第一章 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù).ppt

1、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),課程目標(biāo),課程的主要目標(biāo)是幫助學(xué)生了解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)的基本原理、體系結(jié)構(gòu)以及面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)通過文章閱讀和上機(jī)實(shí)踐加深對(duì)某種特定技術(shù)的理解。,考核方式：,學(xué)生成績(jī)=平時(shí)成績(jī)(4050%)+期末考核成績(jī)(6050%) 優(yōu)秀率(85分以上)原則上不超過20% 不及格率(60分以下)應(yīng)有1%10% 學(xué)生成績(jī)=平時(shí)成績(jī)(4050%)+期末考核成績(jī)(6050%) 優(yōu)秀率(85分以上)原則上不超過20%,內(nèi)容組成：,無(wú)線局域網(wǎng) 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,第一章 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)概述,1.1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀 1.2國(guó)外研究/開發(fā)狀況 1.3無(wú)線移動(dòng)通信的發(fā)展 1.4關(guān)鍵技術(shù),1.1 無(wú)線應(yīng)用現(xiàn)狀

2、,移動(dòng)計(jì)算及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),移動(dòng)計(jì)算的驅(qū)動(dòng) 移動(dòng)應(yīng)用多樣化 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò) Internet 移動(dòng)計(jì)算的目標(biāo) 普適計(jì)算（Pervasive/ubiquitous） 移動(dòng)設(shè)備的用戶可在任何時(shí)間任何地點(diǎn)服務(wù)訪問不同的服務(wù)。,普適計(jì)算（Anytime,Anywhere),無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,新信息（天氣預(yù)報(bào)、體育運(yùn)動(dòng)、TV、游戲、電影 ）、銀行業(yè)務(wù)、m-commerce、娛樂、廣告、旅行、數(shù)字圖書館、企業(yè)管理、安全、教育、農(nóng)場(chǎng)、森林 所有的服務(wù)都來自Internet,當(dāng)前并不能使用所有的服務(wù),無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,IDC預(yù)測(cè) WLAN市場(chǎng)預(yù)計(jì)每年將增長(zhǎng)29% 2007年，在專業(yè)移動(dòng)PC中安裝WL

3、AN系統(tǒng)的普及率從2002年的9%飆升到90%。 Analysys公司報(bào)告 美國(guó)和西歐公共無(wú)線局域網(wǎng)(P-WLAN)市場(chǎng)將從2002年的3,340萬(wàn)美元增長(zhǎng)到55億美元 美國(guó)：2250萬(wàn)-28億 西歐：1090萬(wàn)-26.4億,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,無(wú)線熱點(diǎn)（hot-spot） 機(jī)場(chǎng)、飯店、會(huì)議設(shè)施、咖啡廳、火車站 Analysys公司報(bào)告 2002年無(wú)線熱點(diǎn)4800-2007年5.7萬(wàn) 歐洲1400-3萬(wàn) 美國(guó)3400-2.7萬(wàn) Gartner集團(tuán)報(bào)告全球熱點(diǎn)數(shù) 2002年14752 用戶250萬(wàn) 2005年達(dá)151768 用戶930萬(wàn),無(wú)線熱點(diǎn),美國(guó)的無(wú)線部署,Boingo Wireless

4、預(yù)測(cè)未來美國(guó)本土的潛在熱點(diǎn)達(dá)到二百萬(wàn)個(gè) 212 conference centers 3,032 train stations 5,352 airports 53,500 hotels 72,720 business centers 202,600 gas stations 480,298 restaurants, bars and cafs 1,111,300 retail stores,美國(guó) Starbucks連鎖店,2001年加入MobileStar成為第一個(gè)提供Wi-Fi Internet接入服務(wù)的零售業(yè)主.,歐洲無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,移動(dòng)用戶數(shù) 2003年74.9million 200

