1、移动通信与移动计算的区别移动通信与移动计算的区别mobile networking(data link,network,transport layers)as well as software applications such as wireless access to information resources,client/server interaction,etc.一、概述n无线通信的历史无线通信的历史 中国古代中国古代 烽火台烽火台 1865年，麦克斯韦（年，麦克斯韦（J.C.Maxwell）建立了著）建立了著名的电、磁、光现象相统一的麦克斯韦方程名的电、磁、光现象相统一的麦克斯韦
2、方程 1887年，赫兹（年，赫兹（H.R.Hertz）首次证明了在数）首次证明了在数米远两点之间可以发射和检测电磁波米远两点之间可以发射和检测电磁波；1895年年5月月7日，波波夫在俄国彼得堡的物理化日，波波夫在俄国彼得堡的物理化学分会上，宣读了关于学分会上，宣读了关于“金属屑与电振荡的关金属屑与电振荡的关系系”的论文，并当众展示了他发明的无线电接的论文，并当众展示了他发明的无线电接收机。收机。n无线通信的历史无线通信的历史1895年，马可尼年，马可尼(G.M.Marconi)成功地进行了约成功地进行了约3公里公里的无线电通信；的无线电通信；1897年，马可尼赴英国发展，获得科学年，马可尼赴英
3、国发展，获得科学界和实业界的重视和支持，取得了专利。界和实业界的重视和支持，取得了专利。1897年，马可年，马可尼建议了世界上第一家无线电器材公司尼建议了世界上第一家无线电器材公司-马可尼公司。马可尼公司。1901年，他在英格兰和纽芬兰之间进行了横跨大西洋的年，他在英格兰和纽芬兰之间进行了横跨大西洋的莫尔斯电报码发射和接收试验，通信距离超过莫尔斯电报码发射和接收试验，通信距离超过3000公里；公里；马可尼的贡献贯穿在无线电、电视、移动电话、卫星通马可尼的贡献贯穿在无线电、电视、移动电话、卫星通信等广泛领域。信等广泛领域。1909年获得诺贝尔物理学奖。年获得诺贝尔物理学奖。移动移动与无线通信基本
4、知识与无线通信基本知识 Frequency(f)is the number of oscillations(cycles)per second.Unit is Hertz or Hz Wavelength (l)l)is the distance covered by one oscillation(cycle)as the wave travels through space多径效应：多径效应：由于多径传播，造成多径信号的幅度、相位和到达由于多径传播，造成多径信号的幅度、相位和到达时间不同，它们相互叠加会产生电平衰退时间不同，它们相互叠加会产生电平衰退(fading)和时延扩展，产生附加的调
5、频噪声，出现接收信号和时延扩展，产生附加的调频噪声，出现接收信号失真。失真。移动台直射波直射波反射波反射波反射体反射体散射波散射波散射体散射体基站移动台阴影衰退：阴影衰退：由地形、地物、气象等原因对电磁波的遮蔽引起，由此引由地形、地物、气象等原因对电磁波的遮蔽引起，由此引起的起的衰退衰退为慢为慢衰退衰退。例如，当移动用户穿过不同高度建筑例如，当移动用户穿过不同高度建筑物、十字路口，接收到的信号平均功率发生变化，且是缓物、十字路口，接收到的信号平均功率发生变化，且是缓慢的变化。慢的变化。快衰退和慢衰退随着移动台的移动而产生变化，这二者构快衰退和慢衰退随着移动台的移动而产生变化，这二者构成移动通信
6、接收信号不稳定的因素。成移动通信接收信号不稳定的因素。基站障碍物障碍物多普勒（多普勒（Doppler）效应：）效应：由于移动台与基站的相对运动引起接收信号的附由于移动台与基站的相对运动引起接收信号的附加频率变化，距离越近，附加频率越高。加频率变化，距离越近，附加频率越高。l lcosvfd 移动台移动台基站基站全范围无线电频谱图 极低频（ELF)军事潜艇通信 甚低频（VLF)导航、声纳、航空 低频（LF)航海与航空导航信标、航空导航 中频（MF)中波广播、航海与航空导航信标 高频（HF)短波广播、业余无线电甚高频（VHF)电视与调频广播、无线寻呼、地面移动通信 超高频（UHF)电视与调频广播、
7、无绳电话、个人无线电 特高频（SHF)微波链路、卫星通信 极高频（EHF)雷达、射电天文学 微米波 远程探测、激光通信、光空间通信 红外光 300kHz30MHz3000MHz300GHz3kHz频率波束转换智能天线波束转换智能天线(b)自适应阵列智能天线自适应阵列智能天线(a)n两次世界大战强烈地刺激了无线通信技术的发展两次世界大战强烈地刺激了无线通信技术的发展n1946年，首次开通公众移动服务系统年，首次开通公众移动服务系统,主要用于大众安全主要用于大众安全部门，如警察和消防部队，并逐渐向民间过渡。部门，如警察和消防部队，并逐渐向民间过渡。n 正因为一个频谱只能为一对讲话者使用，频谱成为稀
