物聯(lián)網(wǎng)概論模塊4

模塊4通過(guò)智能家居認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)人民郵電出版社目錄CONTENTS1智能家居2有線(xiàn)接入網(wǎng)3無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)4移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)5量子通信思維導(dǎo)圖學(xué)習(xí)目標(biāo)了解無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的特點(diǎn)。了解藍(lán)牙技術(shù)和ZigBee技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。掌握移動(dòng)通信技術(shù)的基本概念。了解各類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。知識(shí)目標(biāo)能識(shí)別與物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)相關(guān)的設(shè)備。掌握藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)網(wǎng)絡(luò)連接方式。能對(duì)常用的藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行配置與連接。能搭建基于ZigBee技術(shù)的開(kāi)發(fā)環(huán)境、創(chuàng)建工程、編寫(xiě)簡(jiǎn)單代碼并使用仿真器對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試、下載。技能目標(biāo)能理解物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的分類(lèi)與各種通信技術(shù)特點(diǎn)，能根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)。能洞察物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)需求及其發(fā)展動(dòng)態(tài)，掌握物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。掌握各類(lèi)接入技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的應(yīng)用。素質(zhì)目標(biāo)01PARTONE智能家居情景導(dǎo)入智能家電、網(wǎng)絡(luò)家居家居管理、家居安全……“智能家居”（1）什么是智能家居？（2）智能家居涉及哪些方面的功能？“智能家居”思考1.1智能家居概述1.1智能家居概述智能家居：利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、綜合布線(xiàn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)、云計(jì)算平臺(tái)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成連接到一起，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境，為用戶(hù)提供個(gè)性化生活服務(wù)。

1.2基本內(nèi)涵一方面，智能家居將讓用戶(hù)有更方便的手段來(lái)管理家庭設(shè)備，比如，通過(guò)無(wú)線(xiàn)遙控器、電話(huà)、互聯(lián)網(wǎng)或者語(yǔ)音識(shí)別控制家用設(shè)備，更可以執(zhí)行場(chǎng)景操作，使多個(gè)設(shè)備形成聯(lián)動(dòng)；另一方面，智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊，不需要用戶(hù)指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動(dòng)運(yùn)行，從而給用戶(hù)帶來(lái)最大程度的高效、便利、舒適與安全。1.3智能家居系統(tǒng)組成智能家居系統(tǒng)包含的主要子系統(tǒng)有：家居布線(xiàn)系統(tǒng)家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)智能家居（中央）控制管理系統(tǒng)家居照明控制系統(tǒng)家庭安防系統(tǒng)背景音樂(lè)系統(tǒng)家庭影院與多媒體系統(tǒng)家庭環(huán)境控制系統(tǒng)1.4智能家居主要內(nèi)容1.家庭自動(dòng)化通過(guò)微處理技術(shù)控制家電（如照明、安保、空調(diào)等）。2.家庭網(wǎng)絡(luò)連接家庭中的設(shè)備（PC、家電、安防）與互聯(lián)網(wǎng)。連接方式：有線(xiàn)（電力線(xiàn)、雙絞線(xiàn)）與無(wú)線(xiàn)（Wi-Fi、射頻）。3.網(wǎng)絡(luò)家電通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的智能家電（如冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等）。4.信息家電帶有PC功能且可聯(lián)網(wǎng)的家電（如機(jī)頂盒、WebTV、互聯(lián)網(wǎng)電話(huà)）。1.5智能家電之智能冰箱食品管理功能物聯(lián)云服務(wù)功能冰箱控制系統(tǒng)娛樂(lè)功能1.5智能家電之智能冰箱智能冰箱的系統(tǒng)組成

1.6全屋智能家居拓展知識(shí)：未來(lái)智能家居中最炫的10種“黑科技”懸浮產(chǎn)品：結(jié)合磁懸浮和無(wú)線(xiàn)充電，產(chǎn)品如Flyte燈泡可懸浮并緩慢旋轉(zhuǎn)，創(chuàng)造未來(lái)感和美學(xué)。環(huán)保屋頂：特斯拉太陽(yáng)能瓦片，產(chǎn)生和存儲(chǔ)電能，推動(dòng)綠色環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展。智能魔鏡：具備AI私教、健康檢測(cè)、自拍和AR化妝等功能的健身鏡，智能化提升生活質(zhì)量。智能鬧鐘：通過(guò)監(jiān)測(cè)睡眠環(huán)境，智能鬧鐘根據(jù)最佳時(shí)機(jī)叫醒用戶(hù)，避免起床氣。全能家電控制：智能系統(tǒng)如海爾U-home，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)控制家中所有設(shè)備，提供遠(yuǎn)程智能管理。智能廚房：自動(dòng)化烹飪機(jī)器人和智能廚房桌面，提升烹飪效率并提供互動(dòng)性與娛樂(lè)性。人體感應(yīng)家具：可調(diào)節(jié)沙發(fā)和床，通過(guò)智能控制根據(jù)用戶(hù)需求調(diào)節(jié)舒適度和功能。智能安保攝像頭：?？低暤劝卜喇a(chǎn)品能智能識(shí)別人、動(dòng)物和車(chē)輛，提升家居安全性。智能煙霧報(bào)警器：Halo智能煙霧報(bào)警器可識(shí)別煙霧類(lèi)型并預(yù)警災(zāi)難，如龍卷風(fēng)，確保家庭安全。智能門(mén)鎖：多重開(kāi)鎖方式（如指紋、臉識(shí)別、NFC），支持遠(yuǎn)程控制，提升安全和便利。02PARTTWO有線(xiàn)接入網(wǎng)情景導(dǎo)入（1）這個(gè)設(shè)備的核心功能是什么？為什么需要它來(lái)連接互聯(lián)網(wǎng)？（2）當(dāng)年上網(wǎng)的速度是多少？現(xiàn)在上網(wǎng)的速度是多少？20年前電話(huà)撥號(hào)上網(wǎng)思考現(xiàn)在光纖上網(wǎng)用戶(hù)使用接入網(wǎng)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)的數(shù)據(jù)在核心網(wǎng)上被高速地傳遞和轉(zhuǎn)發(fā)。就好像立交橋一樣，接入網(wǎng)是立交橋的引橋或者盤(pán)橋的匝道，用戶(hù)通過(guò)接入網(wǎng)上立交橋，而核心網(wǎng)是立交橋上的主干道，如圖所示。這種網(wǎng)絡(luò)劃分方式稱(chēng)為“水平方向”上的劃分，在水平方向上，接入網(wǎng)位于用戶(hù)駐地網(wǎng)和核心網(wǎng)之間，是整個(gè)公用網(wǎng)的邊緣部分，是公用網(wǎng)中與用戶(hù)距離最近的一部分，負(fù)責(zé)使用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接，將廣大用戶(hù)一級(jí)級(jí)匯接到核心網(wǎng)中，常被形象地稱(chēng)作通信網(wǎng)的“最后一公里”。水平方向上接入網(wǎng)在電信網(wǎng)的位置2.1

