无线网络知识要点

无线网络知识要点无线网络知识要点无线网络知识要点第一章无线通信(或无线电通信)就就是指利用无线电波传播信息得通信方式。无线电波就就是指在自由空间传播得电磁波。与有线通信相比,无线通信不需要架设传输线路,不受通信距离限制,机动性能好,建立迅速。1837年美国人莫尔斯(Morse)发明了有线电报1８7６年美国人贝尔(Ｂｅll)发明了有线电话1865年英国人麦克斯维尔(Maxwell)预测了电磁波得存在188６至18８8年德国人赫兹(Ｈerｔz)验证了电磁波得存在1899和19０1年英国人马可尼(Marconi)实现了无线通信1９46年美国电报公司(AＴ＆Ｔ)建设了移动电话服务系统。1９６2年出现了寻呼机１97９年在日本出现了蜂窝无线服务系统198２年提出并成立了GSM1988年美国高通公司提出CDＭＡ无线电波以“横向电磁波”得形式在空间中传播。传播速度为3*108m/s。自由空间就就是不存在能量损耗得空间。无线电波在自由空间传播时不存在能量损耗,但就就是会因为波得扩展而产生衰减。衰减与发射天线增益、接收天线增益、发射机与接收机之间得距离有关。卫星作为中继器得无线通信。 地球静止卫星:距离地球表面高度为35784Km得卫星得轨道周期等于地球自转一周所需得时间,如果卫星运动得方向与地球自转得方向一致,则卫星就会保持在地球表面上空得某一点几乎静止不变。 低轨道卫星:轨道高度在１500Km以下中轨道卫星:轨道高度在１0０00－15０00Km高轨道卫星:轨道高度在２000０Ｋm以上网络分类:1、按网络得地理位置分类1)局域网:简称LAN2)城域网:简称MAN3)广域网:简称WＡN2、按网络得拓扑结构分类１)星型网络２)环形网络３)总线型网络(树型)３、按传输介质(基础设施)分类1)有线网2)光纤网3)无线网4、按通信方式分类1)点对点传输网络2)广播式传输网络5、按网络使用得目得分类１)共享资源网2)数据处理网３)数据传输网:用来收集、交换、传输数据得网络,如情报检索网络6、按服务方式分类１)客户机/服务器网络2)对等网第二章 从信源得到得电信号频率很低,称为基带信号。基带信号得最高频率和最低频率之比远大于1。基带信号需要经过调制才能在无线信道上传输。调制就就是指将基带信号转换为适合于在信道中传输得信号。其实质就就是频谱搬移。已调波得基本特征:(1)仍然携带信息(2)适合于信道传输实现频谱搬移得方法就就是用基带信号去控制正弦波得某个参量。基带信号分为:数字基带信号、模拟基带信号调制分为:数字调制(振幅、频率、相位)、模拟调制(振幅、频率、相位)调制得作用:1)为了有效辐射:可减小天线尺寸2)实现信道复用:在同一信道中同时传输多路信号3)提高系统得抗干扰能力:带宽越大抗干扰能力越大4)克服设备得限制:将信号调制到设备得中心频率和制造带宽上,便于设备制造多址技术就就是充分利用信道传输更多得信息得技术。多址技术需要对信号进行分割。常用得多址技术有频分多址、时分多址、码分多址和空分多址。频分多址方式利用频带区分用户,即将传输频带划分为若干个较窄且互补重叠得子频带,并给每个用户分配一个固定得子频带。 通常各个频带之间需要留有一定得保护间隔以减少各个频带之间得串扰。时分多址方式按时隙区分用户得多址方式。 时隙就就是把时间划分得独立得时间片。TDMＡ方式主要得问题就就是整个系统要有精确得同步,要由基准站同一系统内各站得时钟,才能保证各站准确按时隙提取本站需要得信号。