8、有资正因为一个频谱只能为一对讲话者使用，频谱成为稀有资源，日趋紧张。世界无线电管理委员会源，日趋紧张。世界无线电管理委员会(WRC)提出频谱分提出频谱分配法；配法；n 军事战争：无线电台军事战争：无线电台 短波通信短波通信 长波通信长波通信n1870年，丹麦大北电报局途径俄国、日本在中国建立第年，丹麦大北电报局途径俄国、日本在中国建立第一条电报线，一条电报线，1882年中国第一个电报局建立（李鸿章的年中国第一个电报局建立（李鸿章的业务运动）。业务运动）。100年以后的年以后的1982年，我国电话才年，我国电话才234万部，万部，电话线电话线2.3条条/1000人。到人。到2006年，我国固定和
9、移动电话年，我国固定和移动电话均超过均超过4亿台，普及率超过亿台，普及率超过30。无线/移动通信的发展无线/移动通信的发展 蜂窝（Celluar）概念：将通信的区域按蜂窝形状分的区域按蜂窝形状分成若干小区，两个小区间只要相隔一段距离,无线载频就可重复使用。频率复用(频分多址),无线频谱尽可能在不同的地理位置上重复使用，每个小区由所对应的基站来服务。1946年，美国 AT&T贝尔实验室首先提出这一设想，模拟蜂窝系统于1970年开发成功，1979年第一个蜂窝系统称之为先进移动电话业务的AMPS在芝加哥建成，表示真正民用付诸实现，20世纪80年代模拟蜂窝系统在很多国家建立起来（如日：HCMTS、北欧
10、：NMT、法：TACS、德C450）大大推动了移动通信的发展。蜂窝系统的三个基本参量：高容量、小区和频率复用；越区切换，位置管理为蜂窝系统所独有，较其他移动通信系统复杂不少;采用更具有更高级的数字技术与网络管理技术，信令网络与业务网络相分离的GSM被广泛采用。美国 1990年IS-54，1992年IS 95-98(CDMA)均为双模体制，我国采用900MHz频段的GSM(Global Service for Mobile)体制(FDMA/TDMA)。分区1分区2图3-4 分区覆盖示意图无线/移动通信的发展 1996年：年：新增的面向个人的移动用户超过 固定用户增长速度 2000年：年：全球移动
11、用户：2 亿亿 全球固定用户：8 亿亿 2004年：年：移动用户达到17 亿，中国3.4亿 2010年：年：移动用户达到30 亿，与固定 用户数量持平以移动蜂窝网用户为例无线/移动通信的发展终极目标：终极目标：个人通信PCN(Personal Communication Networks)是人类通信的最高目标，它指使用各种可能的网络技术，实现任何人(Whoever)在任何时间(Whenever)、任何地点(Whereever)与任何人(Whomever)进行任何种类(Whatever)的信息交换。Anywhere,anyone,anyway,anytime 无线网络与有线网络有何不同？无线网络
12、通过一系列站(hops,跳)和交换机为移动用户提供其连接有线网络的入口。一个典型移动计算的点到点连接包括无线交换部分和有线广域网部分。点到点物理连接中，交换机软件十分复杂，常规的网络设计和开销计算已经不再适用。无线网络的容错性比有线网差，传输错误或者暂时的连接中断带来的后果都会比有线网中要大。这主要是因为用户不断漫游，天气原因等。容错性差将会给传输层软件和协议提出新的要求。Fixed,wired backbone;Mobiles directly communicate With Access Points.No wired backbone;Peer-to-peer;Multi-hop ro
13、utes无线网络分类WPAN 10 mBluetoot、UWB、ZigbeeWLAN 150 m11 54 Mbps802.11a/b/e/gHiperLAN/2WMAN 5 km802.16a/d/e 70 MbpsLMDS 38 MbpsWWAN1Mb/s1Mb/s（0.960.964Mbps4Mbps）；）；IrDAIrDA主要应用：设备互联、信息网关主要应用：设备互联、信息网关设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换信息网关负责连接信设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换信息网关负责连接信息终端和互联网息终端和互联网 2.1 红外线通信特点红外线通信特点如何组成红外无线网络？如何