5、7年86.8million WLAN熱點(diǎn)數(shù) 2002年1000 2003年7000 2008年70000 Home WLAN 2003年$160.1million 2008年$290.0million,歐洲 “Cloud”,Europe最大的公共WiFi網(wǎng)絡(luò) 遍布英國(guó)6,000多個(gè)點(diǎn) 以每周100點(diǎn)的速度遞增 已經(jīng)在其它歐洲市場(chǎng)部署并開始運(yùn)營(yíng) Germany、France、Sweden、Italy、Spain、Benelux 普適計(jì)算架構(gòu)和服務(wù)交付能力 多業(yè)務(wù)提供商的Wi-Fi平臺(tái),歐洲 ”MAGNET”,MAGNET(My personal Adaptive Global NET) 開始于2

6、004.1，投資1814萬(wàn)歐元 設(shè)計(jì)歐洲、亞洲和北美洲18個(gè)國(guó)家的37家 Austria、Belgium、China、Denmark、Finland、France、Germany、Greece、India、Italy、Japan、Korea、Netherlands、Spain、Sweden、Switzerland、UK、USA 網(wǎng)絡(luò)圍繞著個(gè)人以及個(gè)人的需求 資源和設(shè)備不局限于個(gè)人周圍 取決于時(shí)間、位置和環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)組成、配置和連通,亞洲無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,臺(tái)灣 在2005年年底，臺(tái)灣將有80以上的地區(qū)覆蓋無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào) 除了一些偏遠(yuǎn)小地方。 在2004年年底“無(wú)線臺(tái)北”（Wireless Ta

7、ipei）計(jì)劃開始著手建設(shè)后，市民在臺(tái)北捷運(yùn)站附近即可享受到各式便捷服務(wù)。2006年1月，臺(tái)北將完成全市WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，預(yù)計(jì)將覆蓋90%的人口，成為全球第一個(gè)寬帶“無(wú)線城”（Wireless City）。,亞洲無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,日本 2004年WLAN設(shè)備（包括AP與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)卡）出貨量與銷售金額則達(dá)到達(dá)485萬(wàn)2000臺(tái)和430億日元。 2008年出貨量與銷售金額分別可望達(dá)到979萬(wàn)9000臺(tái)與529億日元。 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商 DoCoMo, Vodafone, au(KDDI) 手持設(shè)備制造商 NEC, Sony, Sharp, Panasonic 內(nèi)容服務(wù) Weathernews, Se

8、ga, Bandai,亞洲無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,我國(guó)的WLAN發(fā)展情況 高等院校、大公司 中國(guó)移動(dòng)“隨e行” GPRS+WLAN 中國(guó)電信“天翼通” ADSL+WLAN 中國(guó)網(wǎng)通“無(wú)線伴旅” 寬帶DIA接入WLAN 中國(guó)聯(lián)通“？” WLAN+CDMA1X,1.2國(guó)外研究/開發(fā)狀況,美國(guó)NSF（2003年之后）,UCB：SMART DUST（1/2）,當(dāng)初目標(biāo)（1992年） 1 mm3自治傳感器節(jié)點(diǎn) 上千個(gè)傳感器組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 研究系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問題 開發(fā)相應(yīng)的有用示范系 提供測(cè)試平臺(tái) Axis Magnetic Sensor、Axis Accelerometer，Light Intensity Se

9、nsor，Humidity Sensor，Pressure Sensor，Temperature Sensor。 應(yīng)用對(duì)象 軍用/民用,UCB：SMART DUST（2/2）,不停修改目標(biāo) 自治毫米級(jí)機(jī)器人 傳感 計(jì)算 通行 動(dòng)力 發(fā)動(dòng)機(jī) 機(jī)械 Wireless Sensor Networks!,UCLA：WiNG group,WiNG (Wireless Network Group) 體系結(jié)構(gòu)的研究 蜂窩和ad-hoc的混合體系 系統(tǒng) 無(wú)線路由器系統(tǒng) 測(cè)量 大型WLAN的流量建模 協(xié)議和算法 分布式分組調(diào)度算法 多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的TCP 傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分發(fā)給移動(dòng)sinks,Cisco,產(chǎn)品線