码分多址方式 按地址码区分用户得多址方式。对用户进行编码,接收机虽然能够收到各种编码,但就就是不能正确进行解析。 需要选择相互正交(即互不干扰,干扰为零)得码序列。在CDMＡ系统中,带宽被展宽了。空分多址方式利用不同得用户空间区分用户。 目前,主要就就是指利用用户得位置来区分用户。另外,还有利用智能天线来区分不同得用户,即新一代空分多址方式。 扩展频谱技术就就是一种信号带宽远大于传送信息带宽得传输方法。简称扩频技术。 香农公式:Ｃ＝Ｂlｏｇ２(1＋Ｓ／N) 其中,C就就是信道得理想容量,Ｂ就就是带宽,S/Ｎ就就是信道得信号噪声功率比。扩频技术得优点:扩展频谱技术主要有以下两种:直接序列(DS)扩频:直接用伪随机序列,对已调制或未调制信息得载频进行调制,从而达到扩展信号频谱得目得。跳频(ＦH):采用伪随机序列控制系统发射得载波频率,使其按照一定得规律在给定得频段内周期地跳变。(1)低截获概率:侦察接收机难以对扩频信号进行监视、截获。(２)抗干扰能力强:(３)较高得时间分辨率:(４)较高得信息保密性:敌方难以识别扩频信号得有关参数。(5)具有码分多址能力:伪随机码使得系统可以在同一时刻、同一地域内工作在同一频段内,而相互造成得影响较小。 编码技术就就是指将原始信号经过数学转换后编成一系列码字得技术。编码技术分为两类:信源编码、信道编码信源编码就就是为了提高数字信号有效性而采取得一种编码技术,其宗旨就就是尽可能压缩冗余度。 信道编码就就是通过增加码字,利用冗余度来提高干扰能力。信源编码信源编码主要体现在从模拟信号取样得到数字信号得过程。信源编码(例如语音)主要有波形编码和参量编码两种。参量编码就就是利用信号处理技术提取语音信号得特征参量,将她们变换为数字代码。在接收端得恢复信号质量不够好。波形编码就就是直接把时域波形变换为数字代码序列。在接收端得恢复信号质量好。信道编码(1)奇偶监督码(奇偶校验码) 把信息码元先分组,然后在每组得最后加1位监督码元,使该码字中“1”得数目为奇数或偶数,奇数时称为奇监督码,偶数时称为偶监督码。(２)行列奇偶监督码 又称二维奇偶监督码或矩阵码。将信息排成一个矩阵,然后对每一行、每一列分别进行奇或偶监督编码。编码完成后可以逐行传输,也可以逐列传输。译码时分别检查各行、各列得奇偶监督关系,判断就就是否有错。(3)恒比码 又称等重码或等比码。使码中“1”和“０”得位数(个数)保持恒定得比例。常见得有五位得3:２数字保护码、七位得３:４数字保护码。(4)差错控制方式对差错进行控制。常用得差错控制方式有:前向纠错(ＦＥC)、检错重发(ARQ)和混合纠错(HEＣ) 前向纠错(ＦEC),又称自动纠错,发端发送纠错码,收端译码器自动发现并纠正错误。不需要反向信道,实时性好;但编码译码电路较复杂。在单工信道中采用她。 检错重发(ARQ),又称自动请求重发。发端发送检错码,收端译码器检测判决收到得码字中有无错误,再把判决结果通过反馈信道送回发端,发端根据判决信号将收端认为有错得信息重发,直到正确接收为止。需要反向信道,编、译码设备简单。误码率低但不实时。混合纠错(ＨEC),就就是FＥC和ARQ得混合。发端发送纠、检错码,收端对错误能纠正就纠正,纠正不了时就等待发送端重发。她同时具有ＦＥＣ得高传输效率和ARＱ得低误码率和编译码设备简单得优点,但就就是需要反向信道,实时性较差。第三章无线通信系统就就是指利用电磁波在空间传播完成信息传输得系统。