14、组成红外无线网络？红外无线数据通信红外无线数据通信/控制协议控制协议 IrDAIrDA协议集（协议集（19931993）红外数据网络网络为红外漫反射器红外数据网络网络为红外漫反射器 调制技术调制技术2.2 红外线无线网络结构红外线无线网络结构nIrDA协议栈分成两部分：核心协议和可选协议。协议栈分成两部分：核心协议和可选协议。nIrDA的核心协议包括：物理层协议、链路接入协议、的核心协议包括：物理层协议、链路接入协议、链路管理协议和服务发现协议。链路管理协议和服务发现协议。n核心协议完成对物理传输媒介的监测与控制，发现设核心协议完成对物理传输媒介的监测与控制，发现设备，可靠的数据链路的建立与维
15、持，高层数据包的适备，可靠的数据链路的建立与维持，高层数据包的适配，不同协议数据的复用与流量控制。配，不同协议数据的复用与流量控制。IASIASOBEXOBEX话音与呼话音与呼叫控制叫控制IrCommIrCommTiny TPTiny TPIrLMPIrLMPIrLAPIrLAP红外线物理层红外线物理层IrDA协议栈协议栈2.2 红外线无线网络结构红外线无线网络结构UWB技术又被称为脉冲无线电发射技术。根据美国联技术又被称为脉冲无线电发射技术。根据美国联邦通信委员会（邦通信委员会（FCC）的定义，是指在）的定义，是指在3.1G-10.6G频频段内占用段内占用10dB/带宽大于带宽大于500MH
16、z的无线发射方案。的无线发射方案。3、超宽带（、超宽带（UWB）技术）技术UWB技术曾被广泛应用于雷达和遥感领域，作为商用技术曾被广泛应用于雷达和遥感领域，作为商用无线通信技术目前正受到越来越多的关注。无线通信技术目前正受到越来越多的关注。UWB技术即不同于传统的窄带无线传输技术，也不同技术即不同于传统的窄带无线传输技术，也不同于于3G扩频宽带技术。传统的窄带或扩频宽带系统都需扩频宽带技术。传统的窄带或扩频宽带系统都需要使用载波将基带信号调制到射频上，而要使用载波将基带信号调制到射频上，而UWB技术不技术不需载波，能直接调制脉冲信号，产生带宽高达几需载波，能直接调制脉冲信号，产生带宽高达几GH
17、z的窄脉冲波形，其带宽远远大于目前任何商业无线通的窄脉冲波形，其带宽远远大于目前任何商业无线通信技术所占用的带宽。信技术所占用的带宽。3.1 UWB概述概述UWB 吞吐量nHigh speed at short range480 Mb/s at 3mDoes not penetrate walls3.1 UWB概述概述 UWB信号的宽频带、低功率谱密度的特性，决定了信号的宽频带、低功率谱密度的特性，决定了UWB无线传输技术的以下优势：无线传输技术的以下优势：易于与现有的窄带系统，如易于与现有的窄带系统，如GPS、蜂窝通信系统、地面、蜂窝通信系统、地面 电视等共用频段，大大提高了频谱利用率；电视
18、等共用频段，大大提高了频谱利用率；易于实现多用户的短距离高速数据通信；易于实现多用户的短距离高速数据通信；对多径衰落具有鲁棒性。对多径衰落具有鲁棒性。3.1 UWB概述概述适合适合UWB技术的实际应用包括：技术的实际应用包括：高速无线个域网；高速无线个域网；无线以太接口链路；无线以太接口链路；智能无线局域网；智能无线局域网；户外对等网络；户外对等网络；传感、定位和识别网络传感、定位和识别网络 目前，目前，UWB在多媒体设备，家庭和个人网络方面的应用在多媒体设备，家庭和个人网络方面的应用前景已得到了专业界的普遍认可，前景已得到了专业界的普遍认可，UWB将促进智能网络将促进智能网络和设备的发展，形
19、成真正以用户为中心的无线世界。和设备的发展，形成真正以用户为中心的无线世界。3.1 UWB概述概述 UWB无线技术基于共用频段思想，打破短距离无线通信无线技术基于共用频段思想，打破短距离无线通信频率资源供不应求及不兼容的现状，为频谱管理和无线系频率资源供不应求及不兼容的现状，为频谱管理和无线系统工程中存在的诸多问题提供有效的解决方案；统工程中存在的诸多问题提供有效的解决方案；UWB技术能为无线个域网接入技术提供低功耗、高带宽技术能为无线个域网接入技术提供低功耗、高带宽且易于实现的底层技术支撑，实现便携设备和固定设备、且易于实现的底层技术支撑，实现便携设备和固定设备、个人电脑和娱乐设备的空中接口