有線(xiàn)接入網(wǎng)概述有線(xiàn)接入網(wǎng)是一種通過(guò)有線(xiàn)方式將計(jì)算機(jī)、終端設(shè)備或家庭網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。根據(jù)距離用戶(hù)的遠(yuǎn)近，通信網(wǎng)可以劃分為公用網(wǎng)和用戶(hù)駐地網(wǎng)兩部分。公用電信網(wǎng)又可以劃分為接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。公用網(wǎng)離用戶(hù)相對(duì)較遠(yuǎn)，物權(quán)歸通信運(yùn)營(yíng)商或內(nèi)容服務(wù)商所有，包含所有屬于運(yùn)營(yíng)商或服務(wù)商的、用于完成用戶(hù)間通信的機(jī)線(xiàn)設(shè)備。核心網(wǎng)顧名思義就是通信網(wǎng)絡(luò)的核心，是數(shù)據(jù)交換、轉(zhuǎn)發(fā)、接續(xù)和路由的網(wǎng)絡(luò)部分。用戶(hù)駐地網(wǎng)靠近用戶(hù)，通常是指一棟樓房?jī)?nèi)完成用戶(hù)通信和控制功能的用戶(hù)駐地布線(xiàn)系統(tǒng)，物權(quán)屬用戶(hù)所有。不同類(lèi)型的有線(xiàn)接入網(wǎng)使用不同的傳輸介質(zhì)，如銅線(xiàn)（如雙絞線(xiàn)和同軸電纜）或光纖。2.1

有線(xiàn)接入網(wǎng)概述數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)（DigitalSubscriberLine，DSL）的概念于20世紀(jì)80年代末期提出，是一種以銅制電話(huà)雙絞線(xiàn)為傳輸介質(zhì)的接入傳輸技術(shù)，可以允許語(yǔ)音信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)在一條電話(huà)線(xiàn)上傳輸。DSL接入網(wǎng)示意圖2.2銅線(xiàn)接入技術(shù)（DSL）銅線(xiàn)接入技術(shù)就是用家里電話(huà)線(xiàn)（那根不起眼的“雙絞線(xiàn)”）來(lái)連接網(wǎng)絡(luò)的一種方式。想象你家有一條“高速路”，它之前只允許語(yǔ)音電話(huà)“汽車(chē)”跑，但后來(lái)技術(shù)人員聰明地在這條高速上劃分了車(chē)道，讓“數(shù)據(jù)”也能跑起來(lái)。這條“老路”不需要翻新，但通過(guò)一些“黑科技”（信號(hào)編碼和調(diào)制），就能跑出新用途。與最初的撥號(hào)接入相比，采用DSL技術(shù)可在開(kāi)通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時(shí)不影響語(yǔ)音業(yè)務(wù)，用戶(hù)能在打電話(huà)的同時(shí)上網(wǎng)

2.2.1銅線(xiàn)接入技術(shù)（DSL）DSL的工作原理假設(shè)你家住在小區(qū)，只有一條老舊的小區(qū)公路（電話(huà)線(xiàn)）。一開(kāi)始，這條路只能跑郵政車(chē)（語(yǔ)音電話(huà)），送信很慢也很單調(diào)。后來(lái)有人給這條路設(shè)計(jì)了兩種車(chē)道：慢車(chē)道：依然跑郵政車(chē)（語(yǔ)音信號(hào)）。快車(chē)道：新增跑快遞車(chē)（數(shù)據(jù)信號(hào)，比如上網(wǎng)）。這就是DSL技術(shù)的核心，它通過(guò)分頻技術(shù)，讓語(yǔ)音和數(shù)據(jù)可以“和平共處”在同一根線(xiàn)里跑，各不干擾。為什么DSL技術(shù)很“香”？省錢(qián)：不用換路（不用重新鋪線(xiàn)），直接用已有的電話(huà)線(xiàn)。效率高：不僅能打電話(huà)，還能同時(shí)上網(wǎng)，兩不耽誤。解決“最后一公里”問(wèn)題：比如你家離網(wǎng)絡(luò)公司的“大站點(diǎn)”有點(diǎn)遠(yuǎn)，DSL就相當(dāng)于修了一條從小區(qū)到你家門(mén)口的專(zhuān)屬“網(wǎng)路”。對(duì)稱(chēng)DSL技術(shù)主要有高比特率數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)（HDSL）、對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)（SDSL）、多虛擬線(xiàn)（MVL）及因特網(wǎng)數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)（IDSL）等幾種。兩條車(chē)道寬度一樣，來(lái)回跑車(chē)都很順暢非對(duì)稱(chēng)DSL技術(shù)適用于對(duì)雙向帶寬要求不一致的應(yīng)用，如Web瀏覽、多媒體點(diǎn)播及信息發(fā)布等，非對(duì)稱(chēng)DSL技術(shù)主要有ADSL、速率自適應(yīng)數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)（RADSL）及甚高比特率數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)（VDSL）。下行車(chē)道（下載）特別寬，上行車(chē)道（上傳）窄一些。2.2.2銅線(xiàn)接入技術(shù)（DSL）——分類(lèi)技術(shù)名稱(chēng)傳輸方式最高上行速率/(Mbit/s)最高下行速率/(Mbit/s)最大傳輸距離/km傳輸介質(zhì)HDSL對(duì)稱(chēng)2.322.3251～3對(duì)雙絞線(xiàn)SDSL對(duì)稱(chēng)2.322.3231對(duì)雙絞線(xiàn)ADSL非對(duì)稱(chēng)1851對(duì)雙絞線(xiàn)RADSL非對(duì)稱(chēng)1125.51對(duì)雙絞線(xiàn)VDSL非對(duì)稱(chēng)2.35621對(duì)雙絞線(xiàn)撥號(hào)上網(wǎng)技術(shù)（Dial-UpInternetAccess）是最早用于連接互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)之一，它依賴(lài)于傳統(tǒng)的電話(huà)線(xiàn)，通過(guò)模擬調(diào)制解調(diào)器（Modem）將計(jì)算機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電話(huà)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

