新编-现代通信新技术-精品课件.ppt

1、2022-7-221现代通信新技术现代通信新技术2022-7-222 21世纪通信技术的发展趋势面向面向2121世纪通信的两大通信平台世纪通信的两大通信平台 光纤通信平台：光纤通信平台：无线通信平台：无线通信平台：超大容量、超长距离超大容量、超长距离 宽带、移动宽带、移动 关键技术：波分复用、关键技术：波分复用、关键技术：关键技术：CDMACDMA、智智 光纤放大器光纤放大器能天线、软件无线电能天线、软件无线电IP over?IP over?2022-7-22321世纪电信网的发展趋势无线通信热点之一：无线通信热点之一：个人通信个人通信l 19861986年年 CCIR(CCIR(国际无线通信

2、咨询委国际无线通信咨询委员会）制订员会）制订 FPLMTS(FPLMTS(未来公共陆地未来公共陆地移动通信系统移动通信系统 )，以个人全球通信，以个人全球通信为目标，首次提出个人通信概念为目标，首次提出个人通信概念l 19861986年年 CCITTCCITT讨论讨论 UPTUPT（全球通用全球通用个人通信）个人通信）l 19891989年年 英国政府发放许可证建立双英国政府发放许可证建立双向个人通信网，首次出现向个人通信网，首次出现 PCNPCN名词名词l 9090年代以来，美国提出个人通信业年代以来，美国提出个人通信业务（务（PCSPCS），），或个人通信系统或个人通信系统 （PCSPCS

3、）但是，到底什么是个人通信？但是，到底什么是个人通信？l CCITTCCITT个人的移动性和终端移动性分开个人的移动性和终端移动性分开着重于个人的移动性，用户号码可着重于个人的移动性，用户号码可以在任何终端上使用以在任何终端上使用无线接入不是必要的条件无线接入不是必要的条件l CCIRCCIR、欧洲欧洲 PCNPCN、美国美国 PCSPCS 个人的移动性靠终端的移动性实现个人的移动性靠终端的移动性实现 移动通信网作为个人通信网的底层移动通信网作为个人通信网的底层网络结构网络结构 无线接入是必要的条件无线接入是必要的条件l 以无线接入为基础的个人通信叫做无以无线接入为基础的个人通信叫做无线个人通

4、信线个人通信 Wireless Personal CommunicationsWireless Personal Communications2022-7-224通信的发展目标通信的发展目标-个人通信个人通信目标是实现：个人通信系统目标是实现：个人通信系统(PCN)无论任何人无论任何人(Whoever)在任何时候在任何时候(Whenever)在任何地方在任何地方(Wherever)与另一个人与另一个人(Whomever)进行任何类型进行任何类型(Whatever)2022-7-225 个人通信是新的挑战个人通信是新的挑战个人通信个人通信(PC)：任何人在任何时间与任何地任何人在任何时间与任何地

5、点以任何形式的通信点以任何形式的通信“任何时间任何时间”要求支持动中通要求支持动中通:无线通信是前提无线通信是前提 “任何人任何人”要求支持巨大用户量要求支持巨大用户量:频谱资源有限频谱资源有限 “任何地点任何地点”要求无缝覆盖要求无缝覆盖:传输能力有限传输能力有限 “任何形式任何形式”要求多媒体要求多媒体:处理能力有限处理能力有限 2022-7-226 个人通信的发展基础个人通信的发展基础新一代集成电路新一代集成电路新一代信息处理新一代信息处理新一代卫星通信新一代移动通信新一代广播电视新一代无线接入新一代信息网络与服务新一代光纤通信2022-7-227 信息社会的信息社会的PC时代时代第一个

6、第一个PC时代时代1980年2000年Personal Computer第二个第二个PC时代时代20192020年Personal Communication第三个第三个PC时代时代20202040Power Chip(?)2022-7-228卫星通信卫星通信 高轨道卫星通信高轨道卫星通信特点：同步轨道、静特点：同步轨道、静止卫星、容量大、质止卫星、容量大、质量好、功率受限信道量好、功率受限信道用途：用途：国际长途国际长途海事卫星海事卫星电视广播电视广播军事通信军事通信 中低轨道卫星通信中低轨道卫星通信特点：距离近、地面设特点：距离近、地面设备简单灵活，非静止轨备简单灵活，非静止轨道，要求跟踪