20、，建立可兼容的全个人电脑和娱乐设备的空中接口，建立可兼容的全IP网络；网络；UWB系统能在短距离内支持高达系统能在短距离内支持高达400Mb/s的信息传输率，的信息传输率，并可通过减小传输速率来增加传输距离，实现精确的定位并可通过减小传输速率来增加传输距离，实现精确的定位跟踪；跟踪；同时，同时，UWB设备具有能支持有效多次反射路由机制的精设备具有能支持有效多次反射路由机制的精确位置跟踪功能，更有利于在动态节点的自组织网（确位置跟踪功能，更有利于在动态节点的自组织网（ad hoc）中实现定位。）中实现定位。3.1 UWB概述概述UWB 接口设备接口设备Measured UWB Pulse tra
21、in output3.1 UWB概述概述4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术 蓝牙以公元蓝牙以公元10世纪一位斯堪的纳维亚国王的名字命名。世纪一位斯堪的纳维亚国王的名字命名。发明蓝牙技术的是瑞典爱立信公司。发明蓝牙技术的是瑞典爱立信公司。1998年年5月，爱立信、月，爱立信、诺基亚、东芝、诺基亚、东芝、IBM和英特尔五家公司经过磋商，联合成立和英特尔五家公司经过磋商，联合成立了蓝牙共同利益集团（了蓝牙共同利益集团（Bluetooth SIG）。）。99年年7月发布月发布Bluetooth 1.0标准。至今加盟蓝牙标准。至今加盟蓝牙SIG的公司已达到的公司已达到2000多多个，蓝牙具有
22、广阔的应用前景和巨大的潜在市场。个，蓝牙具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。所谓蓝牙所谓蓝牙(Bluetooth)技术，实际上是一种短距离无线电技术，实际上是一种短距离无线电技术，使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，技术，使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。蓝牙技术主要面向蓝牙技术主要面
23、向10m范围内的个人网络。各类数据及语音范围内的个人网络。各类数据及语音设备（信息家电）设备（信息家电）,通过无线方式将它们连成一个微微网通过无线方式将它们连成一个微微网(Piconet),多个微微网之间也可以互连形成分布式网络从而方多个微微网之间也可以互连形成分布式网络从而方便、快速地实现各类设备之间的通信（数据、音频、图象等）。便、快速地实现各类设备之间的通信（数据、音频、图象等）。蓝牙技术是公开的无线数据和话音通信标准蓝牙技术是公开的无线数据和话音通信标准(IR传输和短距无传输和短距无线电链路），无线收发器集成于线电链路），无线收发器集成于99mm2的微芯片内，可方便的微芯片内，可方便地
24、嵌入到便携式设备中地嵌入到便携式设备中,从而增加设备的通信选择性。从而增加设备的通信选择性。蓝牙同步语音信道支持蓝牙同步语音信道支持 64Kbps 数据传输率；数据传输率；非同步信道可支持：非同步信道可支持：721Kbps，非对称，单向最大速率非对称，单向最大速率 432.6Kbps，上下链路对称最大速率，上下链路对称最大速率4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术Operates in the unlicensed Industrial-Science-Medical(ISM)band at 2.45 GHz.Adopts frequency-hop transceivers to c
25、ombat interference and fading.The nominal radio range:10 meters with a transmit power of 0 dBm.The extended radio range:100 meters with amplified transmit power of 20 dBm.Major technology for short-range wireless networks and wireless personal area network.An enabling technology for multi-hop ad hoc
26、 networks.Low cost of Bluetooth chips(about$5/chip).4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术n蓝牙应用：蓝牙应用：话音话音/数据的接入。它是将一台计算设备通过安全的无数据的接入。它是将一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个通信设备，完成与广域通信网络互联。线链路连接到一个通信设备，完成与广域通信网络互联。外围设备互联是指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机。外围设备互联是指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机。个人网络和信息的共享和交换。个人网络和信息的共享和交换。蓝牙系统基本特征：蓝牙系统基本特征：(1)网络拓扑网络拓扑 (2)交换模式交换
