第8章無線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)

1、2016第8章 無線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)第8章 無線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)8.1寬帶無線寬帶無線8.2 藍(lán)牙藍(lán)牙8.3 移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)8.4無線局域網(wǎng)是由站點(diǎn)（Station，STA）、接入點(diǎn)（Access Point，AP）、獨(dú)立基本服務(wù)組（Independent Basic Service Set，IBSS）、基本服務(wù)組（Basic Service Set，BSS）、分布式系統(tǒng)（Distributed System，DS）、擴(kuò)展服務(wù)組（Expand Service，ESS）6大部分組成。接入點(diǎn)可以理解為用戶無線網(wǎng)絡(luò)的無線交換機(jī)，固定不動(dòng)，它是無線網(wǎng)絡(luò)的核心。它的

2、作用是提供STA和現(xiàn)有骨干網(wǎng)絡(luò)有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)之間的橋接。AP可以接入有線局域網(wǎng)也可以不接入有線局域網(wǎng)，但在多數(shù)時(shí)候AP與有線網(wǎng)絡(luò)相連，以便能為無線用戶提供對有線網(wǎng)絡(luò)的訪問。AP通常由一個(gè)無線輸出口和一個(gè)以太網(wǎng)接口（802.3接口）構(gòu)成，橋接軟件符合802.1d橋接協(xié)議。 IEEE 802.11X系列標(biāo)準(zhǔn)對比表協(xié)議協(xié)議發(fā)布發(fā)布年份年份標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 頻頻 寬寬最最 高高 速速 度度半徑半徑范圍范圍 （室內(nèi)）（室內(nèi)）半徑半徑范圍范圍 （室外）（室外）802.1119972.42.5GHz2Mbit/s802.11a19995.155.35/5.475.725/5.7255.875GHz54Mbit

3、/s約30m約45m802.11b19992.42.5GHz11Mbit/s約30m約100m802.11g20032.42.5GHz54Mbit/s約30m約100m802.11n20092.4GHz or 5GHz600Mbit/s（40MHz*4MIMO）約70m約250m802.11p20095.865.925GHz27Mbit/s約300m約1 000m802.11ac20115GHz867Mbit/s，1.73Gbit/s，3.47Gbit/s，6.93Gbit/s（8MIMO，160MHz）約35m8.2寬帶無線2001年第一個(gè)關(guān)于寬帶無線城域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)年第一個(gè)關(guān)于寬帶無線城域網(wǎng)的

4、標(biāo)準(zhǔn)802.16產(chǎn)生了。產(chǎn)生了。2001年年4月，由業(yè)界領(lǐng)先的通信設(shè)備公司及器件公司共同成月，由業(yè)界領(lǐng)先的通信設(shè)備公司及器件公司共同成立了一個(gè)非贏利組織立了一個(gè)非贏利組織微波接入全球互操作性認(rèn)證聯(lián)盟微波接入全球互操作性認(rèn)證聯(lián)盟（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）。該聯(lián)盟旨在對基于）。該聯(lián)盟旨在對基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)和ETSI HiperMAN標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入產(chǎn)品進(jìn)行一致性和互操作性標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入產(chǎn)品進(jìn)行一致性和互操作性認(rèn)證。由此，業(yè)界說的認(rèn)證。由此，業(yè)界說的WiMAX與與IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)可

5、互換。標(biāo)準(zhǔn)可互換。 802.16802.16協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是按照3 3層結(jié)構(gòu)體系組層結(jié)構(gòu)體系組織織的的： 物理層物理層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 會(huì)聚會(huì)聚層層8.3藍(lán)牙 藍(lán)藍(lán)牙以公元牙以公元1010世紀(jì)一位斯堪的納維亞國王的名字命名。世紀(jì)一位斯堪的納維亞國王的名字命名。發(fā)明藍(lán)牙技術(shù)的是瑞典愛立信公司。發(fā)明藍(lán)牙技術(shù)的是瑞典愛立信公司。19981998年年5 5月，愛立信、月，愛立信、諾基亞、東芝、諾基亞、東芝、IBMIBM和英特爾五家公司經(jīng)過磋商，聯(lián)合成立和英特爾五家公司經(jīng)過磋商，聯(lián)合成立了藍(lán)牙共同利益集團(tuán)（了藍(lán)牙共同利益集團(tuán)（Bluetooth SIGBluetooth SIG）。）。 9

6、999年年7 7月發(fā)布月發(fā)布Bluetooth 1.0Bluetooth 1.0標(biāo)準(zhǔn)。至今加盟藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)。至今加盟藍(lán)牙SIGSIG的公司已達(dá)到的公司已達(dá)到20002000多多個(gè)，藍(lán)牙具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場。個(gè)，藍(lán)牙具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場。 所謂所謂藍(lán)牙藍(lán)牙(Bluetooth)(Bluetooth)技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無線技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無線電技術(shù)，使得現(xiàn)代一些輕易攜帶的移動(dòng)通信設(shè)備和電腦設(shè)備，電技術(shù)，使得現(xiàn)代一些輕易攜帶的移動(dòng)通信設(shè)備和電腦設(shè)備，不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無線上因特網(wǎng)，其實(shí)不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無線上因特網(wǎng)，其實(shí)際應(yīng)用范圍

7、還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽際應(yīng)用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽車等信息家電，組成一個(gè)巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò)。車等信息家電，組成一個(gè)巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的基本單元是微微網(wǎng)，微微網(wǎng)由主設(shè)備（藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的基本單元是微微網(wǎng)，微微網(wǎng)由主設(shè)備（MasterMaster）單元（發(fā)起鏈接的設(shè)備）和從設(shè)備（單元（發(fā)起鏈接的設(shè)備）和從設(shè)備（SlaveSlave）單元）單元構(gòu)成構(gòu)成。 M主設(shè)備，S從設(shè)備 圖8-4 微微網(wǎng) 為了消除限制數(shù)量對通信的影響，同時(shí)提高頻譜的利用為了消除限制數(shù)量對通信的影響，同時(shí)提高頻譜的利用效率，藍(lán)牙允許同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在多個(gè)微微網(wǎng)，這樣效率，藍(lán)牙允許同一