7、道，要求跟踪用途：用途：非实时信息传送非实时信息传送遥感遥感侦测侦测卫星移动通信卫星移动通信2022-7-229卫星通信导航和定位卫星通信导航和定位四大卫星导航系统四大卫星导航系统中国的北斗导航系统和中国的北斗导航系统和美国美国GPS、俄罗斯格罗、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球四大卫星导并称为全球四大卫星导航系统。目前，联合国航系统。目前，联合国已将这已将这4个系统一起确认个系统一起确认为全球卫星导航系统核为全球卫星导航系统核心供应商。心供应商。北斗卫星定位导统系北斗卫星定位导统系北斗卫星定位导统系由北斗卫星定位导统系由四颗四颗(两颗工作卫星、两颗工作卫星、两颗备

8、用卫星两颗备用卫星)北斗定北斗定位卫星、地面控制中心、位卫星、地面控制中心、北斗用户终端三部分组北斗用户终端三部分组成。成。2022-7-2210移动卫星通信系统 2022-7-2211卫星通信系统组成空间段：转发无线电信号，要求放大，且尽量无失真，无噪声；地面段：放大、发射、接收信号等；监控中心：保证通信卫星正常运转，通信网络正常工作，对地球站的方向图、功率和频率进行监测。2022-7-22122022-7-22132022-7-22142022-7-2215卫星通信系统工作方式卫星通信系统工作方式A）双星双跳：用于国际通信，两个地球站看不到同一颗卫星，传输时延大；B）单星双跳：用于星形网，

9、平时不通信，需要时进行通信，不允许国内话音通信，用于数据通信。2022-7-2216卫星通信的业务类型卫星通信的业务类型2022-7-2217世界卫星通信的发展世界卫星通信的发展20192019年世界卫星市场销售额年世界卫星市场销售额512512亿美圆，预计亿美圆，预计20192019年达到年达到19001900亿美圆亿美圆截止截止20192019年底，全球年底，全球300300颗颗同步卫星提供同步卫星提供60%60%的州际通信和的州际通信和100%100%国际电视转播国际电视转播全球在轨转发器全球在轨转发器44674467个个，正在建造的转发器，正在建造的转发器17931793个个发展经历了

10、：从模拟发展经历了：从模拟数字数字 ;从窄带话音从窄带话音宽带综合业宽带综合业务务 ;从从FSSMSS;FSSMSS;从从C C波段波段KuKu、KaKa波段。波段。2022-7-2218世界通信卫星的发展-亚洲区2022-7-2219移动卫星通信系统2022-7-2220卫星导航系统卫星导航系统中国的中国的北斗导航北斗导航系统和系统和美国美国GPSGPS、俄罗斯、俄罗斯格罗纳格罗纳斯斯、欧盟伽利略欧盟伽利略系统并系统并称为全球称为全球四大卫星导航四大卫星导航系统系统。目前，联合国已。目前，联合国已将这将这4 4个系统一起确认为个系统一起确认为全球卫星导航系统核心全球卫星导航系统核心供应商。供

11、应商。北斗卫星定位导北斗卫星定位导航航系统系统北斗卫星定位导航系统由北斗卫星定位导航系统由四颗四颗(两颗工作卫星、两两颗工作卫星、两颗备用卫星颗备用卫星)北斗定位卫北斗定位卫星、地面控制中心、北斗星、地面控制中心、北斗用户终端用户终端三部分组成。三部分组成。2022-7-2221四大卫星导航系统四大卫星导航系统中国的中国的北斗导航北斗导航系统和系统和美国美国GPSGPS、俄罗斯、俄罗斯格罗纳格罗纳斯斯、欧盟伽利略欧盟伽利略系统并系统并称为全球称为全球四大卫星导航四大卫星导航系统系统。目前，联合国已。目前，联合国已将这将这4 4个系统一起确认为个系统一起确认为全球卫星导航系统核心全球卫星导航系统

12、核心供应商。供应商。美国的第二代美国的第二代GPSGPS卫星导航系卫星导航系统统欧盟的伽利略卫星导航系统欧盟的伽利略卫星导航系统俄罗斯的俄罗斯的“格洛纳斯格洛纳斯”导航系统导航系统北斗二号导航卫星导航系统北斗二号导航卫星导航系统2022-7-2222中国卫星通信的发展中国卫星通信的发展中国中国第一颗试验卫星第一颗试验卫星“东方红一号东方红一号”于于19701970年年4 4月月2424日发射成功，重日发射成功，重37Kg37Kg，运转周期，运转周期110110分钟，绕地球一周，以旋极化的全球波束向全球分钟，绕地球一周，以旋极化的全球波束向全球广播广播“东方红乐曲东方红乐曲”。19721972年