1.撥號(hào)上網(wǎng)的工作原理?yè)芴?hào)上網(wǎng)的核心是調(diào)制解調(diào)器，它將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)和電話(huà)線(xiàn)使用的模擬信號(hào)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。用戶(hù)的調(diào)制解調(diào)器撥打一個(gè)特定的電話(huà)號(hào)碼，與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）的服務(wù)器進(jìn)行通信。調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)，通過(guò)電話(huà)線(xiàn)傳輸?shù)絀SP的設(shè)備。ISP的設(shè)備再將模擬信號(hào)解調(diào)成數(shù)字信號(hào)，發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。2.3撥號(hào)上網(wǎng)技術(shù)概述2.撥號(hào)上網(wǎng)的主要特點(diǎn)慢速數(shù)據(jù)傳輸：撥號(hào)上網(wǎng)的最高速度為56Kbps（千比特每秒），實(shí)際速度往往更低。只能滿(mǎn)足基礎(chǔ)的網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電子郵件等簡(jiǎn)單操作。占用電話(huà)線(xiàn)路：上網(wǎng)期間，電話(huà)線(xiàn)被占用，無(wú)法同時(shí)接打電話(huà)。如有人撥打電話(huà)，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)連接中斷。點(diǎn)到點(diǎn)的連接：每次上網(wǎng)都需要重新?lián)芴?hào)建立連接，無(wú)法實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接。按時(shí)計(jì)費(fèi)：用戶(hù)通常按使用時(shí)間收費(fèi)（如每小時(shí)8元），而不是按數(shù)據(jù)流量收費(fèi)。3.撥號(hào)上網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)低成本：無(wú)需鋪設(shè)新線(xiàn)路，直接利用現(xiàn)有的電話(huà)網(wǎng)絡(luò)。普及范圍廣：因?yàn)殡娫?huà)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)普及到大多數(shù)家庭和機(jī)構(gòu)，撥號(hào)上網(wǎng)幾乎可以覆蓋所有地方。4.撥號(hào)上網(wǎng)的局限性速度慢、占用電話(huà)線(xiàn)、不穩(wěn)定性、安全性差5.撥號(hào)上網(wǎng)的歷史地位互聯(lián)網(wǎng)的啟蒙者：撥號(hào)上網(wǎng)是許多人接觸互聯(lián)網(wǎng)的起點(diǎn)，雖然速度慢，但讓全球開(kāi)始進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。時(shí)代的過(guò)渡技術(shù)：撥號(hào)上網(wǎng)逐漸被DSL、光纖和無(wú)線(xiàn)技術(shù)取代，但它為現(xiàn)代寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展鋪平了道路。2.3撥號(hào)上網(wǎng)技術(shù)概述2.3銅線(xiàn)接入技術(shù)（DSL）——撥號(hào)上網(wǎng)與DSL的對(duì)比特性撥號(hào)上網(wǎng)DSL技術(shù)速度最高56Kbps高達(dá)56Mbps（VDSL）是否占用電話(huà)線(xiàn)占用，無(wú)法同時(shí)通話(huà)不占用，可以同時(shí)通話(huà)和上網(wǎng)連接方式每次撥號(hào)建立連接永久在線(xiàn)穩(wěn)定性受電話(huà)線(xiàn)路干擾影響較大穩(wěn)定性更高，傳輸距離遠(yuǎn)費(fèi)用按時(shí)計(jì)費(fèi)，費(fèi)用較低按月計(jì)費(fèi)，費(fèi)用相對(duì)較高

ADSL是一種利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)電話(huà)線(xiàn)路高速傳輸數(shù)字信息的技術(shù)，其上行速率和下行速率不相等。ADSL下行速率接近8Mbit/s，上行速率接近1Mbit/s，并且在同一對(duì)雙絞線(xiàn)上可以同時(shí)傳輸傳統(tǒng)的模擬語(yǔ)音信號(hào)。采用非對(duì)稱(chēng)傳輸模式的主要原因有兩個(gè)：一是在目前的DSL應(yīng)用中，大多用戶(hù)從主干網(wǎng)絡(luò)大量獲取數(shù)據(jù)，而發(fā)送出去的數(shù)據(jù)卻少得多；二是非對(duì)稱(chēng)傳輸可以大大減小近端串?dāng)_。ADSL具有較好的速率自適應(yīng)性和抗干擾能力，可以根據(jù)線(xiàn)路狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)到一個(gè)合理的速率上。