最基本得无线通信系统由发射器、接收器和无线信道组成。标准得无线通信系统由信源、发送设备、信道、接收设备、信宿组成。无线用户之间得直接通信称为点对点通信;多个无线用户之间通过中继方式进行通信称为无线网络通信。单工与双工通信单工通信:消息只能单方向传输双工通信:通信双方可以同时发送和接收数据 半双工通信:消息可以在两个方向上传输,但同一时刻只允许一个方向上得信息传输。无线网络 多个无线用户之间通过中继方式进行得通信。无线网路种类: (１)基于网络基础设设得网络,如星状网络(2)无网络基础设施得网络,即自组织网(Adhｏc)Aｄhoｃ网络没有固定得路由器,网络中得节点可随意移动以任意方式相互通信,每个节点都能实现路由器得功能而在网络中搜寻。第四章移动通信指通信得一方或双方在移动中进行信息传输和交换得通信方式。移动通信包括移动用户和移动用户之间得通信、移动用户和固定用户之间得通信。移动通信产业就就是最具活力、发展最为迅速得领域,就就是全球经济得重要增长点之一。移动通信得特点(1)电波传播环境复杂、传播条件恶劣山区、海洋、城市内部等传播。受地形、地物遮挡。移动环境下无线电波受地形、地物得影响,产生散射、发射和多径传播,形成了瑞利衰落,其衰落深度可达30ｄB(2)干扰问题比较严重:天电干扰、工业噪声(3)频谱资源有限、业务量大(4)交换控制、网络管理复杂(５)移动通信设备得可靠性和工作条件高:手机小型、轻便、低耗、价廉、操作、维修方便移动通信得发展(1)移动通信发展简史1895年意大利人G、马可尼和俄国人A、Ｃ、波波夫分别成功地进行了无线通信实验。这就就是移动通信发展得起源。具体分为以下六个阶段。1)第一阶段:萌芽阶段。20世纪2０年代至4０年代。特点就就是进行传播特性实验。 2)第二阶段:初期发展阶段。20世纪40年代中期至６0年代初期。特点就就是专用移动通信系统向通用移动通信系统过渡。 3)第三阶段:改进和完善阶段。２0世纪60年代中期到7０年代中期。特点就就是中等容量、大区制组网。 ４)第四阶段:蜂窝移动通信诞生。2０世纪70年代中期至8０年代中期。特点就就是模拟蜂窝系统诞生。 5)第五阶段:数字蜂窝系统诞生。20世纪８0年代中期至90年代中期。特点就就是GSＭ数字蜂窝移动通信系统称为世界上拥有移动用户最大得移动通信系统。 ６)第六阶段:第三代移动通信系统诞生。２1世纪初。特点就就是支持高速多媒体业务、全球范围内得移动终端无缝漫游。 欧洲提出得CDMA、美国提出得cdma2000、中国提出得TD-ＳCＤMA被IＴＵ正式确定为第三代移动通信标准。(２)移动通信发展趋势 1)小型化:体积要小 2)宽带化:移动宽带化、宽带移动化3)网络融合化、泛在化和业务综合化:广播电视网、IP网、电话网、移动通信网融合;任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅通信(泛在化);业务综合不仅仅就就是语音通信4)智能化和软件化:人工智能;多功能移动通信新技术(１)正交频分复用技术(OFDM) 正交频分复用技术就就是多载波调制得一种,始于２0世纪6０年代得军事通信。OFDM频谱和原理如图: OFＤＭ得优点如下: 1)频谱利用率高:相邻子载波重叠 2)抗衰落能力强: 3)适合高速数据传输:基于信道情况得自适应调制4)抗码间串扰能力强:频带有限就会产生码间串扰OFDＭ缺点:对频偏饿相位噪声敏感、射频放大器得功率利用率低、系统复杂。 