎo)致傳輸過(guò)程中的斷續(xù)，造成連接丟失和語(yǔ)音質(zhì)量下降。所以對(duì)廣泛使用的基于802.11的無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音通訊來(lái)說(shuō)，更快的切換是非常關(guān)鍵的。802.11r改善了移動(dòng)的客戶(hù)端設(shè)備在接入點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)時(shí)的切換過(guò)程。協(xié)議允許一個(gè)無(wú)線(xiàn)客戶(hù)機(jī)在實(shí)現(xiàn)切換之前，就建立起與新接入點(diǎn)之間安全且具備QoS的狀態(tài)，這會(huì)將連接損失和通話(huà)中斷減到最小。 802.11s制訂與實(shí)現(xiàn)目前最先進(jìn)的MESH網(wǎng)路，提供自主性組態(tài)（self-configuring）,自

26、主性修復(fù)（self-healing）等能力。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)可以把多個(gè)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)連在一起從而能覆蓋一個(gè)大學(xué)校園或整個(gè)城市。當(dāng)一個(gè)新接入點(diǎn)加入進(jìn)來(lái)時(shí)，它可以自動(dòng)完成安全和服務(wù)質(zhì)量方面的設(shè)置。整個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)的數(shù)據(jù)包會(huì)自動(dòng)避開(kāi)繁忙的接入點(diǎn)，找到最好的路由線(xiàn)。,802.11t 提供提高無(wú)線(xiàn)電廣播鏈路特征評(píng)估和衡量標(biāo)準(zhǔn)的一致性方法標(biāo)準(zhǔn)，衡量無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能。 802.11u 與其他網(wǎng)絡(luò)的交互性。以后更多的產(chǎn)品將兼具Wi-Fi與其他無(wú)線(xiàn)協(xié)議，例如GXXXXXX、Edge、EV-DO等。該工作組正在開(kāi)發(fā)在不同網(wǎng)絡(luò)之間傳送信息的方法，以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的交換與漫游。 802.11v 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理。V工作組是最新成立的小組，其任務(wù)將

27、基于802.11k所取得的成果。802.11v主要面對(duì)的是運(yùn)營(yíng)商，致力于增強(qiáng)由Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)。,802.11全家族,* IEEE 802.11 ，1997年，原始標(biāo)準(zhǔn)（2Mbit/s，工作在2.4GHz）。* IEEE 802.11a，1999年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，工作在5GHz）。* IEEE 802.11b，1999年，物理層補(bǔ)充（11Mbit/s工作在2.4GHz）。* IEEE 802.11c，符合802.1D的媒體接入控制層橋接（MAC Layer Bridging）。* IEEE 802.11d，根據(jù)各國(guó)無(wú)線(xiàn)電規(guī)定做的調(diào)整。* IEEE 802.11e，對(duì)服務(wù)

28、等級(jí)（Quality of Service, QoS）的支持。* IEEE 802.11f，基站的互連性（IAPP, Inter-Access Point Protocol），2006年2月被IEEE批準(zhǔn)撤銷(xiāo)。* IEEE 802.11g，2003年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）。* IEEE 802.11h，2004年，無(wú)線(xiàn)覆蓋半徑的調(diào)整，室內(nèi)（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz頻段）。* IEEE 802.11i，2004年，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全方面的補(bǔ)充。* IEEE 802.11j，2004年，根據(jù)日本規(guī)定做的升級(jí)。* IEEE 802.11l，預(yù)留及

29、準(zhǔn)備不使用。* IEEE 802.11m，維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)；互斥及極限。* IEEE 802.11n，2008年上半年通過(guò)正式標(biāo)準(zhǔn),WLAN的傳輸速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps、108Mbps，提供到300Mbps甚至高達(dá)600Mbps。* IEEE 802.11k，該協(xié)議規(guī)范規(guī)定了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)頻譜測(cè)量規(guī)范。該規(guī)范的制訂體現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜資源智能化使用的需求。* IEEE 802.11s, 2007年9月.拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、路徑選擇與轉(zhuǎn)發(fā)、信道定位、安全、流量管理和網(wǎng)絡(luò)管理。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)一些新的術(shù)語(yǔ)。除了上面的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，另外有一個(gè)被稱(chēng)為IEEE 802.11b+的技術(shù)，通