13、我国邮电部租用国际第四代卫星年我国邮电部租用国际第四代卫星(IS-IV)(IS-IV)，引进国外设备，在，引进国外设备，在北京和上海建立了四座大型地球站北京和上海建立了四座大型地球站(30m)(30m)，首次开展了商业性的，首次开展了商业性的国际国际卫星通信业务卫星通信业务。19751975年后建成了北京，南京，乌鲁木齐，昆明，拉萨等年后建成了北京，南京，乌鲁木齐，昆明，拉萨等地球站地球站。先。先后利用法国，德国提供的交响乐卫星和国际后利用法国，德国提供的交响乐卫星和国际IS-VIS-V卫星成功地进行了卫星成功地进行了各种通信业务的传输试验。证明研制的地球站主要技术性能达到国各种通信业务的传输

14、试验。证明研制的地球站主要技术性能达到国际标准。际标准。19841984年年4 4月月8 8日成功发射日成功发射第一颗同步轨道试验通信卫星第一颗同步轨道试验通信卫星“东方红二东方红二-1”-1”定位在定位在125125E E，重重433433KgKg，携带，携带2 2个个8 8W W的的C C频段转发器，频段转发器，以全球波束以全球波束辐辐射，射，中心波束中心波束为为23.423.4dBWdBW，工作在，工作在C(6/4GHz)C(6/4GHz)频段。频段。通过这颗卫星开通了北京至乌鲁木齐，昆明，拉萨三个方向的数字通过这颗卫星开通了北京至乌鲁木齐，昆明，拉萨三个方向的数字电话，中央人民广播电台

15、和中央电视台对新疆、西藏、云南等边远电话，中央人民广播电台和中央电视台对新疆、西藏、云南等边远地区传送了广播和电视节目。地区传送了广播和电视节目。2022-7-2223中国卫星发展史（续）中国卫星发展史（续）19861986年年2 2月月1 1日日“东东方方红红二二号号-2-2”成功定位在成功定位在103103E E，携带，携带2 2个个C C频转发器，频转发器，以区域椭圆波束以区域椭圆波束(中国地形中国地形)辐射传送，重辐射传送，重 433Kg433Kg，中心波束为，中心波束为34.5dBW34.5dBW。携带携带2 2个个8W8W的的C C频段转发器，以全球波束辐射，中心波束为频段转发器，

16、以全球波束辐射，中心波束为 23.4dBW23.4dBW。通过这颗卫星开通了电视，广播，数字电话，电报，传真等各项国内卫通过这颗卫星开通了电视，广播，数字电话，电报，传真等各项国内卫星通信业务。标志着我国的卫星通信从试验、试用阶段进入星通信业务。标志着我国的卫星通信从试验、试用阶段进入实用阶段。实用阶段。19881988年年3 3月月7 7日日“东方红二号甲东方红二号甲-1“-1“简称简称“东二甲东二甲-1”-1”，对外称，对外称“中卫一中卫一号号“定位在定位在87.587.5E E，波束中心指向，波束中心指向101.7101.7E E，34.1134.11N N，中心波束为，中心波束为36d

17、BW36dBW。4 4个个C C频段转发器，二个频段转发器，二个8W8W，二个，二个10W10W，以区域椭圆波束辐射传送。，以区域椭圆波束辐射传送。卫星重卫星重441Kg441Kg，寿命，寿命7 7年。年。19881988年年1212月月2222日，在日，在110.5110.5E E发射了相同的一发射了相同的一颗卫星。这两颗卫星的定位精度，通信容量和工作寿命都有所提高。颗卫星。这两颗卫星的定位精度，通信容量和工作寿命都有所提高。19901990年年2 2月月4 4日日“东东方方红红二二号号甲甲3“3“简称简称“东东二甲二甲3 3“，对对外外称称“中中卫卫三三号号“定位在定位在9898E E，波

18、束中心指向波束中心指向103.23103.23E E，33.8433.84N N，中心波束中心波束3636dBWdBW。4 4个个C C频段转发器以区域椭圆波束辐射传送。卫星重频段转发器以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg441Kg。19911991年年1212月月2828日日“东方红三号东方红三号”发射但卫星定位失败。发射但卫星定位失败。19931993年年7 7月月“中星五号中星五号”卫星启用卫星启用，定位，定位115.5o115.5o，播出播出8 8个省级节目个省级节目。2022-7-2224中国卫星发展史（续）中国卫星发展史（续）2019年7月3日亚太一A在西昌发射中心成功发射，本

19、卫星和亚太一号相同为C频段双极星，定位于东经134E，台湾地区信号覆盖强度为37dBm，接收容易。2019年5月11日新的“东方红三号”又称为“中卫6号”发射成功，它是新型大功率的卫星，携带24个C频段转发器，定位125E。2019年5月30日新的“中卫一号”发射成功。它是第一颗携带Ku频段的新型大功率的卫星，携带18个 C频段转发器，定位在87.5E。2019年7月18日“鑫诺一号”发射成功。携带14个Ku频段转发器和24个C频段转发器和一对C-Ku频段互联转发器，定位在 110.5 E。2019年5月23日“北斗一号”第三颗卫星发射成功，预计用户30万。2019年10月21日11时16分，