27、模式 (3)节能模式节能模式 (4)抗干扰性能抗干扰性能 (5)鉴权、加密鉴权、加密 (6)话音编码话音编码 (7)软件结构软件结构4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术 蓝牙包括核心协议蓝牙包括核心协议(Core)和简档（和简档（Profile）两个部分。协议主）两个部分。协议主要定义蓝牙的技术细节（如串口仿真协议、逻辑链路控制和适要定义蓝牙的技术细节（如串口仿真协议、逻辑链路控制和适配协议等），而简档定义相应的实现协议栈，这样即可为全球配协议等），而简档定义相应的实现协议栈，这样即可为全球兼容性奠定基础。兼容性奠定基础。蓝牙标准主要定义底层协议，也定义一些高层协议和相关接蓝牙标准主
28、要定义底层协议，也定义一些高层协议和相关接口。整个协议体系结构分为口。整个协议体系结构分为4层：层：(1)核心协议层（链路管理协议核心协议层（链路管理协议LMP、蓝牙逻辑链路控制与适配协议、蓝牙逻辑链路控制与适配协议 L2CAP、服务检测协议、服务检测协议SDP）(2)线缆替代协议层线缆替代协议层（RFCOMM）(3)电话控制协议层（电话控制协议层（TCB,BIN/AT）(4)其它协议层（与其它协议层（与Internet应用相关的高层协议，如应用相关的高层协议，如PPP、UDP/TCP/IP、OBEX/vCard/vCal、IrMC、E-mail、WAP等等)4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth
29、）技术）技术蓝牙协议栈图蓝牙协议栈图 4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术蓝牙无线电规范蓝牙无线电规范 调制调制:GFSK数据速率（峰值）数据速率（峰值）:4MbpsRF频段频段:2.4GHz,ISMRF载波载波:23/79载波间隔载波间隔:1传输功率传输功率:0.1w微微网接入微微网接入:FH-TDD-TDMA频跳率频跳率:1600分布式网络的接入分布式网络的接入:FH-CDMA4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术n跳频的时分双工（跳频的时分双工（FH-TDD-TDMA）4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术q 从应用
30、的角度，它与日前广泛应用于微波通信中一点多从应用的角度，它与日前广泛应用于微波通信中一点多址技术十分相似，很容易穿透障碍物，实现全方位的语音与址技术十分相似，很容易穿透障碍物，实现全方位的语音与数据传输，非视距通信。蓝牙也使用数据传输，非视距通信。蓝牙也使用2.4GHz频段，采用跳频段，采用跳频扩频技术。对应于单时隙分组，蓝牙的跳频速率为频扩频技术。对应于单时隙分组，蓝牙的跳频速率为1600跳跳/秒；对应于时隙包，跳频速率有所降低；由于使用较高的秒；对应于时隙包，跳频速率有所降低；由于使用较高的跳频速率，使其抗干扰能力较高。在发射带宽为跳频速率，使其抗干扰能力较高。在发射带宽为1MHz时，时，
31、其有效数据速率为其有效数据速率为721kbps。q 链路层和应用层进行安全管理。在链路层中，它提供了链路层和应用层进行安全管理。在链路层中，它提供了认证、加密和密钥管理等功能，每个用户都有一个个人标识认证、加密和密钥管理等功能，每个用户都有一个个人标识码（码（PIN），被译成），被译成128bit链路密钥来进行单双向认证。蓝链路密钥来进行单双向认证。蓝牙设备还有牙设备还有ID标识。标识。4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术蓝牙安全性：蓝牙安全性：q 物理层：物理层：蓝牙跳频速度达蓝牙跳频速度达1600 1600 跳跳/s/s，属快速跳频，加上，属快速跳频，加上通信的短距离的特性，提供