30、過(guò)PBCC技術(shù)（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE 802.11b(2.4GHz頻段) 基礎(chǔ)上提供22Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。但這事實(shí)上并不是一個(gè)IEEE的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)，而是一項(xiàng)產(chǎn)權(quán)私有的技術(shù)，產(chǎn)權(quán)屬于美國(guó)德州儀器公司,IEEE 802.11b，也叫Wi-Fi，采用波段是2.4GHz。802.11b的理論容量是11Mbps，實(shí)際最大數(shù)據(jù)速率是6Mbps。由于技術(shù)和成本的控制問(wèn)題，802.11b協(xié)議是應(yīng)用最為廣泛的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，符合此協(xié)議的產(chǎn)品也最多。速率和波段問(wèn)題是802.11b進(jìn)一步發(fā)展的主要障礙。 802.11a在802.11協(xié)議組中是第一個(gè)出臺(tái)的

31、標(biāo)準(zhǔn)。802.11a使用頻段為5.8GHz，理論上最大傳輸速率是54Mbps，真正的數(shù)據(jù)吞吐量最大約為25Mbps。802.11a最明顯的缺點(diǎn)就是不能和802.11b互通。 802.11g是IEEE為了解決802.11a與802.11b的互通而出臺(tái)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它是802.11b的延續(xù)，同樣使用2.4GHz通用頻段，互通性高，被看好是新一代的WLAN標(biāo)準(zhǔn)。802.11g同時(shí)支持802.11b和802.11a，而且速率上限已經(jīng)提升至54Mbps。 從IEEE 802.11b發(fā)展到IEEE 802.11g，只不過(guò)是升級(jí)。,802.11系列標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)比較,WLAN的帶寬是共享而不是交換的，其共享的效率也

32、遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)如果用戶(hù)密度太高，或者用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量太大，WLAN都會(huì)在帶寬上“消化不良”。 802.11g，雖說(shuō)理論連接速率已經(jīng)高達(dá)54Mbps，但實(shí)際上，它的實(shí)用速率可能只有大約一半。而且，IEEE 802.11g只支持三個(gè)無(wú)干擾信道，所以它的總帶寬理論值也不過(guò)54Mbps3=162Mbps。,MIMO多重輸入輸出（Multiple Input Multiple Output）技術(shù)。所謂MIMO，就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)資料通過(guò)多重切割之后，經(jīng)過(guò)多重天線(xiàn)進(jìn)行同步傳送，由于無(wú)線(xiàn)訊號(hào)在傳送的過(guò)程當(dāng)中，為了避免發(fā)生干擾起見(jiàn)，會(huì)走不同的反射或穿透路徑，因此到達(dá)接收端的時(shí)間會(huì)不一致。為了避免資料不一致而無(wú)

33、法重新組合，因此接收端會(huì)同時(shí)具備多重天線(xiàn)接收，然后利用DSP重新計(jì)算的方式，根據(jù)時(shí)間差的因素，將分開(kāi)的資料重新作組合，然后傳送出正確且快速的資料流。由于傳送的資料經(jīng)過(guò)分割傳送，不僅單一資料流量降低，可拉高傳送距離，又增加天線(xiàn)接收范圍，因此MIMO技術(shù)不僅可以增加既有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)頻譜的資料傳輸速度，而且又不用額外占用頻譜范圍，更重要的是，還能增加訊號(hào)接收距離。,wlan硬件設(shè)備,（1）無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的作用和以太網(wǎng)中的網(wǎng)卡的作用基本相同，它作為無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)各客戶(hù)機(jī)間的連接與通信。（2）無(wú)線(xiàn)AP。AP是Access Point的簡(jiǎn)稱(chēng)，無(wú)線(xiàn)AP就是無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的接入點(diǎn)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，

34、它的作用類(lèi)似于有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的集線(xiàn)器。（3）無(wú)線(xiàn)天線(xiàn)。當(dāng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相距較遠(yuǎn)時(shí)，隨著信號(hào)的減弱，傳輸速率會(huì)明顯下降以致無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的正常通信，此時(shí)就要借助于無(wú)線(xiàn)天線(xiàn)對(duì)所接收或發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng).,無(wú)線(xiàn)AP:是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)和有線(xiàn)網(wǎng)之間溝通的橋梁。其信號(hào)范圍為球形，搭建的時(shí)候最好放到比較高的地方，可以增加覆蓋范圍，無(wú)線(xiàn)AP也就是一個(gè)無(wú)線(xiàn)交換機(jī)，接入在有線(xiàn)交換機(jī)或是路由器上，接入的無(wú)線(xiàn)終端和原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)是屬于同一個(gè)子網(wǎng)。 無(wú)線(xiàn)路由器就是一個(gè)帶路由功能的無(wú)線(xiàn)AP，接入在ADSL寬帶線(xiàn)路上，通過(guò)路由器功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)接入網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)功能，建立一個(gè)獨(dú)立的無(wú)線(xiàn)家庭組網(wǎng)。 無(wú)線(xiàn)AP應(yīng)用于大型公司比較多，大