ADSL的數(shù)據(jù)傳輸速率與傳輸距離的關(guān)系是：傳輸距離越遠(yuǎn)，衰減越大，數(shù)據(jù)傳輸速率越低。但傳輸距離與衰減并非線(xiàn)性關(guān)系。2.4

ADSL接入技術(shù)概述ADSL是在現(xiàn)有雙絞線(xiàn)上傳送高速非對(duì)稱(chēng)數(shù)字信號(hào)的一種新技術(shù)，只需在雙絞線(xiàn)兩側(cè)各裝一個(gè)ADSL收發(fā)機(jī)（一種專(zhuān)用的調(diào)制解調(diào)器，用戶(hù)端為ATU-R，即用戶(hù)端貓，局端為ATU-C，也稱(chēng)為DSLAM，即局端貓），即可迅速提供高速數(shù)字通道。ADSL接入系統(tǒng)由局端設(shè)備和用戶(hù)端設(shè)備組成。用戶(hù)端設(shè)備包括用戶(hù)ADSLModem即ATU-R用戶(hù)端收發(fā)模塊和用戶(hù)端分離器，局端設(shè)備包括在中心機(jī)房的ADSLModem，即ATU-C局端收發(fā)模塊DSL接入多路復(fù)用器DSLAM和局端分離器。2.4

ADSL接入技術(shù)概述ADSL接入技術(shù)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。（1）充分利用現(xiàn)有銅線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)及帶寬，只要在用戶(hù)線(xiàn)路兩端加裝ADSL設(shè)備即可，方便、靈活、時(shí)間短、系統(tǒng)投資小。（2）同時(shí)提供普通電話(huà)業(yè)務(wù)、數(shù)字通路（PC）、高速遠(yuǎn)程接收（電視和電話(huà)頻道）。（3）使用高于3kHz的頻帶傳輸數(shù)字信號(hào)。（4）使用高性能的離散多音頻調(diào)制（DiscreteMulti-ToneModulation，DMT）編碼技術(shù)。（5）使用頻分多路復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplexing，F(xiàn)DM）和回波抵消混合技術(shù)。（6）使用分路器（Splitter）信號(hào)分離技術(shù)。2.4

ADSL接入技術(shù)特點(diǎn)

VDSL是一種數(shù)據(jù)傳輸速率更高、速率配置更靈活的銅線(xiàn)傳輸技術(shù)，通過(guò)高效信號(hào)調(diào)制技術(shù)，可在一對(duì)雙絞線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)的全業(yè)務(wù)傳輸。

使用VDSL系統(tǒng)，普通模擬電話(huà)線(xiàn)不需要改動(dòng)（上半部分），圖像信號(hào)由局端的數(shù)字終端圖像接口經(jīng)光纖傳輸給遠(yuǎn)端。VDSL的傳輸速率大大高于ADSL和Modem（調(diào)制解調(diào)器），它可以大大提高互聯(lián)網(wǎng)的接入速度，并可用來(lái)開(kāi)展視頻信息服務(wù)。2.5

VDSL接入技術(shù)概述VDSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

VDSL所采用的技術(shù)在很大程度上與ADSL類(lèi)似。不同的是，ADSL必須面對(duì)更高的動(dòng)態(tài)范圍要求，而VDSL相對(duì)簡(jiǎn)單；VDSL的開(kāi)銷(xiāo)和功耗都比ADSL?。挥脩?hù)方的VDSL單元需要完成物理層介質(zhì)訪問(wèn)（接入）控制及上行數(shù)據(jù)復(fù)用功能。

VDSL的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。（1）高速傳輸。VDSL技術(shù)是xDSL技術(shù)中最快的一種。下行數(shù)據(jù)的速率理論上可達(dá)到56Mbit/s，上行數(shù)據(jù)的速率為1.5M~2.3Mbit/s。（2）互不干擾。VDSL數(shù)據(jù)信號(hào)和電話(huà)音頻信號(hào)以頻分復(fù)用原理調(diào)制于各自頻段，互不干擾。上網(wǎng)的同時(shí)可以撥打或接聽(tīng)電話(huà)，避免了撥號(hào)上網(wǎng)時(shí)不能使用電話(huà)的煩惱。（3）獨(dú)享帶寬。VDSL利用我國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商深入千家萬(wàn)戶(hù)的電話(huà)網(wǎng)絡(luò)，先天形成星形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造，骨干網(wǎng)絡(luò)采用我國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商遍布全國(guó)的光纖傳輸，用戶(hù)可獨(dú)享10Mbit/s帶寬，信息傳遞快速、可靠、安全。（4）價(jià)格實(shí)惠。VDSL業(yè)務(wù)上網(wǎng)資費(fèi)構(gòu)成為基本月租費(fèi)和信息費(fèi)之和，不需要再支付上網(wǎng)通信費(fèi)。2.5

VDSL接入技術(shù)概述2000年代初期：

在光纖接入（FTTH）尚未普及之前，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通等運(yùn)營(yíng)商曾大規(guī)模使用DSL技術(shù)（包括ADSL和VDSL），以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)更高寬帶速率的需求。過(guò)渡性技術(shù)：

隨著寬帶需求從低速逐步提升到高速，VDSL作為電話(huà)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)升級(jí)，用于從ADSL逐步過(guò)渡到光纖接入。大約在2005年至2010年間，VDSL被廣泛部署，尤其是在一些城市化程度較高、用戶(hù)集中、電話(huà)線(xiàn)質(zhì)量較好的地區(qū)。VDSL的逐步退出：原因：光纖接入普及，自2010年后，中國(guó)開(kāi)始大規(guī)模推進(jìn)光纖到戶(hù)（FTTH），使得VDSL逐漸被淘汰。雖然VDSL可以利用現(xiàn)有的銅線(xiàn)資源，但對(duì)線(xiàn)路質(zhì)量要求較高，且傳輸距離有限（通常不超過(guò)2公里），因此不如光纖適用范圍廣。2.5