10、 Mobile Wireless Wireless Integrated Switches and Routers Wireless IP Telephony Wireless LAN Wireless Network Management Wireless Security Servers 解決方案 Cisco Structured Wireless-Aware Network Framework Wireless Mobility Solutions for Service Providers,Intel,Intel Intel第一個(gè)品牌 The Wireless Verification

11、 Program (WVP) 測(cè)試Intel Centrino 移動(dòng)技術(shù)與服務(wù)供應(yīng)商WLAN架構(gòu)的互操作性,Microsoft,Windows 移動(dòng)設(shè)備 Pocket PC、 Portable Media Center、Smartphones 移動(dòng)技術(shù)方案 Education，F(xiàn)inancial Services，Government，Healthcare，Hospitality，Human Resources，Manufacturing，Retail，Telecommunications，Transportation，Utilities and Engineering。,IBM,Mobile

12、 ThinkPad notebooks, Mobile ThinkCentre desktops IBM Mobile workstations: Mobile / Wireless: Systems and options Mobile / Wireless: Software and services Mobile business solutions Mobile Security options Enterprise Mobile Solutions Mobile & Wireless products and solutions from Lotus Mobile Innovatio

13、ns (Lotus) ,部分手機(jī)廠商,Nokia Nokia9500、筆記本網(wǎng)卡Nokia D211可在GPRS、HSCSD (高速電路交換數(shù)據(jù))和WLAN覆蓋范圍內(nèi)提供“總在線”的互聯(lián)網(wǎng)接入。 Motorola 寬帶無(wú)線 WLAN/WPAN Ericsson 基于位置服務(wù)(LBS) 無(wú)線電子郵件 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)支持代理,特別的創(chuàng)意,PetsMobility Network, Inc. 位于亞利桑那州的無(wú)線通信公司 將為快速增長(zhǎng)的數(shù)十億寵物市場(chǎng)提供無(wú)線通信產(chǎn)品和服務(wù)（僅美國(guó)本土2004年與寵物相關(guān)的花費(fèi)以超過$34.3） PetsCell 蜂窩電話以及相關(guān)的通信產(chǎn)品,論壇和標(biāo)準(zhǔn)化組織,IEEE(T

14、he Institute of Electrical and Electronics Engineers ) IETF( The Internet Engineering Task Force ) 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project )、3GPP2 IPDR(The Internet Protocol Detail Record ) Wi-Fi,1.3 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,第一代移動(dòng)電話 語(yǔ)音,關(guān)鍵技術(shù) 較小的覆蓋區(qū)域（cell） 頻率的重用 每個(gè)cell采用一組頻率 相鄰cell所采用的頻率不同 AMPS共有832個(gè)信道 發(fā)送:824849

15、/接收:869894 每個(gè)為30kHz的單工雙向通道 采用FDM,第二代移動(dòng)電話（2G） 數(shù)字語(yǔ)音,百花齊放 D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) GSM (Global System for Mobile communications) CDMA (Code Division Multiple Access) PDS ( 基于D-AMPS, 日本制式),2G D-AMPS（U.S.）,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是IS-54/IS-136 與AMPS兼容（模擬和數(shù)字混合模式） 采用850MHz和1900MHz頻帶 語(yǔ)音的數(shù)字化工作由手機(jī)完成 數(shù)字化+TDM,