35、的公司需要大量的無(wú)線(xiàn)訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)大面積的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，同時(shí)所有接入終端都屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，也方便公司網(wǎng)絡(luò)管理員簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和管理。 無(wú)線(xiàn)路由器一般應(yīng)用于家庭和SOHO環(huán)境網(wǎng)絡(luò)，這種情況一般覆蓋面積和使用用戶(hù)都不大，只需要一個(gè)無(wú)線(xiàn)AP就夠用了。無(wú)線(xiàn)路由器可以實(shí)現(xiàn)ADSL網(wǎng)絡(luò)的接入，同時(shí)轉(zhuǎn)換為無(wú)線(xiàn)信號(hào)，比起買(mǎi)一個(gè)路由器加一個(gè)無(wú)線(xiàn)AP，無(wú)線(xiàn)路由器是一個(gè)更為實(shí)惠和方便的選擇。 無(wú)線(xiàn)AP不能與ADSL MODEM相連，要用一個(gè)交換機(jī)或是集線(xiàn)器或者路由器做為中介。而無(wú)線(xiàn)路由器帶有寬帶撥號(hào)功能，可以直接和ADSL MODEM相連撥號(hào)上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)覆蓋。,Wi-Fi技術(shù) Wi-Fi（Wireless Fide

36、lity，無(wú)線(xiàn)高保真）屬于WLAN的一種，通常是指符合IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，Wi-Fi可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無(wú)線(xiàn)方式互相連接。 WIFI是一個(gè)品牌，目的保障使用該商標(biāo)的商品互相之間可以合作，與標(biāo)準(zhǔn)本身實(shí)際上沒(méi)有關(guān)系。由Wi-Fi聯(lián)盟持有. 與藍(lán)牙技術(shù)一樣，wifi同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)。目前可使用的標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，分別是IEEE802.11a和IEEE802.11b。在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和 1Mbps，帶寬的自動(dòng)調(diào)整，有效的保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。,由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的頻段在世界范圍內(nèi)是無(wú)需

37、任何電信運(yùn)營(yíng)執(zhí)照的，因此Wi-Fi設(shè)備提供了一個(gè)世界范圍內(nèi)可以使用的、費(fèi)用極其低廉且?guī)挊O高的無(wú)線(xiàn)空中接口。 雖然WiFi的無(wú)線(xiàn)通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍(lán)牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進(jìn)，但傳輸速度非?？欤梢赃_(dá)到54Mbps，并且發(fā)射信號(hào)功率低于100mw，低于手機(jī)發(fā)射功率，所以上網(wǎng)相對(duì)也是最安全健康的。,移動(dòng)通信，特別是3G、4G，將成為“全面、隨時(shí)、隨地”傳輸信息的有效平臺(tái)。 本節(jié)將介紹三代移動(dòng)通信的發(fā)展歷程，重點(diǎn)討論3G技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)（TD-SCDMA，W-CDMA，CDMA2000），并討論移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用（視頻電話(huà)，手機(jī)電視），簡(jiǎn)單討論4G的發(fā)展。,6.4 移動(dòng)通信,6.4.1

38、 第一代移動(dòng)通信：模擬語(yǔ)音,1928年，美國(guó)普度大學(xué)的學(xué)生發(fā)明了超外差無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)，隨后被美國(guó)底特律警察局利用并建立了世界上第一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)(車(chē)載無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng))。 1946年，貝爾系統(tǒng)在圣路易斯建立起了第一個(gè)可用于汽車(chē)的電話(huà)系統(tǒng)。 西德、法國(guó)和英國(guó)分別于1950年、1956年和1959年完成了公用移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)的研制。,6.4.1 第一代移動(dòng)通信：模擬語(yǔ)音,20世紀(jì)60年代，美國(guó)開(kāi)始使用中小容量的改進(jìn)移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)IMTS。 IMTS有兩個(gè)頻率分別用于接收和發(fā)送功能。 IMTS支持23個(gè)信道，頻率范圍為150450MHz。 在一個(gè)大區(qū)域中只用一個(gè)基站覆蓋的設(shè)計(jì)被成為大區(qū)制。 大區(qū)制有以下特點(diǎn)： 基