VDSL接入技術(shù)概述——VDSL在中國(guó)的應(yīng)用背景光纖通信是現(xiàn)代通信的一次革命性飛躍。光纖是社會(huì)信息化的“神經(jīng)”。我國(guó)光纖通信技術(shù)全球領(lǐng)先：全國(guó)通信網(wǎng)光纖化率超80%。光纖光纜年產(chǎn)量占全球一半以上。2.6

光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述2.6

光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基本概念1.光網(wǎng)絡(luò)的定義光網(wǎng)絡(luò)是利用光纖傳輸光信號(hào)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)。它通過(guò)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，利用光纖傳輸?shù)浇邮斩?，再轉(zhuǎn)換回電信號(hào)。2.光纖是什么光纖是一種細(xì)長(zhǎng)的透明材料（通常是玻璃或塑料），能夠通過(guò)反射將光信號(hào)在其中傳輸。它是光網(wǎng)絡(luò)的主要傳輸媒介。3.光纖通信與傳統(tǒng)通信的區(qū)別光纖通信使用光信號(hào)，而傳統(tǒng)的銅線(xiàn)通信使用電信號(hào)。光信號(hào)能夠以更高的速度傳輸更遠(yuǎn)的距離，且不受電磁干擾。4.光信號(hào)的傳輸過(guò)程在光纖通信中，電信號(hào)首先轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸。到達(dá)接收端后，光信號(hào)被轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，再處理成原始信息。2.6

光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及光纖類(lèi)型光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)高速傳輸：光纖提供更高的帶寬，支持更快速的數(shù)據(jù)傳輸。長(zhǎng)距離傳輸：光纖信號(hào)衰減低，支持更遠(yuǎn)的傳輸距離?？垢蓴_能力強(qiáng)：不受電磁干擾，保證信號(hào)穩(wěn)定。安全性高：光信號(hào)難以竊聽(tīng)，確保數(shù)據(jù)安全。低能耗：光纖傳輸幾乎沒(méi)有能量損耗，更加節(jié)能。光纖的類(lèi)型單模光纖（SMF）特點(diǎn)：核心直徑?。?-10微米），傳輸單一模式信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：長(zhǎng)距離、低損耗、適合遠(yuǎn)程通信。應(yīng)用：遠(yuǎn)程通信、互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)。多模光纖（MMF）特點(diǎn)：核心直徑較大（50-100微米），傳輸多路徑信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：成本低、安裝方便、適合短距離傳輸。應(yīng)用：局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心。光纖從最初的理論概念到真正實(shí)現(xiàn)光通信前后經(jīng)歷了100多年的時(shí)間。1842年，瑞士物理學(xué)家讓·丹尼爾·科拉頓（Jean-DanielColladon）演示了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，在裝滿(mǎn)水的木桶上鉆個(gè)孔，然后用燈從桶上邊把水照亮，結(jié)果放光的水會(huì)從水桶的小孔里流出來(lái)，水流彎曲，光線(xiàn)也跟著彎曲。通過(guò)該現(xiàn)象，可以依靠光折射現(xiàn)象來(lái)引導(dǎo)光線(xiàn)的理論被指出。1887年，英國(guó)科學(xué)家查爾斯·弗農(nóng)·波伊斯（CharlesVernonBoys）在實(shí)驗(yàn)室里拉出了第一條光纖。他先將玻璃棒加熱，再用弓箭將玻璃棒射出，弓箭帶動(dòng)熱玻璃在實(shí)驗(yàn)室里拉出了一道長(zhǎng)長(zhǎng)的玻璃纖維。20世紀(jì)60年代初期，華裔物理學(xué)家、教育家高琨提出了利用光纖進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，由此奠定了現(xiàn)代光纖通信的基礎(chǔ)。同時(shí)他提出的利用石英玻璃制成的光纖應(yīng)用越來(lái)越廣泛，全世界掀起了一場(chǎng)光纖通信的革命。1970年，美國(guó)康寧公司研制出可用于通信的光纖。1976年世界第一條民用的光纖通信線(xiàn)路在美國(guó)華盛頓到亞特蘭大間開(kāi)通?！爸袊?guó)光纖之父”——中國(guó)工程院院士趙梓森。1977年，趙梓森和研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)近3年的努力，在無(wú)比簡(jiǎn)陋的條件下研制出了中國(guó)第一根實(shí)用型光纖，隨后倡議并支撐建立起“武漢·中國(guó)光谷”這個(gè)全球最大的光電子產(chǎn)品研產(chǎn)基地。1982年12月31日，我國(guó)光纖通信的第一個(gè)實(shí)用化系統(tǒng)——“八二工程”按期全線(xiàn)開(kāi)通，并正式進(jìn)入武漢市市話(huà)網(wǎng)，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入光纖數(shù)字化通信時(shí)代。伴隨技術(shù)不斷成熟，現(xiàn)在單根光導(dǎo)纖維的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)幾Gbit/s。在光纖基礎(chǔ)上，由幾層保護(hù)結(jié)構(gòu)包覆后形成的光纜，其傳遞信息的速度可超100TB/s，使人們真正感覺(jué)到光纖通信巨大的優(yōu)越性。2.6

