第8章无线网络和移动通信网络

1、2016第8章 无线网络和移动通信网络第8章 无线网络和移动通信网络无线局域网无线局域网8.1宽带无线宽带无线8.2 蓝牙蓝牙8.3 移动自组织网络移动自组织网络8.4无线局域网是由站点（Station，STA）、接入点（Access Point，AP）、独立基本服务组（Independent Basic Service Set，IBSS）、基本服务组（Basic Service Set，BSS）、分布式系统（Distributed System，DS）、扩展服务组（Expand Service，ESS）6大部分组成。接入点可以理解为用户无线网络的无线交换机，固定不动，它是无线网络的核心。它的

2、作用是提供STA和现有骨干网络有线网络或无线网络之间的桥接。AP可以接入有线局域网也可以不接入有线局域网，但在多数时候AP与有线网络相连，以便能为无线用户提供对有线网络的访问。AP通常由一个无线输出口和一个以太网接口（802.3接口）构成，桥接软件符合802.1d桥接协议。 IEEE 802.11X系列标准对比表协议协议发布发布年份年份标标 准准 频频 宽宽最最 高高 速速 度度半径半径范围范围 （室内）（室内）半径半径范围范围 （室外）（室外）802.1119972.42.5GHz2Mbit/s802.11a19995.155.35/5.475.725/5.7255.875GHz54Mbit

3、/s约30m约45m802.11b19992.42.5GHz11Mbit/s约30m约100m802.11g20032.42.5GHz54Mbit/s约30m约100m802.11n20092.4GHz or 5GHz600Mbit/s（40MHz*4MIMO）约70m约250m802.11p20095.865.925GHz27Mbit/s约300m约1 000m802.11ac20115GHz867Mbit/s，1.73Gbit/s，3.47Gbit/s，6.93Gbit/s（8MIMO，160MHz）约35m8.2宽带无线2001年第一个关于宽带无线城域网的标准年第一个关于宽带无线城域网的

4、标准802.16产生了。产生了。2001年年4月，由业界领先的通信设备公司及器件公司共同成月，由业界领先的通信设备公司及器件公司共同成立了一个非赢利组织立了一个非赢利组织微波接入全球互操作性认证联盟微波接入全球互操作性认证联盟（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）。该联盟旨在对基于）。该联盟旨在对基于IEEE 802.16标准和标准和ETSI HiperMAN标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证。由此，业界说的认证。由此，业界说的WiMAX与与IEEE 802.16标准可

5、互换。标准可互换。 802.16802.16协议标准是按照协议标准是按照3 3层结构体系组层结构体系组织织的的： 物理层物理层 数据链路层数据链路层 会聚会聚层层8.3蓝牙 蓝蓝牙以公元牙以公元1010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。19981998年年5 5月，爱立信、月，爱立信、诺基亚、东芝、诺基亚、东芝、IBMIBM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 SIGBluetooth SIG）。）。 9

6、999年年7 7月发布月发布Bluetooth 1.0Bluetooth 1.0标准。至今加盟蓝牙标准。至今加盟蓝牙SIGSIG的公司已达到的公司已达到20002000多多个，蓝牙具有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。 所谓所谓蓝牙蓝牙(Bluetooth)(Bluetooth)技术，实际上是一种短距离无线技术，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，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，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实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

7、还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽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。车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。蓝牙网络的基本单元是微微网，微微网由主设备（蓝牙网络的基本单元是微微网，微微网由主设备（MasterMaster）单元（发起链接的设备）和从设备（单元（发起链接的设备）和从设备（SlaveSlave）单元）单元构成构成。 M主设备，S从设备 图8-4 微微网 为了消除限制数量对通信的影响，同时提高频谱的利用为了消除限制数量对通信的影响，同时提高频谱的利用效率，蓝牙允许同一区域内同时存在多个微微网，这样效率，蓝牙允许同一

8、区域内同时存在多个微微网，这样多个交叠覆盖的微微网就构成一个分布式散射多个交叠覆盖的微微网就构成一个分布式散射网网。图8-5 散射网1蓝牙外设蓝牙外设2文件传输文件传输3传真服务传真服务4蓝牙网络蓝牙网络5拨号网络拨号网络6语音数据语音数据7汽车电子汽车电子8工业控制工业控制8.4移动自组织网络Ad Hoc网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络，网络中的结点均由移动主机构成。网络，网络中的结点均由移动主机构成。Ad Hoc网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通信的进程，同时它也为军事通信、灾难救助、科学信的

9、进程，同时它也为军事通信、灾难救助、科学考察、临时通信等提供了有效的解决方案。自组织考察、临时通信等提供了有效的解决方案。自组织网络已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分网络已被认为是未来移动通信技术的核心组成部分之一，其自身的独特性，赋予它巨大的发展前景之一，其自身的独特性，赋予它巨大的发展前景。移动自组织网络是由一组带有无线通信收发装置的（移动）终端结点组成的一个多跳的临时性自治系统。每个每个(移动移动)终端同时具有路由器和主机两种终端同时具有路由器和主机两种功能：作为主机，终端需要运行面向用户的功能：作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应应用程序；作为路

10、由器，终端需要运行相应的路由协议的路由协议节点间路由通常由多跳节点间路由通常由多跳(Hop)组成组成不需要网络基础设施，可以在任何地方、任不需要网络基础设施，可以在任何地方、任何地点快速构建何地点快速构建独立组网独立组网不需要任何预先网络基础设施不需要任何预先网络基础设施动态拓扑动态拓扑节点移动节点移动/开机开机/关机关机节点无线发送功率变化、无线信道干扰或者地节点无线发送功率变化、无线信道干扰或者地形等因素影响形等因素影响自组织自组织无控制中心无控制中心节点故障不会影响到整个网络节点故障不会影响到整个网络节点之间通过无线连接形成的网络拓扑结构随时可能发生变化，而且变化的方式和速度可能都是无法

11、预测的多跳路由多跳路由接收端和发送端可使用比接收端和发送端可使用比两者直接通信小得多的功两者直接通信小得多的功率进行通信，因此节省了率进行通信，因此节省了能量消耗能量消耗通过中间节点参与分组转通过中间节点参与分组转发，能够有效降低对无线发，能够有效降低对无线传输设备的设计难度和成传输设备的设计难度和成本，同时扩大了自组织网本，同时扩大了自组织网络的覆盖范围络的覆盖范围特殊的无线信道特征特殊的无线信道特征无线信道提供的网络带宽比有线信道低得多无线信道提供的网络带宽比有线信道低得多竞争无线共享信道产生碰撞竞争无线共享信道产生碰撞信号衰落、噪声干扰以及信道之间的干扰等信号衰落、噪声干扰以及信道之间的干扰等终端的局限性终端的局限性能量、存储、计算等资源受限安全性差安全性差无线链路的开放性无线链路的开放性移动性导致节点之间信任关系的变化移动性导致节点之间信任关系的变化可扩展性不强可扩展性不强节点之间的相互干扰造成网络容量下降节点之间的相互干扰造成网络容量下降各节点吞吐量随网络节点总数的增加而下降各节点吞吐量随网络节点总数的增加而下降存在单向无线信道存在单向无线信道终端发射功率的不同及