39、站覆蓋面積大 發(fā)射功率大 可用頻率帶寬有限，系統(tǒng)容量小 適用于專(zhuān)業(yè)網(wǎng)，不適合商用,6.4.1 第一代移動(dòng)通信：模擬語(yǔ)音,1982年，為了解決大區(qū)制容量飽和的問(wèn)題，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了高級(jí)移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)AMPS。 AMPS提出了“小區(qū)制”，“蜂窩單元”的概念，是第一種真正意義上的“蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)”，同時(shí)采用頻率復(fù)用技術(shù)，解決了公用移動(dòng)通信系統(tǒng)所需要的大容量要求和頻譜資源限制的矛盾。 100千米范圍之內(nèi)，IMTS每個(gè)頻率上只允許一個(gè)電話(huà)呼叫；AMPS以允許100個(gè)10千米的蜂窩單元，從而可以保證每個(gè)頻率上有1015個(gè)電話(huà)呼叫。,蜂窩系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 每一個(gè)蜂窩單元有一個(gè)基站負(fù)責(zé)接收該單元中電話(huà)的信息

40、。 基站連接到移動(dòng)電話(huà)交換局（MTSO）。 MTSO采用分層機(jī)制，一級(jí)MTSO負(fù)責(zé)與基站之間的直接通信；高級(jí)MTSO則負(fù)責(zé)低級(jí)MTSO之間的業(yè)務(wù)處理。 移交：當(dāng)電話(huà)在蜂窩單元之間移動(dòng)的時(shí)候，基站之間會(huì)通信，從而交換控制權(quán)，避免信道分配不錯(cuò)導(dǎo)致信號(hào)沖突?；緦?duì)于電話(huà)用戶(hù)控制權(quán)的轉(zhuǎn)換也稱(chēng)為“移交”。 “軟移交”：用戶(hù)通話(huà)保持連貫。 “硬移交”：老的基站需要停止用戶(hù)通話(huà)。,6.4.1 第二代移動(dòng)通信（2G）：數(shù)字語(yǔ)音,第二代移動(dòng)通信技術(shù)：數(shù)字制式 支持傳統(tǒng)語(yǔ)音通信、文字和多媒體短信 支持一些無(wú)線(xiàn)應(yīng)用協(xié)議 900/1800MHz GSM移動(dòng)通信 工作在900/1800MHz頻段 無(wú)線(xiàn)接口采用TDMA技

41、術(shù)，核心網(wǎng)移動(dòng)性管理協(xié)議采用MAP協(xié)議 800MHz CDMA移動(dòng)通信 工作在800MHz頻段，核心網(wǎng)移動(dòng)性管理協(xié)議采用IS-41協(xié)議 無(wú)線(xiàn)接口采用窄帶碼分多址（CDMA）技術(shù),GSM系統(tǒng),GSM是一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，蜂窩單元按照半徑可以分為： 宏蜂窩：覆蓋面積最廣，基站通常在較高的位置，例如山峰 微蜂窩：基站高度普遍低于平均建筑高度，適用于市區(qū)內(nèi) 微微蜂窩：室內(nèi)，影響范圍在幾十米以?xún)?nèi) 傘蜂窩：填補(bǔ)蜂窩間的信號(hào)空白區(qū)域 GSM后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括以下模塊系統(tǒng)： 基站系統(tǒng)，包括基站和相關(guān)控制器 網(wǎng)絡(luò)和交換系統(tǒng)，也稱(chēng)為核心網(wǎng)，負(fù)責(zé)銜接各個(gè)部分 GPRS核心網(wǎng)，可用于基于報(bào)文的互聯(lián)網(wǎng)連接，為可選部分 身份

