第01课-短距离无限通信技术发展趋势.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本科程的主要内容,短距离无线通信,无线通信概述,无线通信基础知识,网络通信基础知识,常用短距离无线通信协议介绍,蓝牙网络原理,无线局域网络网络原理,无线传感器网络协议,无线通信概述,无线通信发展历史,1896,年，,Marconi,使用,high-power transmitter，,以,长,波,(,波长,1 km wavelength,)收送,Morse code。,（,1909,获得诺贝尔奖）,第一次世界大战，通信技术在监听,科技,(,intercept technology)、,密码学,(cryptography,),等影响当今无线通信,的,领域得到发展。,1915,年，,New York,与,San Francisco,之间完成,Wireless voice transmission。,1920,年，,Marconi,发现短波传输,(wavelength 100m)，,是更有效率的,传输,方式。,无线通信发展历史,1955,年，,FM,的信道间隔由,120KHz,减小到,30KHz,1956,年，,FCC,分配的带宽总共只能支持,44,个信道。,1964,年，,Improved MTS,可以自动搜索频道，全双工,因为,FCC,频率限制，直到,1976,年,纽约只有,545,用户，,3700,个用户等待加入；,在美国全国有,44000,个用户，,20000,个用户等待加入。,怎么办？,无线通信发展历史,信号随距离快速衰落：障碍物越密，衰落越快,1968,年，,AT&T,proposed the cellular concept to the,FCC,(Federal Communications Commission)。,该方法的主要原理是通过频率复用来增加系统容量,图,1-5,大区覆盖与小区覆盖,(a),大区覆盖；,(b),小区覆盖,无线通信发展历史,每个低发射塔只覆盖一小块区域,低发射功率、切换、复用和小区分割,蜂窝系统的频率再用,无线通信发展历史,蜂窝系统将通信区域分割后带来了移动管理的复杂问题。,移动性管理包括两个方面：,即位置管理及切换（,Handoff,）管理。位置管理实际包含两个步骤，即位置登记（更新）及呼叫提供（,Delivery,）。前者要求用户的移动终端周期地向网络提交新的接入点，让网络对用户进行验证及数据库位置更新，后者应完成数据库检索及终端的寻呼。,无线通信发展历史,1982,年，,the European Global System for Mobile Communications(,GSM,)was established。,1994,年，引進,IS-95,code-division multiple access(,CDMA,),技術，,当时约有,1600,万蜂窝电话在使用中,。,最终，基于,CDMA,的,3G,无线体统把声音和数据通信集合到了一起。,无线通信发展历史,发展趋势,数据业务（,P2P,）超过语音业务,宽带无线通信,.,随着无线通信模块规模越来越小,无线通信普及应用,为了增加系统容量，延长工作时间，网络向微蜂窝（,microcell,）甚至（,piconet,）发展。,较之长距离的无线与移动通信网络技术，短距离无线与移动通信网络技术以牺牲通信距离为代价，为用户提供更高的数据传输速率（高达几十上百兆比特每秒）、更低的成本（无需支付通信费用或频谱使用费）和更大的通信范围（不受基站等通信基础设施的限制）,免费频段（,ISM band,）,工业医学用频段（,The industrial,scientific and medical(ISM)radio bands),The ISM bands defined by the ITU-R are(bands in,italics,are subject to local acceptance):,6.7656.795,MHz,(centre frequency 6.780 MHz),13.55313.567 MHz(centre frequency 13.560 MHz),26.95727.283 MHz(centre frequency 27.120 MHz),40.6640.70 MHz(centre frequency 40.68 MHz),433.05434.79 MHz,(centre frequency 433.92 MHz)in,Region 1,902928 MHz(centre frequency 915 MHz)in,Region 2,2.4002.500,GHz,(centre frequency 2.450 GHz),（最常用频段）,5.7255.875 GHz(centre frequency 5.800 GHz),2424.25 GHz(centre frequency 24.125 GHz),6161.5 GHz,(centre frequency 61.25 GHz),122123 GHz,(centre frequency 122.5 GHz),244246 GHz,(centre frequency 245 GHz),三种短距离无线通信技术,无线局域网,蓝牙,无线传感网络,无线局域网,和有线局域网结合以满足覆盖要求,IEEE 802.11,、,IEEE 802.11a,、,IEEE 802.11b,、,IEEE 802.11g,最大数据传输速率为,11Mbps,，最大传输范围,300,米。,无线局域网的应用,竞争优势：大带宽,学校、企业、政府部门和一些企业集团内部,LAN,的延伸,水厂、货场、码头、变电所等工业分布式环境的检测和控制,医院等医疗环境下医疗设备无线接入、病人检测数据的采集，电子病历的使用,仓储等分散环境下货物的管理,蓝牙（,Bluetooth,）,专为设备之间短距离无线数据通信,720 Kbps,10 m,范围,每个微网络由一个,master,和 最多,7,个,slave,组成,Master,安排微网络里所有设备的传输,时分复用,Time Division Multiple Access(,TDMA,),跳频,在,1MHz,频率范围内的,79,信道之间每秒跳,1600,次,蓝牙技术应用,设计初衷是用于取代移动或固定电子设备之间的连接电缆，优势：功耗低、体积小、良好的抗干扰能力,应用于机场环境的旅客移动通知,集装箱或行李跟踪,儿童监护跟踪设备,基于蓝牙的防盗,无线传感器网络（,Zigbee,）,用于低功率无线监控,2.4 Ghz band,250 kbps data rate,IEEE 802.15.4,Chipcon/Ember CC2420,Single-chip 802.15.4 radio transceiver,$5,1.8V supply,consumes 19.7 mA receiving,17.4 mA transmit,Easy to integrate:Open source software drivers,All PHY and encryption in hardware,O-QPSK modulation,“plays nice”with 802.11 and Bluetooth,无线传感器网络应用,优势：体积小，功耗低，协议简单，成本低,监控，定位,主要应用于低速率的应用下,通信距离与通信网络技术的关系,技术分布图,课程内容,基础理论,传输技术基础,信号编码技术,天线与传播,扩频技术,网络基本原理,介质访问,短距离无线通信技术,无线局域网络,蓝牙,无线传感网络,