16、2G GSM （全球通）,采用FDM技術(shù)（發(fā)送和接收頻率不同） 共有124對(duì)單工信道 在每個(gè)頻段又采用TDM為多個(gè)用戶提供服務(wù) GSM的頻段更寬，數(shù)據(jù)率高于D-AMPS 信道控制 廣播控制信道（集站發(fā)布信息） 專用控制信道（呼叫建立） 公共控制信道（訪問請(qǐng)求）,2G CDMA,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是IS-95 品牌名為cdmaOne CDMA的特點(diǎn) 每個(gè)站使用整個(gè)頻段發(fā)送信號(hào)； 多個(gè)站的信號(hào)可以線性疊加； 利用編碼技術(shù)分離并發(fā)的傳輸； CDMA的關(guān)鍵 接收端能提取出期望的信號(hào)，同時(shí)拒絕所有其他的信號(hào)，并把這些信號(hào)當(dāng)作噪聲。,2.5G 語(yǔ)音為主兼顧數(shù)據(jù),EDGE (Enhanced Data rates f

17、or GSM Evolution) GSM的增強(qiáng)版本 更高的數(shù)據(jù)率 GPRS (General Packet Radio Service) 層疊分組網(wǎng)絡(luò)( D-AMPS, GSM) 在語(yǔ)音系統(tǒng)的cell中發(fā)送/接收IP分組,第三代移動(dòng)電話（3G） 數(shù)字語(yǔ)音和數(shù)據(jù),IMT-2000 (International Mobile Telecommunication) 高質(zhì)量的語(yǔ)音傳輸 消息機(jī)制（取代email、fax、SMS、chat ） 多媒體（聽音樂、看視頻/電影/電視 ） 訪問Internet（web沖浪 ） 視頻會(huì)議、群玩游戲、e-commerce 單一的標(biāo)準(zhǔn)化世界 實(shí)現(xiàn) 室內(nèi)用戶2Mbps

18、 行走用戶384kbps 車內(nèi)用戶144kbps,IMT-2000,W-CDMA (Wideband CDMA) 頻分雙工直接序列擴(kuò)頻 與GSM互通但不兼容 CDMA2000 頻分雙工多載波CDMA 基于IS-95并與之兼容 不能與GSM互通 區(qū)別 不同的chip率 不同的幀時(shí) 雙工和多路訪問模式 不同的同步方式,UMTS: 全球移動(dòng)通信系統(tǒng),多cell環(huán)境下的全球無(wú)縫操作 全球漫游: 多模式、多波段、低成本終端，便攜服務(wù)& QoS 與Internet的多媒體接口 基于核心GSM, 與IMT-2000一致 傳輸技術(shù) WCDMA的FDD TD-CDMA的TDD,第四代移動(dòng)電話,網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì),歐洲

19、國(guó)家一般認(rèn)為4G是以IPv6為基礎(chǔ)的，網(wǎng)絡(luò)上的所有單位都有自己的IP地址； 諾基亞認(rèn)為4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是有線無(wú)線的統(tǒng)一。 愛立信認(rèn)為最終的4G應(yīng)該是以IPv6為基礎(chǔ)的共同核心網(wǎng)，多種無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)共存的網(wǎng)絡(luò)。 摩托羅拉認(rèn)為4G網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)是IPv6網(wǎng)絡(luò)，接入系統(tǒng)則是多種無(wú)線接入方式的統(tǒng)一。 朗訊認(rèn)為4G是現(xiàn)有的移動(dòng)通信系統(tǒng)和WLAN的結(jié)合。,網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì),1.4 關(guān)鍵技術(shù),無(wú)線通信架構(gòu),無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）,無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）,無(wú)線城域網(wǎng)（WMAN）,無(wú)線Internet Internet與移動(dòng)集成,Media Media TV/Radio/數(shù)據(jù)分發(fā)，廣播和出版，娛樂，多媒體信息，Personal services Mobility Computer High speed Services Mobility ，訪問Internet，訪問內(nèi)聯(lián)網(wǎng)/ERP，E-mail，E-learning，E-commerce Telecommunication Wideband Services Mobility ，移動(dòng)，VoIP，寬帶數(shù)據(jù)，電路交換過渡到分組交換,漫游、移動(dòng)和普適,移動(dòng)計(jì)算需求,一般需求 處理多媒體流量 數(shù)據(jù)、音頻和視頻 運(yùn)動(dòng)中的無(wú)縫服務(wù) 用戶sm