20、太原卫星发射中心用“长征”四号乙运载火箭成功地将中国与巴西联合研制的第二颗“资源一号”卫星和中国科学院研制的“创新一号”小卫星送入太空。火箭发射13分钟后，“资源一号”卫星进入太阳同步轨道。火箭继续飞行约40秒后，“创新一号”卫星与火箭分离，进入预定轨道。2009年4月15日“北斗二号”卫星发射成功2022-7-2225中国卫星发展史（续）2019年，我国已建成：(1)国际卫星通信地面站二十座；(2)国际双向电路万余条；(3)国内卫星地球站四十多座；(4)国内双向电路30000条；(5)通信使用的转发器36个；(6)卫星专用通信网近百个；(7)VSAT地球站万余个；(8)广播电视节目四十余套；

21、(9)与通信合计使用约80个转发器。台湾：“中华一号”，“中华二号”和“中华三号”“中华一号”：2019年12月由雅典娜一型火箭运载的“中华一号”卫星在佛州卡纳维拉尔角46号发射场发射升空，并顺利进入任务轨道。该卫星用于科学研究“中华二号”：对地观测，2019年6月发射“中华三号”：军事应用2022-7-2226卫星应用卫星应用通信通信广播广播中继中继卫星导航卫星导航卫星遥感（对空和对地遥感）卫星遥感（对空和对地遥感）气象观测气象观测地球资源勘探、海洋监视地球资源勘探、海洋监视侦察（包括照相侦察和电子侦察）、预警侦察（包括照相侦察和电子侦察）、预警支持载人航天支持载人航天远程教育、远程医疗远程

22、教育、远程医疗2022-7-2227卫星应用实例卫星应用实例卫星视频广播业务 (1)(1)点对多点的点对多点的TVTV节目分配节目分配 (2)(2)点到点的传输点到点的传输 (3)(3)点对多点的直接到户点对多点的直接到户(DTH)(DTH)广播方式广播方式电话等交互式业务 在地面网无法覆盖的地区使用。信号传输时延长。必须有回波抑在地面网无法覆盖的地区使用。信号传输时延长。必须有回波抑制器。制器。发展方向：支持高数据传输速率；支持多路电话信道；支持电视发展方向：支持高数据传输速率；支持多路电话信道；支持电视会议和可视电话；可传输图像；提供语音会议和可视电话；可传输图像；提供语音/数据数据/视频

23、综合业务。视频综合业务。数据通信和Internet业务 采用分组交换的模式。典型例子为采用分组交换的模式。典型例子为VSATVSAT系统用于主站和小站之间系统用于主站和小站之间的数据通信。卫星链路差错率高，采用的数据通信。卫星链路差错率高，采用FECFEC和数据交织。和数据交织。移动通信业务 具有大范围的无缝覆盖能力，为具有大范围的无缝覆盖能力，为“唯星用户唯星用户”服务，发展中国家服务，发展中国家的基本通信。的基本通信。2022-7-2228移动通信移动通信蜂窝系统蜂窝系统无线通信最成功的应用无线通信最成功的应用第一代：模拟第一代：模拟第二代：数字第二代：数字第三代：多媒体第三代：多媒体 寻

24、呼系统寻呼系统无线通信最大众化的应无线通信最大众化的应用用 其它无线移动系统其它无线移动系统集群系统集群系统无绳电话系统无绳电话系统无线数据系统无线数据系统无线无线ATM系统系统无线无线IP系统系统2022-7-2229移动通信系统移动通信系统-以蜂窝移动通信系统为例以蜂窝移动通信系统为例基站BTS移动交换机MSC基站控制器BSC数据库VLR/HLR网络管理公共电话网PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS手持机HSMS移动台MS移动台2022-7-223021世纪电信网的发展趋势 2020世纪世纪 2121世纪世纪业务方式业务方式以音频为主的单媒体以音频为主的单媒体以视频为主的

25、多媒体以视频为主的多媒体干线传输干线传输微波微波光纤光纤用户传输用户传输有线有线无线无线复接方式复接方式PDHPDH（准同步数字序列）（准同步数字序列）SDHSDH（同步数字序列）（同步数字序列）交换模式交换模式STMSTM（同步传输模式）（同步传输模式）ATMATM（异步传输模式）（异步传输模式）网络方式网络方式三网鼎立三网鼎立三网合一三网合一2022-7-223121世纪电信网的发展趋势面向面向2121世纪通信的三大革命世纪通信的三大革命l以干线（包括部分支线）传输光纤化为标志的光纤革命以干线（包括部分支线）传输光纤化为标志的光纤革命l以以SDHSDH、ATMATM和和IPIP为标志的数字