42、識(shí)別模塊，也稱(chēng)為SIM卡，主要用于保存手機(jī)用戶(hù)數(shù)據(jù),P53,CDMA系統(tǒng)（碼分多址收發(fā)系統(tǒng)）,（1）CDMA 系統(tǒng)的許多用戶(hù)使用同一頻率、占用相同帶寬，各個(gè)用戶(hù)可同時(shí)發(fā)送或接收信號(hào)?？梢酝瑫r(shí)區(qū)分并分離多個(gè)同時(shí)傳輸?shù)男盘?hào) （2）CDMA 通信容量大。 （3）CDMA 具有軟容量特性。 （4）CDMA 系統(tǒng)可采用“軟切換”技術(shù)。 （5）具有良好的抗干擾、抗衰落性能和保密性能。,P54,IS-95 CDMA 通信系統(tǒng)原理,直接序列擴(kuò)頻通信中， 在發(fā)送端，待傳語(yǔ)音通過(guò)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，將模擬語(yǔ)音轉(zhuǎn)變成9.6kbit/s 的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息，通過(guò)1.2 288Mc/s 高速率的PN 擴(kuò)頻調(diào)制，使信道中

43、傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始信號(hào)本身的帶寬。,在接收端，接收機(jī)不僅接收到有用信號(hào)，同時(shí)還接收到各種干擾和噪聲。利用本地產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)，本地偽碼與擴(kuò)頻信號(hào)中偽碼一致，因此，可還原出原始窄帶信號(hào)，順利通過(guò)窄帶濾波器，恢復(fù)語(yǔ)音數(shù)據(jù)，再通過(guò)數(shù)/模（ D/A）轉(zhuǎn)換，恢復(fù)為原始語(yǔ)音。,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的一般體系結(jié)構(gòu)和功能,移動(dòng)通信系統(tǒng)一般由移動(dòng)交換系統(tǒng)MSS（Mobile Switching System）、基站控制器BSC（Base Station Controller）、基站BS（Base Station）和移動(dòng)臺(tái)MS（Mobile Station）組成。,移動(dòng)通信系統(tǒng)基本組成,基站BS負(fù)責(zé)與

44、一個(gè)特定區(qū)域內(nèi) 的所有移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信?；竞?移動(dòng)交換中心之間通過(guò)微波或電 纜、光纜等有線(xiàn)信道交換信息， 移動(dòng)交換中心再與公共電話(huà)網(wǎng)進(jìn) 行連接。公共陸地移動(dòng)通信網(wǎng)PLMN 則由多個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字傳輸 線(xiàn)路互聯(lián)而成。每個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)連 接當(dāng)?shù)氐墓潭娫?huà)網(wǎng)PSTN、電路交 換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)CSPTN、分組交換公 共數(shù)據(jù)網(wǎng)PSPDN等，與固定網(wǎng)用戶(hù) 進(jìn)行通話(huà)或數(shù)據(jù)通信。,6.4.1 第三代移動(dòng)通信：數(shù)字語(yǔ)音與數(shù)據(jù),第三代移動(dòng)通信（3G）可以提供所有2G的信息業(yè)務(wù)，同時(shí)保證更快的速度，以及更全面的業(yè)務(wù)內(nèi)容，如移動(dòng)辦公，視頻流服務(wù)等。 3G的主要特征是可提供移動(dòng)寬帶多媒體業(yè)務(wù)，包括高速移動(dòng)環(huán)境下支持1

45、44Kbps速率，步行和慢速移動(dòng)環(huán)境下支持384Kbps速率，室內(nèi)環(huán)境則應(yīng)達(dá)到2Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)保證高可靠服務(wù)質(zhì)量。 人們發(fā)現(xiàn)從2G直接跳躍到3G存在較大的難度，于是出現(xiàn)了一個(gè)2.5G（也有人稱(chēng)后期2.5G為2.75G）的過(guò)渡階段。,3G的發(fā)展歷程,2G邁向3G的過(guò)渡產(chǎn)業(yè),HSCSD GSM網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)版本 透過(guò)多重時(shí)分并行傳輸，速率比GSM網(wǎng)絡(luò)快5倍 動(dòng)態(tài)提供不同的糾錯(cuò)方式 GPRS 基于傳統(tǒng)GSM的產(chǎn)物 改造現(xiàn)有基站系統(tǒng)，利用GSM網(wǎng)絡(luò)中未使用的TDMA信道，速率可以達(dá)到114Kbps 立即聯(lián)機(jī) EDGE 俗稱(chēng)2.75G，是GPRS到3G之間的過(guò)渡產(chǎn)業(yè) 傳輸速率可以達(dá)到384Kb