32、一定程度的物理层的安全特性。通信的短距离的特性，提供一定程度的物理层的安全特性。q 链路层：链路层：蓝牙链路级的安全特性在蓝牙链路级的安全特性在L2CAPL2CAP协议中完成。基协议中完成。基于链路密钥的概念，密钥为于链路密钥的概念，密钥为128128比特长的随和序列。蓝牙设比特长的随和序列。蓝牙设备在每次建链时都要核对密钥，通信时该密钥将用于鉴权和备在每次建链时都要核对密钥，通信时该密钥将用于鉴权和加密。加密。q 业务级：采用了安全管理器的概念，安全管理器可以对业务级：采用了安全管理器的概念，安全管理器可以对每一个设备和服务指定信任等级和访问极限，满足蓝牙设备每一个设备和服务指定信任等级和访
33、问极限，满足蓝牙设备和服务的安全接入。和服务的安全接入。4、蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术）技术q ZigBee是一种新兴的低复杂度、低功耗、低数据速率、低是一种新兴的低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络通信技术（成本的无线网络通信技术（IEEE 802.15.4标准），主要用于标准），主要用于近距离无线连接，类似蓝牙。近距离无线连接，类似蓝牙。q ZigBee适合于承载数据流量较小的业务，如遥控、传感器适合于承载数据流量较小的业务，如遥控、传感器等，满足工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业和等，满足工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业和医用设备控制等领域的特定需求
34、。例如，在无线传感器环境医用设备控制等领域的特定需求。例如，在无线传感器环境中众多传感器之间相互协调实现通信，只需要很少的能量，中众多传感器之间相互协调实现通信，只需要很少的能量，以接力的方式将数据从一个传感器传到另一个传感器。以接力的方式将数据从一个传感器传到另一个传感器。q ZigBee标准规定了两个物理层：一个与蓝牙一样，也采用标准规定了两个物理层：一个与蓝牙一样，也采用2.4 GHz波段及跳频技术；另一个波段及跳频技术；另一个868/915MHz直接序列扩频直接序列扩频（相应的数据传送率为（相应的数据传送率为2040Kbps）。5、ZigBee技术技术q 功耗低功耗低在待机模式下，两节
35、在待机模式下，两节5号电池可用半年号电池可用半年2年；年；q 速率低基本速率是速率低基本速率是250 kb/s；当降低到；当降低到28kb/s时，传输范时，传输范围可扩大到围可扩大到134 米，并获得更高的可靠性；米，并获得更高的可靠性；q 成本低成本低Zigbee数据传输速率低，协议简单，又无专利费，数据传输速率低，协议简单，又无专利费，所以成本大为降低；所以成本大为降低；q 网络容量大网络容量大每个每个Zigbee网络最多可支持网络最多可支持255个设备；个设备；q 时延短时延短通常时延为通常时延为1530毫秒；毫秒；q 安全性安全性Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密提供了数
36、据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用算法采用AES-128；q 有效覆盖范围有效覆盖范围1075米之间，具体依据实际发射功率大小米之间，具体依据实际发射功率大小和各种不同应用模式而定，能够覆盖普通家庭或办公室环境。和各种不同应用模式而定，能够覆盖普通家庭或办公室环境。5、ZigBee技术技术根据根据ZigBee联盟的观点，联盟的观点，ZigBee家庭应用如下：家庭应用如下：（1）空调系统的温度控制器）空调系统的温度控制器,灯光、窗帘的自动控制；灯光、窗帘的自动控制；（2）老年人与行动不便者的紧急呼叫器；）老年人与行动不便者的紧急呼叫器；（3）电视与音响的万用遥控器）电视与音响的万用遥控器,无线
37、键盘、鼠标、玩具等；无线键盘、鼠标、玩具等；（4）烟雾侦测器；）烟雾侦测器；（5）智慧型标签。）智慧型标签。5、ZigBee技术技术四、无线局域网n80年代，伴随着以太局域网迅猛发展，无线网络以不用架线、灵活性强等之长补“有线”所短，赢得了特定市场的认可，但当时无线网遵循IEEE 802.3标准,存在着易受其他微波噪声干扰,性能不稳定,传输速率低且不易升级等弱点,不同厂商产品也不兼容,限制了无线网进一步应用。这样，制定一个有利于无线网自身发展的标准就提上了议事日程。n目前，WLAN主要是IEEE 802.11x系列与HiperLANx系列两种标准。1997年6月，IEEE 802.11标准通过