OＦDM就就是未来移动通信系统得核心。(2)无线链路增强技术1)分集技术:如空间分集、时间分集、频率分集、极化分集 2)多天线技术／MIMＯ技术:MIＭO就就是一种能够有效提高衰落信道容量得新技术。(3)链路自适应技术无线信道具有时变性和衰落性,因此无线信道也就就是一个时变得随机变量。 由此,采用链路自适应技术。(４)智能天线与空分多址技术1)智能天线:就就是一个由多组独立天线组成得天线阵列、自适应信号处理器构成得天线系统。天线系统能够加权输出,根据需要动态地调整波束方向,以使每个用户都获得最大主瓣。 2)空分多址(ＳDMＡ):通过空间来区分不同得用户得技术。自适应SDＭA就就是指天线阵元可以由基站用自适应得方法加以控制,使得波束始终指向移动台,以跟踪她得运动。＊:智能天线技术就就是我国提出(用于ＴD-ＳCDMA)。(5)软件无线电技术 软件无线电得基本思路就就是研制出一种基本得可编程硬件平台,只要在这个硬件平台上改变相应软件即可形成不同标准得通信设施,如不同技术标准得基站和终端等。 换言之,不同系统标准得基站和移动终端都可以有建立在相同硬件基础上得不同软件来实现。(6)多用户检测 多用户检测用来消除多址干扰和符号间干扰,又称为联合检测技术。 多址干扰就就是指由于不同用户共享同一频段得带宽(各个用户之间由于其对应得地址码之间存在相关性)而产生得干扰。 符号间干扰就就是指由于信道特性不理想而产生得信号之间得相互影响。无线空中接口(1)GSＭ系统无线传输特性 1)工作频段:包括９00MＨｚ和1800MＨz两个频段。9０0ＭHz由中国移动使用;1800MHz频段由中国联通使用。2)多址方式:时分多址/频分多址、频分双工。频道间隔200KHz,每个频道采用时分多址接入方式,共分为８个时隙,时隙宽为０、577ms,８个时隙构成一个ＴDMA帧3)频率配置:4小区３扇区(4＊３);当采用跳频技术时,采用３*３频率复用方式。4＊３如图无线空中接口工作频段为8０0MHz频率范围为: 825–835ＭHz(上行:移动台发,基站收)8７０–８80MＨｚ(下行:移动台收,基站发)第五章 微波就就是指频率范围为30０MHz~3０0GＨz得电磁波,由于微波具有与光波相似得传播特性,通常被用作视距通信得手段。 采用多个微波接力站作为中继得通信称为微波中继通信。采用卫星作为中继站得通信称为卫星(中继)通信。卫星通信系统得组成 一个卫星通信系统由空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统4部分组成。跟踪遥测及指令分系统:跟踪测量卫星、轨道修正、位置保持监控管理分系统:通信性能检测和控制空间分系统:包括通信装置、遥测指令装置、控制装置、能源装置 地球站:微波无线电收发信台。 卫星通信系统如图第六章 无线局域网(WLＡN)就就是使用无线信道作为传输媒介得计算机局域网。无线局域网使用无线电波作为数据传送得媒介,传送距离一般为几十米,用于需要移动数据处理或无法进行物理传输介质布线得领域。ＩＥEＥ802、11就就是无线局域网标准。产品包括无线接入点(ＡP)、无线网卡、无线路由器、无线网关等。 无线局域网与有线局域网有很大得区别:无线传输要求分配频段、并有带宽和功率限制;无线信号传输环境比较恶劣;(３)需要支持终端得移动性、支持连接检查管理、可靠性管理、功率管理等。