46、ps 主張利用現(xiàn)有的GSM資源,IMT-2000,第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)最早于1985年由ITU TG8/1提出，最初名為FPLMTS（Future Public Land Mobile Telecommunication System），后在1996年更改為“IMT-2000”。 數(shù)字2000蘊(yùn)含了三層含義： 希望該系統(tǒng)能在2000年全面應(yīng)用到市場(chǎng)； 希望3G能在2000MHz的頻率上運(yùn)行； 希望可以3G保證2000KHz的帶寬。 1999年，IMT-2000無(wú)線(xiàn)接口技術(shù)規(guī)范建議被通過(guò)。,3G無(wú)線(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn),傳統(tǒng)的窄帶TDMA技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足3G系統(tǒng)的高帶寬要求，而CDMA的編碼方式才是現(xiàn)行3G通

47、信標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。圖中關(guān)于CDMA技術(shù)的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別是： IMT-DS，對(duì)應(yīng)于W-CDMA IMT-MC，對(duì)應(yīng)于CDMA2000 IMT-TD，對(duì)應(yīng)于TD-SCDMA 和UTRA-TDD,我國(guó)采用的三種3G標(biāo)準(zhǔn)分別是TD-SCDMA，W-CDMA和CDMA2000。,TD-SCDMA,TDSCDMA（ Time Division Synchronous Code Division Multiple Access ）相比于W-CDMA和CDMA2000起步較晚，1998年6月由原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院向ITU提出。 移動(dòng)采用td-scdma制式 TD-SCDMA將眾多技術(shù)融合： SCDMA CDM

48、A和軟件無(wú)線(xiàn)電同步 TDMA，F(xiàn)DMA TD分為： TD-SCDMA：提供話(huà)音和視頻電話(huà)等最高下行頻率為384Kb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) TD-HSDPA：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增強(qiáng)技術(shù)，可提供2.8Mb/s的下行速率,TD-SCDMA解決的移動(dòng)通信問(wèn)題,呼吸效應(yīng)：在CDMA系統(tǒng)中，基站的實(shí)際有效覆蓋面積會(huì)隨著干擾信號(hào)的增強(qiáng)而縮小，反之則會(huì)增大。這種覆蓋面積隨用戶(hù)數(shù)目的增加而收縮的現(xiàn)象為“呼吸效應(yīng)”。 干擾信號(hào)同移動(dòng)用戶(hù)的數(shù)目是密切相關(guān)的； 導(dǎo)致“呼吸效應(yīng)”的主要原因是CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)； CDMA2000和W-CDMA屬于同頻自干擾系統(tǒng)，鄰近用戶(hù)間自干擾現(xiàn)象明顯，從而降低了實(shí)際傳輸速率。 TD-SCDM

49、A 利用低帶寬的FDMA和TDMA限制了系統(tǒng)的最大干擾； 在單時(shí)隙中應(yīng)用CDMA技術(shù)提高系統(tǒng)容量； 利用聯(lián)合檢測(cè)和SDMA技術(shù)對(duì)客戶(hù)終端的信號(hào)跟蹤； 充分利用下行信號(hào)能量，最大程度上抑制了客戶(hù)之間的干擾。 TD-SCDMA系統(tǒng)不再是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，“呼吸效應(yīng)”基本被消除。,TD-CDMA解決的移動(dòng)通信問(wèn)題（續(xù)）,“遠(yuǎn)近效應(yīng)”：移動(dòng)通信干擾的另一問(wèn)題。 手機(jī)用戶(hù)到基站的距離不斷變化； 固定的通信功率不僅會(huì)造成嚴(yán)重的功率過(guò)剩，且可能形成有害的電磁輻射。 如何解決？動(dòng)態(tài)調(diào)控功率：手機(jī)終端依據(jù)自己到基站的通信距離動(dòng)態(tài)的調(diào)整自己的傳輸功率，從而盡可能的減少過(guò)剩，且依然保證可連通性。 TD-SCDMA 采

50、用動(dòng)態(tài)信道分配的方式，即根據(jù)用戶(hù)的需求進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)資源分配，包括頻率，時(shí)隙和碼字等。 動(dòng)態(tài)信道分配不僅提高了信道資源的利用率，且增強(qiáng)了對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載和干擾變化的適應(yīng)能力。,W-CDMA,W-CDMA是由愛(ài)立信公司提出，3GPP具體制定的基于GSM MAP核心網(wǎng)，UTRAN為無(wú)線(xiàn)接口的3G系統(tǒng)。 第一個(gè)商用W-CDMA網(wǎng)絡(luò)由日本NTT DoCoMo于2001年推出，也是世界上第一個(gè)3G移動(dòng)電話(huà)服務(wù)。 中國(guó)聯(lián)通于2009年在中國(guó)大陸提供W-CDMA服務(wù)，并開(kāi)始提供HSDPA服務(wù)（在部分地區(qū)還提供HSUPA服務(wù)）。 中國(guó)香港移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商SUNDAY等也都已經(jīng)架構(gòu)了W-CDMA商用網(wǎng)絡(luò)。 中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)