26、革命为标志的数字革命l以个人通信和无线接入为标志的无线革命以个人通信和无线接入为标志的无线革命2022-7-223221世纪电信网的发展趋势无线接入无线接入l技术关键技术关键 多址多址有效性与可靠性有效性与可靠性 组网组网 蜂窝蜂窝信令与空间接口信令与空间接口l高层无线接入高层无线接入 特点：蜂窝范围大特点：蜂窝范围大 复杂的信道处理（纠错、均衡、分集）复杂的信道处理（纠错、均衡、分集）快速移动快速移动 无线交换无线交换 功率大功率大 成本高成本高 低速语音编码低速语音编码l低层无线接入低层无线接入 特点：蜂窝范围小特点：蜂窝范围小 简单的信道处理简单的信道处理 慢速移动慢速移动 有线交换有线

27、交换 功率小功率小 成本低成本低 中速语音编码（中速语音编码（32Kb/s ADPCM32Kb/s ADPCM）2022-7-22332121世纪电信网的发展趋势世纪电信网的发展趋势无线无线ATMATMl 无线无线 ATM ATM 的发展背景的发展背景 ATMATM方式是未来通信网发展的必然趋势方式是未来通信网发展的必然趋势 可移动多媒体业务的发展与普及可移动多媒体业务的发展与普及 无线频谱资源的更加合理利用无线频谱资源的更加合理利用l 无线无线 ATM ATM 的技术关键的技术关键 窄带化技术（低到几窄带化技术（低到几 Mb/sMb/s）抗误码技术抗误码技术 按信源的信息量动态地分配带宽按信

28、源的信息量动态地分配带宽l 无线无线 ATM ATM 的应用前景的应用前景 军事通信、多媒体通信军事通信、多媒体通信2022-7-223421世纪电信网的发展趋势扩频技术扩频技术l 扩 频 多 址 技 术 的 缺 点：非 正 交 性扩 频 多 址 技 术 的 缺 点：非 正 交 性 (N o n-orthogonality)优点：坚韧性优点：坚韧性(Robustness)l 坚韧性体现在：抗多径坚韧性体现在：抗多径 抗干扰抗干扰 蜂窝分割的频率再用蜂窝分割的频率再用 扇区分割的频率再用扇区分割的频率再用l 前沿技术：时空联合处理、智能天线、多用户检测前沿技术：时空联合处理、智能天线、多用户检测

29、 2022-7-22352121世纪电信网的发展趋势世纪电信网的发展趋势软件无线电软件无线电l当前无线系统在硬件及软件上存在的当前无线系统在硬件及软件上存在的问题：问题：多种标准、多种制式、多种协议、多多种标准、多种制式、多种协议、多种方案种方案 困难困难:互连互通难互连互通难 设备更新难设备更新难 研制开发难研制开发难l能否搞成一个通用的无线系统：能否搞成一个通用的无线系统：硬件是公用的，除了天线和硬件是公用的，除了天线和 RF RF 前端外，其它都是前端外，其它都是 DSPDSP 所有无线通信过程都用软件实现，所有无线通信过程都用软件实现，而软件环境是开放的而软件环境是开放的 无线协议都遵

30、循一个公共的无线协议都遵循一个公共的 Wireless OSI Wireless OSI 分层结构分层结构 l 软件无线电的关键技术软件无线电的关键技术 多频段天线及多频段天线及 RFRF前端技术前端技术 直接式数字上、下变频技直接式数字上、下变频技术术 高速高速 DSP DSP 技术技术 标准化无线协议及协议转标准化无线协议及协议转换技术换技术l 软件无线电的应用前景软件无线电的应用前景多模手机多模手机 通用无线平台通用无线平台 通用抗干扰军用电台通用抗干扰军用电台2022-7-22362121世纪电信网的发展趋势世纪电信网的发展趋势第三代移动通信第三代移动通信第一代第一代模拟话音模拟话音N

31、MTNMT，AMPSAMPS，TACSTACS第二代第二代数字话音低速数据（小于数字话音低速数据（小于64Kbps)64Kbps)GSM,PDCGSM,PDC，IS-95IS-95，IS-136IS-136（D-AMPSD-AMPS）第三代第三代多媒体业务（小于多媒体业务（小于2Mbps2Mbps）第二代业务第二代业务UMTS/IMT-2000UMTS/IMT-2000 IMTIMT20002000简介简介 19851985年国际电联就开始研究年国际电联就开始研究FPLMTSFPLMTS，20192019年正式更名为年正式更名为IMTIMT20002000 国际移动通信系统，工作频段国际移动通