38、。n在MAC层以下，IEEE 802.11规定了三种发送及接收技术：扩频技术 红外技术 窄带技术n在一个典型WLAN环境中，接入点(AP)进行数据发送和接受，一个AP能够在几十上百米的范围内连接多个无线用户。在同时具有有线和无线网络的情况下，AP可以通过标准的Ethernet电缆与有线网络相连，作为无线网络和有线网络的连接点。WLAN终端用户可通过无线网卡等访问网络。在距离较远的无线网络环境中，通过室外无线网桥来实现几公里、几十公里的远端局域网连接中心局域网。n大多数的WLAN产品都使用了扩频技术。由于慢跳跳频系统实现简单，因此低速WLAN常常采用这种技术。n无线LAN特性：无线LAN使用无线
39、电或红外线信号来处理数据传输,以替代电缆。从TCP/IP协议和网络软件的观点来看,无线和有线LAN是一样的。无线网络由电脑、周边设备和存取点(相当于有线网络的集线器)组成。同有线网卡一样,无线网卡也有PCMCIA、PCI和ISA等几种接口方式。使用频段：2.4GHz 5GHzn 有效数据传输率受限于周围的电磁场 如要距离微波炉在3米。另外,为提高传输的可靠性,一般会加入进行错误校验的起始封包,这会导致10%15%的传输率损失。IEEE 802.11a 与与 IEEE802.11b（Wi-Fi）IEEE 802.11a 工作在5GHz U-NII频带，峰值传输率为54Mbps，从而避开了拥挤的2
40、.4GHz频段。物理层速率可达54Mbps，传输层可达25Mbps，传输距离可远至20km以上。采用正交频分复用的独特扩频技术；可提供25Mbps的无线ATM接口、10Mbps以太网无线帧结构接口和TDD/TDMA的空中接口，支持语音、数据、图像业务，一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。IEEE 802.11b(Wi-Fi)标准，峰值传输率为11Mbps IEEE802.11b（Wi-Fi）工作在2.4GHz，峰值传输速率为11Mbps，实际传输速率在5Mbps左右；直接序列扩频，无需直线传播。IEEE 802.11标准主要是对物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定，
41、其中对MAC层的规定是重点。各厂商产品在同一物理层上可以互操作，逻辑链路控制层(LLC)是一致的，即MAC层以下对网络应用是透明的。IEEE 802.11a 谱系谱系 802.11g，工作于2.4GHz，与802.11b兼容，最高速率54Mbps。802.11c为MAC/LLC增强；801.11d对应802.11b版本，适应不能使用2.4GHz国家和地区；802.11e则是一个瞄准扩展QoS标准，其分布式控制模式可提供稳定合理的服务质量，而集中控制模式可灵活支持多种服务质量策略；802.11f用于改善802.11协议的切换机制，使用户能在不同无线信道或接入设备点间可漫游；802.11h可用于达
42、到比802.11a更好地控制发信功率和选择无线信道，而与802.11e一道可适应欧洲的更严格的标准；802.11i及802.1x主要着重于安全性，802.11i能支持鉴权和加密算法的多种框架协议，802.1x的核心为具有可扩展认证协议EAP，可对以太网端口鉴权；802.11j的作用是解决802.11a与欧洲HiperLAN/2网络的互连互通；802.11/WNG解决IEEE802.11与欧洲ETSI的BRAN-HiperLAN及日本ARAB-HiSWAN统一建成全球一致的WLAN公共接口；802.11n已将速率增强至108320Mbps；并进一步改进其管理开销及效率；802.11/HT，以进一
43、步增强802.11的传输能力，取得更高的吞吐量；802.11Plus 无线接入器还有另外一种用途，即充当有线网络的延伸。比如在工厂车间中，车间具有一个网络接口连接有线网，而车间中许多信息点由于距离很远使得网络布线成本很高，还有一些信息点由于周边环境比较恶劣，无法进行布线。由于这些信息点的分布范围超出了单个接入点的覆盖半径，我们可以采用两个接入点实现无线中继，以扩大无线网络的覆盖范围对于网络可靠性要求较高的应用环境，比如金融、证券等，接入点一旦失效，整个无线网络会瘫痪，将带来很大损失。因此，可以将两个接入点放置在同一位置，从而实现无线冗余备份的方案。在一个大楼中或者在很大的平面里面部署无线网络时