51、3G服務(wù)從2005年開(kāi)始，其中中華電信、臺(tái)灣大哥大、遠(yuǎn)傳電信等都使用W-CDMA系統(tǒng)。,W-CDMA技術(shù)介紹,上行技術(shù)參數(shù)主要基于歐洲FMA2方案。下行技術(shù)參數(shù)主要基于日本ARIB W-CDMA方案。 W-CDMA技術(shù)主要包括FDD和TDD： FDD：工作在覆蓋面積較大的范圍內(nèi)，可以在兩個(gè)對(duì)稱(chēng)頻率信道上進(jìn)行接收和傳送工作 TDD：側(cè)重于業(yè)務(wù)繁重的小范圍內(nèi) W-CDMA定義了3條可利用的公共控制信道及2條專(zhuān)用信道： 廣播公共控制信道（BCCH），尋呼信道（PCH），前向接入信道（FACH） 主專(zhuān)用控制信道（SDCCH），輔助專(zhuān)用控制信道,CDMA2000,CDMA2000,由美國(guó)高通北美公司為主

52、導(dǎo)提出。 W-CDMA和TD-SCDMA是由標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP制定，CDMA2000則是由標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP2制定。 電信采用的標(biāo)準(zhǔn)。 CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)路線(xiàn)：,CDMA2000技術(shù)介紹,CDMA2000 1x： 即1x 或者 1xRTT， 是3G CDMA2000技術(shù)的核心。 標(biāo)志1x 指使用一對(duì)1.25MHz無(wú)線(xiàn)電信道的CDMA2000無(wú)線(xiàn)技術(shù)。 CDMA2000 1xRTT： CDMA2000 1xRTT（RTT 無(wú)線(xiàn)電傳輸技術(shù)）是CDMA2000一個(gè)基礎(chǔ)層。 通常被認(rèn)為是2.5G技術(shù)，因其傳輸速率不及其他3G技術(shù)。 支持最高144kbps數(shù)據(jù)速率。 CDMA2000 1xEV： CD

53、MA2000 1x 附加高數(shù)據(jù)速率（HDR）能力。 CDMA2000 1xEV 第一階段（CDMA2000 1xEV-DO）支持下行數(shù)據(jù)速率最高3.1Mbps，上行速率最高1.8Mbps。 CDMA2000 1xEV 第二階段（CDMA2000 1xEV-DV）還能支持1x語(yǔ)音用戶(hù)，1xRTT數(shù)據(jù)用戶(hù)和高速1xEV-DV數(shù)據(jù)用戶(hù)使用同一信道。,三種3G標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)差別,6.4.4 關(guān)于4G,4G被稱(chēng)為“多媒體移動(dòng)通信”： 在高速移動(dòng)中有兆級(jí)別的數(shù)據(jù)傳輸率 擴(kuò)大覆蓋范圍，提高通信質(zhì)量，提高數(shù)據(jù)傳輸 無(wú)線(xiàn)多媒體通信服務(wù) 數(shù)據(jù)傳輸率可以達(dá)到1020Mb/s，最高超過(guò)100Mb/s TD-LTE O

54、FDM（正交頻分調(diào)制） 抗多徑干擾 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單 靈活支持不同帶寬 頻譜利用率高 支持高效自適應(yīng)調(diào)度,4G 是英文fourth-generation的縮寫(xiě)，指移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)的第四代，也是3G之后的延伸。按照ITU定義的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，靜態(tài)傳輸速率達(dá)到1Gbps，用戶(hù)在高速移動(dòng)狀態(tài)下可以達(dá)到100Mbps，就可以作為4G的技術(shù)之一。,6.4.4 關(guān)于4G,WiMax,WiMAX也叫80216無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)或802.16。WiMAX是一項(xiàng)新興的寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點(diǎn)。 WiMAX并不會(huì)直接與大多數(shù)的WiFi組建競(jìng)爭(zhēng)