8、區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在多個(gè)微微網(wǎng)，這樣多個(gè)交疊覆蓋的微微網(wǎng)就構(gòu)成一個(gè)分布式散射多個(gè)交疊覆蓋的微微網(wǎng)就構(gòu)成一個(gè)分布式散射網(wǎng)網(wǎng)。圖8-5 散射網(wǎng)1藍(lán)牙外設(shè)藍(lán)牙外設(shè)2文件傳輸文件傳輸3傳真服務(wù)傳真服務(wù)4藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)5撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)6語音數(shù)據(jù)語音數(shù)據(jù)7汽車電子汽車電子8工業(yè)控制工業(yè)控制8.4移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是一種沒有有線基礎(chǔ)設(shè)施支持的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是一種沒有有線基礎(chǔ)設(shè)施支持的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)均由移動(dòng)主機(jī)構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)均由移動(dòng)主機(jī)構(gòu)成。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)推進(jìn)了人們實(shí)現(xiàn)在任意環(huán)境下的自由通網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)推進(jìn)了人們實(shí)現(xiàn)在任意環(huán)境下的自由通信的進(jìn)程，同時(shí)它也為軍事通信、災(zāi)難救助、科學(xué)信的

9、進(jìn)程，同時(shí)它也為軍事通信、災(zāi)難救助、科學(xué)考察、臨時(shí)通信等提供了有效的解決方案。自組織考察、臨時(shí)通信等提供了有效的解決方案。自組織網(wǎng)絡(luò)已被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信技術(shù)的核心組成部分網(wǎng)絡(luò)已被認(rèn)為是未來移動(dòng)通信技術(shù)的核心組成部分之一，其自身的獨(dú)特性，賦予它巨大的發(fā)展前景之一，其自身的獨(dú)特性，賦予它巨大的發(fā)展前景。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)是由一組帶有無線通信收發(fā)裝置的（移動(dòng)）終端結(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)多跳的臨時(shí)性自治系統(tǒng)。每個(gè)每個(gè)(移動(dòng)移動(dòng))終端同時(shí)具有路由器和主機(jī)兩種終端同時(shí)具有路由器和主機(jī)兩種功能：作為主機(jī)，終端需要運(yùn)行面向用戶的功能：作為主機(jī)，終端需要運(yùn)行面向用戶的應(yīng)用程序；作為路由器，終端需要運(yùn)行相應(yīng)應(yīng)用程序；作為路

10、由器，終端需要運(yùn)行相應(yīng)的路由協(xié)議的路由協(xié)議節(jié)點(diǎn)間路由通常由多跳節(jié)點(diǎn)間路由通常由多跳(Hop)組成組成不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，可以在任何地方、任不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，可以在任何地方、任何地點(diǎn)快速構(gòu)建何地點(diǎn)快速構(gòu)建獨(dú)立組網(wǎng)獨(dú)立組網(wǎng)不需要任何預(yù)先網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不需要任何預(yù)先網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施動(dòng)態(tài)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)/開機(jī)開機(jī)/關(guān)機(jī)關(guān)機(jī)節(jié)點(diǎn)無線發(fā)送功率變化、無線信道干擾或者地節(jié)點(diǎn)無線發(fā)送功率變化、無線信道干擾或者地形等因素影響形等因素影響自組織自組織無控制中心無控制中心節(jié)點(diǎn)故障不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間通過無線連接形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)可能發(fā)生變化，而且變化的方式和速度可能都是無法

11、預(yù)測的多跳路由多跳路由接收端和發(fā)送端可使用比接收端和發(fā)送端可使用比兩者直接通信小得多的功兩者直接通信小得多的功率進(jìn)行通信，因此節(jié)省了率進(jìn)行通信，因此節(jié)省了能量消耗能量消耗通過中間節(jié)點(diǎn)參與分組轉(zhuǎn)通過中間節(jié)點(diǎn)參與分組轉(zhuǎn)發(fā)，能夠有效降低對無線發(fā)，能夠有效降低對無線傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)難度和成傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)難度和成本，同時(shí)擴(kuò)大了自組織網(wǎng)本，同時(shí)擴(kuò)大了自組織網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍絡(luò)的覆蓋范圍特殊的無線信道特征特殊的無線信道特征無線信道提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬比有線信道低得多無線信道提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬比有線信道低得多競爭無線共享信道產(chǎn)生碰撞競爭無線共享信道產(chǎn)生碰撞信號(hào)衰落、噪聲干擾以及信道之間的干擾等信號(hào)衰落、噪聲干擾以及信道之間的干擾等終端的局限性終端的局限性能量、存儲(chǔ)、計(jì)算等資源受限安全性差安全性差無線鏈路的開放性無線鏈路的開放性移動(dòng)性導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)之間信任關(guān)系的變化移動(dòng)性導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)之間信任關(guān)系的變化可擴(kuò)展性不強(qiáng)可擴(kuò)展性不強(qiáng)節(jié)點(diǎn)之間的相互干擾造成網(wǎng)絡(luò)容量下降節(jié)點(diǎn)之間的相互干擾造成網(wǎng)絡(luò)容量下降各節(jié)點(diǎn)吞吐量隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總數(shù)的增加而下降各節(jié)點(diǎn)吞吐量隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總數(shù)的增加而下降存在單向無線信道存在單向無線信道終端發(fā)射功率的不同及