光纖通信發(fā)展2.6

光纖通信原理視頻講解2.6光纖通信系統(tǒng)組成主要組成部分：電端機(jī)光端機(jī)（光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)）光中繼器光纜傳輸線(xiàn)路三大功能模塊：光發(fā)送（電光轉(zhuǎn)換）光傳輸（光信號(hào)傳輸）光接收（光電轉(zhuǎn)換）基本過(guò)程：數(shù)字信號(hào)通過(guò)激光器發(fā)送光信號(hào)。光纖傳輸信號(hào)至接收端。接收端完成光信號(hào)的檢測(cè)和還原。2.6光接入網(wǎng)的類(lèi)型光接入網(wǎng)（OpticalAccessNetwork）是指在接入網(wǎng)中使用光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)實(shí)現(xiàn)，光接入網(wǎng)通常分為以下幾種類(lèi)型：1.混合光纖/雙絞線(xiàn)銅纜接入網(wǎng)（HFC）原理：將光纖與傳統(tǒng)的雙絞線(xiàn)銅纜結(jié)合使用，充分利用光纖的高帶寬和銅纜的普及性。典型應(yīng)用：適用于住宅區(qū)、商業(yè)大樓等用戶(hù)密集的區(qū)域。分類(lèi)：FTTC（光纖到路邊）：光纖到達(dá)距離用戶(hù)較近的路邊，通過(guò)銅纜與用戶(hù)連接。適用于高密度居民區(qū)。FTTB（光纖到大樓）：光纖接入大樓，樓內(nèi)使用銅線(xiàn)或同軸電纜進(jìn)行分配。適用于現(xiàn)代化智能大樓。FTTZ（光纖到居民區(qū)）：光纖到達(dá)居民區(qū)的交接箱，再通過(guò)銅線(xiàn)連接到用戶(hù)。適用于分散的居民區(qū)。FTTR（光纖到遠(yuǎn)端模塊）：光纖通過(guò)遠(yuǎn)端模塊更接近用戶(hù)，提升傳輸性能，適用于大規(guī)模用戶(hù)區(qū)。2.6光接入網(wǎng)的類(lèi)型2.混合光纖/同軸電纜接入網(wǎng)（HFC）原理：將光纖鋪設(shè)到用戶(hù)小區(qū)，通過(guò)同軸電纜連接到用戶(hù)設(shè)備。特點(diǎn)：同軸電纜網(wǎng)絡(luò)可為多個(gè)用戶(hù)提供電視、電話(huà)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，是有線(xiàn)電視的升級(jí)版。優(yōu)勢(shì)：容量大，靈活性強(qiáng)，適合于用戶(hù)密集的區(qū)域。適用場(chǎng)景：廣泛應(yīng)用于有線(xiàn)電視系統(tǒng)的升級(jí)，支持廣播電視、互聯(lián)網(wǎng)和電話(huà)服務(wù)。3.純光纖接入網(wǎng)（FTTH/FTTO）原理：光纖直接連接到用戶(hù)家中或辦公室，不涉及其他傳輸媒介。典型應(yīng)用：適合對(duì)帶寬需求極高的家庭或企業(yè)用戶(hù)，提供全光網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。分類(lèi)：FTTH（光纖到戶(hù)）：光纖直接接入家庭用戶(hù)，確保高速、穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)和電視服務(wù)，適用于需要高帶寬的家庭用戶(hù)。FTTO（光纖到辦公室）：光纖直接接入辦公樓，適用于商業(yè)和企業(yè)環(huán)境，支持大帶寬的數(shù)據(jù)傳輸和視頻會(huì)議等業(yè)務(wù)。2.6光纖發(fā)展現(xiàn)狀——國(guó)際高速化和大容量傳輸全球光纖通信技術(shù)已經(jīng)非常成熟，最新的光纖通信系統(tǒng)能夠支持每秒幾百Gbps到Tbps的超高速傳輸。新一代通信技術(shù)（如6G）正在布局，對(duì)光纖傳輸提出更高要求，推動(dòng)大容量光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。全光網(wǎng)絡(luò)普及全球主要國(guó)家都在推動(dòng)全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，將光纖全面應(yīng)用于骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)和城域網(wǎng)。例如，美國(guó)和歐洲廣泛部署光纖到戶(hù)（FTTH），光纖用戶(hù)滲透率快速提升。技術(shù)創(chuàng)新加速新型光纖（如空芯光纖、少模光纖）在實(shí)驗(yàn)室取得重大突破，有望進(jìn)一步提升傳輸速度和距離。光通信系統(tǒng)逐漸采用人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化管理。全球競(jìng)爭(zhēng)加劇光纖通信已成為各國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域，美國(guó)、日本、歐洲在高端光纖技術(shù)和設(shè)備制造方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。中國(guó)和印度等新興經(jīng)濟(jì)體正在快速追趕，尤其在部署規(guī)模和覆蓋率上表現(xiàn)突出。2.6光纖發(fā)展現(xiàn)狀——國(guó)內(nèi)光纖網(wǎng)絡(luò)全球領(lǐng)先中國(guó)的光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和用戶(hù)數(shù)居世界第一。到目前為止，中國(guó)“光纖到戶(hù)”用戶(hù)數(shù)超過(guò)5億，城鄉(xiāng)區(qū)域基本實(shí)現(xiàn)了光纖覆蓋。中國(guó)在5G和即將到來(lái)的6G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中依然使用光纖作為重要傳輸介質(zhì)。高標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)推廣中國(guó)自主研發(fā)的光纖技術(shù)（如G.654.E光纖）已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，可支持遠(yuǎn)距離、大容量傳輸。國(guó)內(nèi)光纖企業(yè)（如長(zhǎng)飛光纖、中天科技）掌握了從材料到生產(chǎn)的全鏈條技術(shù)，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)。農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋提升“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略和數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)推動(dòng)了光纖向農(nóng)村、邊遠(yuǎn)地區(qū)的普及，助力城鄉(xiāng)數(shù)字化均衡發(fā)展。國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)中國(guó)光纖設(shè)備和材料出口規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品已覆蓋全球大多數(shù)國(guó)家。華為、中興等企業(yè)推出的光通信設(shè)備在國(guó)際市場(chǎng)占據(jù)重要地位，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)光纖巨頭的主導(dǎo)地位。