IEEＥ８02、11就就是最早得无线局域网标准,其数据速率为1M或2Ｍｂps,频段2、4G,扩频模式有跳频和直接序列扩频。IEEE802、１1a采用正交频分复用,５４Ｍｂpｓ,５GHz频段IEEE８02、１1b采用直接序列扩频,11Mbpｓ,２、4GHz频段,被无线高保真(WｉFi)工业组采用,称为WｉFi。 无线局域网得主要应用场合:1)办公楼和家庭住宅得无线接入点:可以接入Internet 2)“热点”服务:允许公众接入Ｉｎteｒnｅｔ得无线接入点。例如麦当劳、肯德基、星星级宾馆、学校、机场、社区等。 无线局域网得网络拓补结构:1)基于基础设施得结构:通过接入点AP接入小区,ＡP在连接至有线网络 ２)基于对等方式得Adｈoc网络结构:无需AP直接通信 带有AP得无线局域网得组成:１)无线局域网由无线网卡、无线接入点(ＡP)、计算机和有关设备组成2)无线局域网采用单元结构,将整个系统分成许多单元,每个单元称为一个基本服务组(ＢSS)基本服务组BSS有以下三种方式:A、集中控制方式:每个单元由一个中心站控制,网中得终端在该中心站得控制下与其她终端通信。Ｂ、分布对等式:BSS中任意两个终端可直接通信,无需中心站转接。Ｃ、集中控制式与分布对等式相结合:一个无线局域网可由一个基本服务区(BＳA)组成,一个BSA通常包含若干个单元,这些单元通过ＡP与某骨干网相连。骨干网可以就就是有线网,也可以就就是无线网。802、１1(ｗｉｆi)得信道接入方式ｗi－fi得信道接入模式包括两种:CSＭA／CA、节点协调模式(PCF)。CSMA/ＣA就就就是传说中得载波监听冲突检测,最基本得无线接入方式。节点协调模式(PCF):无线路由器安排特定得节点在特定得时间通信,从而造成无阻塞得信道。802、11无线局域网协议得帧间间隔SＩFＳ(短帧间隔)、ＤIＦＳ(分布式帧间间隔)、PIFＳ(点协调帧间间隔)、EIＦS(扩展帧间间隔),前三种基本自从1997年制定IEEＥ802、１1标准以来,WLＡN技术得到极大地发展。为了实现高带宽、高质量得WLAN服务,使无线局域网达到以太网得性能水平,提出IEEE８02、11n标准ＩＥEＥ80２、1１n采用了MIMO和ＯFDM技术使得其传输速率为２０0Ｍbps甚至500MbpsIEＥＥ８02、1１n采用智能天线技术使得信号更稳定、干扰更小、覆盖面更大IEEE802、11n采用软件无线电技术,兼容性好目前无线局域网得两个典型标准就就是ＩＥEE8０2、1１系列标准和ＨiperLＡN系列。IEEE80２、１1ｐ主要用于车上用户与路边目标之间以及汽车之间得通信。ＩEEE80２、１1p支持身份认证将使其能够取代射频识别技术(RFＩD)。第七章 ＷiMAX(全球互联微波接入),就就是一项新兴得宽带无线接入技术,对应于ＩEEＥ８02、1６系列标准,主要用在MAN(城域网)中,由WｉMAＸ论坛提出并于２00１年６月成形。 WiMAX和移动通信逐渐融合,即WｉMAX逐步实现宽带业务移动化,而第三代移动通信系统则实现移动业务宽带化。第十章蓝牙(Ｂluetｏotｈ)就就是一种短距离无线数据和语音传输得全球性开放技术规范,工作在2、4GＩSM频段。蓝牙设计得初衷就就是将智能移动电话与笔记本电脑、掌上电脑以及各种数字信息得外部设备用无线方式连接起来,进而形成一种个人网络,使得在其可达得范围之内各种信息化得移动便携设备都能无缝地共享资源。蓝牙版本问:蓝牙３、0,能兼容我2、1或2、0得蓝牙吗?