32、信系统，工作频段20002000MHzMHz，使用日期使用日期20002000年年 IMTIMT20002000特点特点 全球性全球性 综合性综合性 兼容性兼容性 灵活性灵活性 2022-7-22372121世纪电信网的发展趋势世纪电信网的发展趋势第三代移动通信第三代移动通信RTTRTT标准的主要建议标准的主要建议WCDMAWCDMA欧洲把二个标准溶合成欧洲把二个标准溶合成TDDTDD /FDD /FDD，得到日本、美国、韩得到日本、美国、韩 国支持，将会成为主流国支持，将会成为主流cdma2000cdma2000美国提出，和美国提出，和IS-95IS-95兼容兼容TD-SCDMATD-SCD

33、MA中国提出中国提出关于市场定向关于市场定向电话？多媒体？视频业务？电话？多媒体？视频业务？Internet Internet？关于体制标准关于体制标准全球一个标准？还是一个标准全球一个标准？还是一个标准族？族？关于上下兼容关于上下兼容要和第二代兼容。要和第二代兼容。关于知识产权关于知识产权各国都希望国际标准中涉及的各国都希望国际标准中涉及的技术必须是开放的。技术必须是开放的。2022-7-2238 WLAN WLAN标准标准IEEE802.11 IEEE802.11（9797年，草案，年，草案，1/2Mbps1/2Mbps）IEEE802.11a IEEE802.11a（9999年，年，54

34、Mbps54Mbps，正交频分复用）正交频分复用）IEEE802.11bIEEE802.11b（9999年，年，11Mbps11Mbps，主要标准）主要标准）IEEE802.11gIEEE802.11g（20Mbps20Mbps）无线传输无线传输媒体访问技术：媒体访问技术：CSMA/CACSMA/CA适应环境：小范围慢速移动、不宜布线的场合适应环境：小范围慢速移动、不宜布线的场合应用场合：有线应用场合：有线LANLAN的扩展；建筑物之间的互连，的扩展；建筑物之间的互连，特殊的网络应用（无线对等网络特殊的网络应用（无线对等网络 ）无线局域网无线局域网WLANWLAN2022-7-22392.4G

35、Hz频率跳动频率跳动扩展频谱扩展频谱1Mbps2Mbps2.4GHz直接序列直接序列扩展频谱扩展频谱1Mbps2Mbps红外线红外线IR1Mbps2Mbps 2.4GHz扩展扩展5.5/11Mb 5GHz频率扩展频率扩展6-54Mb分布式协调功能（分布式协调功能（DCF）点协调功能（点协调功能（PCF）本地链路控制本地链路控制无竞争服务无竞争服务竞争服务竞争服务MAC层层PHY层层无线局域网无线局域网WLANWLAN2022-7-2240传输技术传输技术 红外线（定向光束、全方位发红外线（定向光束、全方位发 射、漫反射）射、漫反射）扩频（直扩扩频（直扩DSSSDSSS和跳扩和跳扩FHSSFHS

36、S）窄带微波窄带微波正交频率调制正交频率调制OFDMOFDM无线局域网无线局域网WLANWLAN2022-7-2241基本服务集基本服务集BSSBSS（basic service setbasic service set）WLANWLAN的最小构成模块，包括一些使用相同的最小构成模块，包括一些使用相同MACMAC协议协议和竞争共享介质的站点和竞争共享介质的站点BSSBSS可独立，也可通过一个可独立，也可通过一个访问点（访问点（APAP）连到主干连到主干网上网上BSSBSS一般对应一个单元（一个覆盖区域）一般对应一个单元（一个覆盖区域）扩展访问集扩展访问集ESS（extended service

37、 set）包括多个包括多个BSS。它们由它们由AP和一个分布式系统（如以太网）连接。和一个分布式系统（如以太网）连接。相对于相对于LLC层，层，ESS是一个单独的逻辑网络。是一个单独的逻辑网络。WLANWLAN的有关名词的有关名词2022-7-2242AP1AP1AP2AP2f1f2A ABSSBSSBSSBSSDSDSESS基本服务集基本服务集BSS扩展访问集扩展访问集ESSWLANWLAN的基本服务的基本服务2022-7-2243WLANWLAN主要的网络结构形式主要的网络结构形式无中心的对等网络（自组无中心的对等网络（自组WLAN：Ad-hoc)接入点连接的网络接入点连接的网络(多区多区