2.6光纖發(fā)展趨勢(shì)傳輸能力越來(lái)越強(qiáng)傳輸?shù)墓獠ǚ秶絹?lái)越廣，從過(guò)去只能用短波長(zhǎng)光（比如850納米）到現(xiàn)在能用更長(zhǎng)的波長(zhǎng)（比如1550納米甚至更遠(yuǎn)），讓信號(hào)傳得更遠(yuǎn)、更清楚。新一代光纖（比如低衰減和低色散的光纖）可以減少信號(hào)在長(zhǎng)距離中的衰減和失真，傳輸效果更好。傳輸速度越來(lái)越快利用技術(shù)手段，比如把不同顏色的光混合（波分復(fù)用）或分時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)（分時(shí)復(fù)用），可以讓一根光纖同時(shí)傳輸更多信息。新型光纖可以支持更高的傳輸速率，比如從10Gbit/s提升到100Gbit/s甚至更高。網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越智能化光纖網(wǎng)絡(luò)正向“全光”方向發(fā)展，也就是全程使用光纖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，不再需要中間轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，速度更快，效率更高。光纖逐漸走進(jìn)家庭和辦公室，比如“光纖到戶(hù)”（FTTH），讓每個(gè)人都能享受高速的網(wǎng)絡(luò)連接。新型光纖的誕生科學(xué)家設(shè)計(jì)了更厲害的光纖，比如能解決傳輸中各種問(wèn)題的“色散移位光纖”和專(zhuān)門(mén)應(yīng)對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的“G.655光纖”。光纜也越來(lái)越“多功能”，比如一次可以容納幾千根光纖的高密度光纜，讓大規(guī)模工程施工變得更方便。應(yīng)用范圍更廣從過(guò)去的簡(jiǎn)單電話(huà)和短信通信，到現(xiàn)在支持上網(wǎng)、視頻通話(huà)、在線(xiàn)學(xué)習(xí)等更多功能，光纖正在改變我們的日常生活。以前只有骨干網(wǎng)絡(luò)才用光纖，現(xiàn)在逐漸推廣到家庭和學(xué)校，讓每個(gè)人都能用上超快的網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)會(huì)怎么樣？光纖的傳輸能力還會(huì)繼續(xù)提升，有可能達(dá)到讓全球互聯(lián)互通更加順暢的程度。光纖網(wǎng)絡(luò)會(huì)越來(lái)越聰明，可以自動(dòng)調(diào)整，快速響應(yīng)各種需求。拓展知識(shí)——有線(xiàn)接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)1.視頻業(yè)務(wù)高清/超高清化高清/超高清需求增長(zhǎng)：隨著屏幕增大和分辨率提升，標(biāo)清視頻已無(wú)法滿(mǎn)足需求，4K/8K視頻成為主流。政策推動(dòng)：2022年我國(guó)超高清視頻產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破4萬(wàn)億元，推進(jìn)4K/8K視頻的普及。視頻監(jiān)控發(fā)展：H.264/H.265技術(shù)革新，使得高清和超高清視頻傳輸成為可能，4K攝像頭已實(shí)現(xiàn)1200萬(wàn)像素。2.業(yè)務(wù)承載IP化和寬帶化帶寬需求增加：4K/8K視頻大幅增加數(shù)據(jù)傳輸量，傳統(tǒng)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)難以承載，IP通道成為關(guān)鍵。傳輸帶寬要求：4K點(diǎn)播：18M～45Mbit/s8K點(diǎn)播：105M～135Mbit/sVR應(yīng)用：最低帶寬需求可達(dá)418Mbit/s至4.93Gbit/s。發(fā)展趨勢(shì)：超高清視頻、VR等業(yè)務(wù)需要更高帶寬和IP化支持。3.數(shù)據(jù)流量模型的多樣化視頻流量主導(dǎo)：視頻流量占互聯(lián)網(wǎng)流量的82%，短視頻、直播業(yè)務(wù)快速發(fā)展。用戶(hù)行為變化：用戶(hù)從視頻消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)者，短視頻和直播用戶(hù)急劇增長(zhǎng)。帶寬需求多樣化：上行、下行帶寬需求靈活多變，推動(dòng)接入網(wǎng)發(fā)展。03PARTTHREE無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)情景導(dǎo)入1、在日常生活中，Wi-Fi如何改變了我們的上網(wǎng)體驗(yàn)？你認(rèn)為未來(lái)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還能帶來(lái)哪些新的可能性？2、有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，為什么無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)逐漸成為主流？高速移動(dòng)的高鐵WIFI思考萬(wàn)米高空的飛機(jī)WIFI無(wú)處不在的WIFI網(wǎng)絡(luò)3.1無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)概述無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)是指部分或全部采用無(wú)線(xiàn)電波這一傳輸媒介連接用戶(hù)與交換中心的一種接入技術(shù)，如采用微波、紅外線(xiàn)、激光等無(wú)線(xiàn)傳輸媒介替代有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的電纜/光纜等。物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)很多，主要分為兩類(lèi)：低速、短距離無(wú)線(xiàn)通信ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙等；低功耗廣域網(wǎng)（Low-PowerWide-AreaNetwork，LPWAN），即廣域網(wǎng)通信技術(shù)。LPWAN又可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是工作于未授權(quán)頻譜的LoRa、NB-IoT等技術(shù)；另一類(lèi)是工作于授權(quán)頻譜下，3GPP支持的2/3/4/5G蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。藍(lán)牙（Bluetooth）是一種短距離（一般10m內(nèi)）的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。利用藍(lán)牙技術(shù)能在包括移動(dòng)電話(huà)、PDA、無(wú)線(xiàn)耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信息交換，以取代原來(lái)所需的有線(xiàn)電纜。各種各樣的藍(lán)牙連接設(shè)備3.2