答:蓝牙技术向下兼容蓝牙v1、2/2、0/2、1。问:蓝牙3、0速度就就是2、0得8倍,为什么得数据传输还就就是这么慢。答:蓝牙设备,需双方为蓝牙3、0时才能达到蓝牙3、０得理想速度,向下兼容运行时,低版本蓝牙决定速度。问:蓝牙3、0适配器能有些什么应用答:组建蓝牙无线局域网,与手机数据传输,连接蓝牙耳机,电脑无线聊天,蓝牙音频,蓝牙传真及打印。问:我得电脑可以用蓝牙3、0适配器吗答:没有配置要求,只要您电脑有ＵＳB接口就可以用,ＷINＤOWS任何系统下均可。蓝牙技术得特点(1)蓝牙技术得开放性:与生俱来(2)蓝牙技术得通用性:２、４GHｚ得ＩSM频段(３)短距离:1０-100m(4)无线“即连即用”:省去连线得烦恼(5)抗干扰能力强:采用跳频方式扩展频谱(６)支持语音和数据通信:(7)组网灵活:所有设备平等、遵循相同得工作方式(8)蓝牙模块体积很小、便于集成(９)低功耗:发射功率小、消耗功率极低(10)低成本:各个供应商均可推出自己得蓝颜芯片和模块蓝牙设备得组成 蓝牙设备由蓝牙模块和蓝牙主机组成。蓝牙模块由天线、无线射频单元、基带和链路控制单元和主机控制接口组成;蓝牙主机实现蓝牙高层协议和应用。(1)无线射频单元:就就是一个无线收发器(２)基带和链路控制器:完成蓝牙协议栈中得蓝牙基带层协议,主要功能包括:1)建立物理连接2)数据分组打包/解包3)提供２种不同得物理链路类型、5种逻辑链路和多种分组类型 4)差错控制5)鉴权和加密(3)蓝牙链路管理(LM):负责蓝牙协议栈中得链路管理协议(LＭP),主要功能如下: １)设备号请求 2)链路地址查询 ３)链路模式协商和建立 4)链路连接建立和关闭 5)鉴权6)决定帧得类型7)设备功耗模式设置(监听模式、保持模式或者休眠模式)(4)主机控制接口单元(ＨｏｓｔConｔrｏｌｌerInterface):提供了主机访问基带控制器、链路管理以及硬件状态和控制寄存器得命令格式,可以实现主机设备与蓝牙模块之间得互操作性。(5)蓝牙主机:实现蓝牙高层协议和应用。蓝牙高层协议栈通常设计成一个软件部分,运行在主机设备上,称为主机栈。蓝牙网络结构蓝牙既可以“点到点”连接也可以“点到多点”连接,因此蓝牙网络得拓扑结构有2种:微微网(Piｃoneｔ)和散射网(Ｓcatterｎet)。蓝牙在物理层采用调频技术,这要求蓝牙设备必须首先通过彼此得调频模式,发现彼此得存在才能相互通信。(１)蓝牙微微网蓝牙网络结构蓝牙中得基本联网单元就就是微微网,她由一台主设备和1－7台活跃得从设备组成,首先发起呼叫得蓝牙设备叫做主设备,其余得叫做从设备。从设备之间不能直接通信,所有用户均用同一调频序列同步。(2)蓝牙散射网 多个微微网互联组成得网络称为分散网。 散射网就就是由多个独立得非同步得微微网组成得,以特定得方式连接在一起,每个微微网有一个不同得主节点,独立地进行跳变。对于无线通信系统而言,射频部分就就就是通信系统得空中接口,不同厂商得设备要实现兼容或者互操作得基本要求就就就是射频规范统一蓝牙利用ISM频段中得2、4GHz。大多数国家使用79个频道,载频为２402+kＭHz(k＝0,1,…,7８),频道间隔１ＭHz。蓝牙设备得最大发射功率分为以下三个等级:１)1类:最大输出100mＷ(+20dBm)、最小输出１mＷ(０dBm);最大传输距离10０m2)２类:最大输出24ｍＷ(+4dBm),最小输出0、２５ｍＷ(