38、WLAN：AP接入）（目前使用的主要形式）接入）（目前使用的主要形式）无线网桥桥接的网络无线网桥桥接的网络WLANWLAN主要的网络结构形式主要的网络结构形式2022-7-2244所有站点共享和竞争同一个无线信道所有站点共享和竞争同一个无线信道（CSMA/CACSMA/CA）任意站点间经无线信道直接通信任意站点间经无线信道直接通信逻辑上为共享信道的以太网逻辑上为共享信道的以太网虽共享信道，但数据不一定能到达所有虽共享信道，但数据不一定能到达所有站点站点存在隐藏终端的问题存在隐藏终端的问题A AB BC CD DE E频率频率f无中心的自组无中心的自组WLANAd-hocWLANAd-hoc20

39、22-7-2245存在无线覆盖范围外的站点存在无线覆盖范围外的站点网中的站点网中的站点“看不到看不到”这些站点（称为这些站点（称为隐藏终隐藏终端端）侦听不到隐藏终端的载波信号，无法避免冲突侦听不到隐藏终端的载波信号，无法避免冲突发生发生CSMACSMA失效，信道吞吐率严重下降失效，信道吞吐率严重下降A AB BC CD D隐藏终端隐藏终端频率频率f频率频率fA、D、C分别都能与分别都能与B通信，通信，由于没有全覆盖，结果导致：由于没有全覆盖，结果导致：A、D侦听不到侦听不到C的载波；的载波；C侦听不到侦听不到A、D的载波；的载波；当当C、A或或C、D同时发送时，彼此认为同时发送时，彼此认为没有

40、冲突，没有冲突，实际上冲突会在实际上冲突会在B处发生处发生隐藏终端问题隐藏终端问题2022-7-2246APAP接入的无线网络接入的无线网络AP(Access Point)，是一个可设定地址的站点，是一个可设定地址的站点，它提供接口到分布式系统，其它提供接口到分布式系统，其位置固定位置固定带有无线网卡的站点可移动带有无线网卡的站点可移动一个移动站点可以从一个一个移动站点可以从一个AP移到另一个移到另一个AP通信范围覆盖整个网络通信范围覆盖整个网络用于有线用于有线LAN的扩充的扩充AP1AP1AP2AP2f1f2A AAPAP接入的无线网络接入的无线网络2022-7-2247AP类似于蜂窝通信网

41、基站，移动站点类似于手机类似于蜂窝通信网基站，移动站点类似于手机每个每个AP覆盖一定范围，在此范围的移动站点接入此覆盖一定范围，在此范围的移动站点接入此AP，AP接收所辖范围站点的信息，可接收所辖范围站点的信息，可通过有线网通过有线网将信号（根据目的地将信号（根据目的地址）传到有线终端或另一个址）传到有线终端或另一个AP的无线用户的无线用户站点可从一个站点可从一个AP漫游到另一个漫游到另一个APAP接入方式中，站点之间不直接通信，只考虑站点到接入方式中，站点之间不直接通信，只考虑站点到AP之之间的通信间的通信AP实现所实现所辖辖各站与有线网的接入，各站与有线网的接入，完成有、无线的桥接，完成有

42、、无线的桥接，不不进行站之间的直接转发进行站之间的直接转发AP 完成有线完成有线LAN与无线与无线LAN帧格式的转换帧格式的转换APAP接入的无线网络接入的无线网络2022-7-2248吞吐量：吞吐量：信道速率、介质访问效率信道速率、介质访问效率节点数：节点数：同时容纳的无线站点数同时容纳的无线站点数覆盖范围：覆盖范围：无线通信的距离（几十米、几百米、或几公里）无线通信的距离（几十米、几百米、或几公里）传输安全：传输安全：抗干扰能力、防入侵、防窃取抗干扰能力、防入侵、防窃取漫游：漫游：移动站从多个移动站从多个AP接入的能力接入的能力动态配置：动态配置：网络本身是动态的，允许动态、自动地网络本身

43、是动态的，允许动态、自动地 对站点对站点进行加入、删除或者重新定位而不影响其他站进行加入、删除或者重新定位而不影响其他站频率资源：频率资源：占用的频率带宽、需许可证的频段或可自由使用占用的频率带宽、需许可证的频段或可自由使用的频段的频段WLANWLAN的性能指标的性能指标2022-7-224954OFDM5GHz802.11a半双工半双工通信方式通信方式100m20km(依天线定）依天线定）距离距离11/542/5.5/111/2速率速率(Mbps)DSSS/OFDMDSSSDSSS/FHSS扩频方式扩频方式2.4GHz2.4GHz2.4GHz工作频段工作频段802.11g802.11b802