44、，可以布置多个接入点构成一套微蜂窝系统，这与移动电话的微蜂窝系统十分相似。微蜂窝系统允许一个用户在不同的接入点覆盖区域内任意漫游，随着位置的变换，信号会由一个接入点自动切换到另外一个接入点。蓝牙技术主要面向近距离信息设备如手机、电器设备、数码相机以及PC等的连接,1Mbps的速率使其可以方便、快速地传送较广泛一类数据，如数码相片、email、话音、文件等。Wi-Fi技术是无线Ethernet。通过在PC内插入PCI MCA卡，无线传送速率可达到11Mbps，并通过Access Point接入网络，并可将多个用户连上宽带DSL。蓝牙技术蓝牙技术 vs Wi-Fi技术技术 蓝牙的最高速率为2Mbp
45、s,和现有的无线LAN相同。另一个缺点是：它们的传输距离只有几米几十米远,而无线LAN最远可达100米。无线LAN技术可以实现在有限空间内的移动连网。在其性能已提升至和有线LAN同等后,家庭用户将更乐于接受它。对家庭用户而言,不需要电缆连接是无线LAN最好的一个优点。蓝牙技术蓝牙技术 vs Wi-Fi技术（续）技术（续）内蒙太盐集团要求将各分公司与总部联网,运行用友财务软件。7个点用有线相联,另7个较远(5km)点用无线相联。集团总部是一个Windows NT局域网,采用TCP/IP协议。由于用友财务软件要求链路速率较高,因而采用朗讯公司WaveLAN Turbo无线网络产品(有效速率相当于1
46、0M以太网)。无线网络系统设计既要考虑通信速率,又要最大限度地节省投资,因此系统设计成一点对多点的方式,总部用了一台WavePOINT-(无线网桥),并用全向天线加一增益放大器与远端7个点相联,远端6台工作站分别用WaveLAN Turbo/ISA(无线网卡)并以定向天线对总部,另1个点用WaveLAN/EC(无线外接单元),同样以定向天线对总部。定向天线全部采用了高增益栅状天线,这种天线可以抗强风。有的设备离天线较远,电缆较长,故采用了低损耗微波电缆,整个系统实现了高速率低费用的目标。无线无线LAN实例实例无线局域网的欧洲标准-HIPERLANEuropean Telecom Standar
47、ds Institute（ETSI）提出HIPERLAN(HIgh PErformance Radio Local Area Network)特点如下：工作频段在5.125.30 GHz和17.117.3 GHz；采用窄带GMSK调制，支持的物理层传输速率为23.5Mbps /23.5MHz带宽；接入协议采用CSMA/CA；主要支持点到点传输；具有节能管理。无线无线LAN的安全性的安全性 IEEE 802.11产品的安全机制以WEP（Wired Equivalent Protection）的安全机制为主，在安装无线网络后即可手动设置接入密码，当Access Point中设定使用WEP加密认证后
48、，我们就可以将不知道密码的用户排除在无线网络之外。但该加密技术有瑕疵，无线网络的密码在所有无线网络终端上都相同，很容易被窃取，存在管理困扰。无线网络安全解决方案可从软硬件两方面着手，透过内建软件增加加密安全机制的关卡，或是直接在硬件设计上进行加密处理。这两种方式各有优缺点，软件的解决方案增加CPU的运算负担，但成本较低，硬件的方式则正好相反。市场情况：2001年无线局域网市场总金额达到150亿美元。Gartner认为：2005年全球无线市场复合平均增长率将达到22%。无线局域网最主要的驱动因素是带宽需求的与日俱增，允许便携计算机以更灵活的方式进行Email，访问Web内容，不能物理布线的特定信
49、息服务类型以及其他企业应用。2002年，Wi-Fi(Wireless Fidelity)开始一鸣惊人，全球销售出了1800万个Wi-Fi AP。Intel为迅驰的市场运作展开了高达3亿美元的计划，Wi-Fi成为新款笔记本电脑标配。Wi-Fi可以使相距几英里之遥的两个天线间发生联系，交换数据。它的短途无线数据传输速度是拨号方式的200倍，但价格不比拨号贵。而与3G相比，Wi-Fi的优势还在于终端先行，笔记本电脑让每个用户都感觉使用方便。国内市场无线AP系列TPLINK TL-WR641G MIMO网卡 DWL-G650MMIMO无线路由器 DI-634M 五、无绳电话通信系统用无线信道代替电话线
50、，在限定的业务区内自由移动的电话系统。1970s，美，第一代无绳电话通信系统(CT1)模拟技术 英，第二代无绳电话通信系统(CT2)数字技术1992年，ETSI，泛欧数字无绳电话通信系统（DECT）1994年，FCCJTC 个人接入通信系统（PACS）日本，个人便携电话系统（PHS）小灵通（PHS Personal Handyphone System）PHS核心技术由日本NTT研制。1994年，日本推出PHS系统实验网，1995年7月，经日本邮电省批准，NTT和DDI率先推出基于PHS技术的移动电话服务，1995至1997是PHS技术在日本发展的主要时期，自1997年12月始，PHS用户不断减