44、.11参数参数规范规范WLANWLAN的协议标准的协议标准2022-7-2250无线个域网技术无线个域网技术技术分类技术分类蓝牙技术(Bluetooth)IEEE 802.15 IEEE 802.15.1/1a WPAN标准 IEEE 802.15.2 共存性 IEEE 802.15.3/3a高速率 IEEE 802.15.4 低速率 IEEE 802.15 SG 4a 低速率其它物理层技术目前最成熟的是蓝牙技术！最新发展是UWB技术！2022-7-2251蓝牙技术蓝牙技术(续续)简介简介1994年瑞典L.M.Ericsson发明2019年2月，Ericsson、IBM、Nokia和Toshi

45、ba发起成立蓝牙特别利益集团SIG，目前有超过2000家公司加入2019年11月发布最新标准1.2版，采用自适应跳频技术，解决与WLAN的相互干扰问题蓝牙与中国蓝牙与中国蓝牙SIG成立了中国工作小组TF9计划在TF9基础上成立中国工作委员会2022-7-2252蓝牙技术蓝牙技术(续续)技术特点技术特点涵盖从物理层导应用层的多层协议PhysicalData LinkNetworkTransportSessionPresentationApplicationPyhsical Layer(PHY)Medium Access Layer(MAC)Logical Link ControlInternet

46、 Protocol(IP)Transport Control Protocol(TCP)ISO OSI LayerIEEE 802 StandardsRadioApplicationLMPL2CAPAudioBasebandSDPRFCOMMTCSDataControl BluetoothothersMSSSMMSSSS2022-7-2253蓝牙技术蓝牙技术(续续)技术特点技术特点基本参数工作频段工作频段2.4 GHz ISM 频段，频段，2.400-2.4835GHz 信道带宽信道带宽 1MHz，79个个 抗干扰通信机制抗干扰通信机制 FHSS，1600跳跳/秒秒，自适应跳频，自适应跳频(A

47、FH)双工方式双工方式 TDD 调制方式调制方式 GFSK，BT=0.5 最高数据速率最高数据速率 723.2 kb/s 语音编码方式语音编码方式 对数对数PCM或或CSVD 编码方式编码方式 1/3 FEC(3bit 重复编码重复编码)，2/3 FEC(截短汉明码截短汉明码)，CRC-16 覆盖范围覆盖范围 1-10m(0dBm)，100m(20dBm)链路类型链路类型 SCO(话音，电路交换，预留时隙话音，电路交换，预留时隙)；ACL(分组数据，分组交换，分组数据，分组交换，轮询轮询)安全机制安全机制 链路级的安全。认证基于共享链路密钥的询问链路级的安全。认证基于共享链路密钥的询问/响应机

48、制；认证和响应机制；认证和加密密钥的生成基于加密密钥的生成基于SAFER+算法算法 2022-7-2254蓝牙技术蓝牙技术(续续)应用前景应用前景发展比预想慢，但巨大的应用潜力没有消失，只是滞后在下述领域仍具有优势 替代电缆连接多种设备 以ad hoc方式构建人域网发展趋势发展趋势蓝牙SIG分析来自工业界的反馈，针对下述不足制订新的规范 数据率不高、覆盖范围小 不提供微微网间的漫游机制 存在安全漏洞2022-7-2255IEEE 802.15IEEE 802.15 WPANTMIEEE 802.15.1(Bluetooth V1.1)IEEE 802.15.1a(Bluetooth V1.2)

49、IEEE 802.15.2(共存性)IEEE 802.15.3(高速率 MAC和2.4 GHz物理层)IEEE 802.15.3a(其它高速率物理层，UWB)IEEE 802.15.4(低速率WPAN)IEEE 802.15.4a(WPAN低速率其它高速率物理层)2022-7-2256IEEE 802.15(续续)标准标准内容内容状态状态IEEE 802.15.1与与Bluetooth 1.1完全一致完全一致2019年年7月标准月标准化化IEEE 802.15.2WPAN与与WLAN间的共存性建议。如：间的共存性建议。如：自适应干扰压缩自适应干扰压缩自适应分组选择等自适应分组选择等 2019年

50、年8月标准月标准化化IEEE 802.15.32.4GHz频段高速率频段高速率WPAN IEEEWPAN IEEE标准。基本特点：标准。基本特点：带宽：带宽：15MHz；调制方式：调制方式：QPSK，DQPSK，16、32、64-QAM；数据速率：数据速率：1111，2222，33，4444和和5555MbpsMbps；2019年年9月标准月标准化化IEEE 802.15.4低速率低速率WPAN IEEEWPAN IEEE标准。基本特包括：标准。基本特包括：频段：在频段：在 2.4 2.4GHz ISMGHz ISM频段有频段有1616个信道，在个信道，在915915MHzMHz频段频段101