藍(lán)牙技術(shù)——無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的主流選擇藍(lán)牙是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，基于設(shè)備低成本的收發(fā)器芯片，傳輸距離近、功耗低。設(shè)計(jì)者的初衷是用隱形的連接線(xiàn)代替線(xiàn)纜。其目標(biāo)和宗旨是保持聯(lián)系，不靠電纜，拒絕插頭，并以此重塑人們的生活方式。它通過(guò)統(tǒng)一的短程無(wú)線(xiàn)鏈路，在各信息設(shè)備之間可以穿過(guò)墻壁或公文包，實(shí)現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、小功耗的話(huà)音和數(shù)據(jù)通信。3.2

藍(lán)牙技術(shù)由來(lái)技術(shù)研發(fā)的開(kāi)始：1994年，愛(ài)立信的工程師開(kāi)始著手研究無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，特別是為了替代當(dāng)時(shí)的紅外線(xiàn)（IR）技術(shù)，尋找一種更高效、能耗更低、能夠在短距離內(nèi)進(jìn)行設(shè)備間連接的無(wú)線(xiàn)通信方式。藍(lán)牙聯(lián)盟的成立：為了推廣這一技術(shù)，1998年，愛(ài)立信、IBM、Intel、Nokia和Toshiba等公司聯(lián)合成立了一個(gè)名為藍(lán)牙特別興趣小組（BluetoothSpecialInterestGroup，簡(jiǎn)稱(chēng)SIG）的組織，目的是促進(jìn)藍(lán)牙技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與應(yīng)用。這一小組的成立奠定了藍(lán)牙技術(shù)能夠快速走向商業(yè)化的基礎(chǔ)。技術(shù)的商業(yè)化：藍(lán)牙技術(shù)的首次商業(yè)應(yīng)用出現(xiàn)在2000年代初期，最初主要應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)耳機(jī)、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等消費(fèi)電子產(chǎn)品中。隨著技術(shù)的不斷成熟，藍(lán)牙逐漸應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，比如智能家居、汽車(chē)、醫(yī)療設(shè)備等。版本演進(jìn)：藍(lán)牙技術(shù)從最初的1.0版本（1999年發(fā)布）到如今的5.2版本，經(jīng)歷了多個(gè)版本的更新。每次更新都對(duì)速度、范圍、功耗等方面進(jìn)行了優(yōu)化，特別是藍(lán)牙低功耗技術(shù)（BluetoothLowEnergy，簡(jiǎn)稱(chēng)BLE）的出現(xiàn)，使得藍(lán)牙在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。創(chuàng)意來(lái)源：藍(lán)牙技術(shù)的開(kāi)發(fā)靈感來(lái)自于北歐歷史上的一位國(guó)王——哈拉爾·藍(lán)牙（KingHaraldBluetooth）。這位國(guó)王在10世紀(jì)統(tǒng)一了丹麥和挪威兩國(guó)，并且?guī)椭鷥蓢?guó)建立了強(qiáng)大的溝通聯(lián)系。因?yàn)樗{(lán)牙技術(shù)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的無(wú)線(xiàn)連接，像哈拉爾·藍(lán)牙一樣打破不同設(shè)備之間的隔閡，促使不同設(shè)備之間能夠“相互溝通”，因此采用了他的名字。3.2

藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介工作原理：在2.4GHz頻段，采用頻分跳頻擴(kuò)頻（FHSS）技術(shù)，避免干擾。通信距離：一般10米以?xún)?nèi)，藍(lán)牙低功耗（BLE）可達(dá)100米。連接方式：支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（P2MP）連接。數(shù)據(jù)傳輸速率：藍(lán)牙4.0及以下：1Mbps；藍(lán)牙5.x：最高2Mbps。功耗管理：藍(lán)牙低功耗技術(shù)（BLE）適用于長(zhǎng)期運(yùn)行設(shè)備。安全性：配對(duì)時(shí)使用PIN碼或認(rèn)證機(jī)制，支持加密通信。應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)耳機(jī)、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等。3.2藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)頻段頻段范圍藍(lán)牙工作在2.4GHz頻段，這是一個(gè)全球通用的無(wú)線(xiàn)電頻段，廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備中。共享頻段2.4GHz頻段不僅僅是藍(lán)牙在使用，像Wi-Fi、微波爐、無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)等設(shè)備也在使用這個(gè)頻段。這意味著藍(lán)牙有時(shí)會(huì)遇到干擾。跳頻技術(shù)藍(lán)牙通過(guò)“頻分跳頻擴(kuò)頻（FHSS）”技術(shù)工作，即在多個(gè)頻率之間快速切換，避免與其他設(shè)備的干擾，提高通信穩(wěn)定性。藍(lán)牙5.0優(yōu)化藍(lán)牙5.0及以上版本通過(guò)更高效的頻譜利用和增強(qiáng)的傳輸能力，減少了干擾，增強(qiáng)了信號(hào)穩(wěn)定性和傳輸速率。3.2藍(lán)牙頻段工作方式2.4GHz頻段和ISM頻段

藍(lán)牙工作在2400MHz到2483.5MHz的頻段，這個(gè)范圍屬于工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）頻段。ISM頻段是一個(gè)無(wú)需許可的無(wú)線(xiàn)電頻段，允許全球范圍內(nèi)的設(shè)備使用，因此適合藍(lán)牙這種廣泛應(yīng)用的短距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)。跳頻技術(shù)

藍(lán)牙使用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（FHSS），即將數(shù)據(jù)分割成多個(gè)小的數(shù)據(jù)包，并在多個(gè)頻道之間快速跳躍傳輸。這種技術(shù)可以有效避免設(shè)備間的干擾。藍(lán)牙頻道

藍(lán)牙協(xié)議將2.4GHz頻段分成79個(gè)1MHz寬的頻道，每個(gè)頻道用于傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包。藍(lán)牙4.0及以前的版本，每個(gè)頻道間距為2MHz，這樣可以容納40個(gè)頻道，而后續(xù)的藍(lán)牙版本（如藍(lán)牙5.0）則進(jìn)行了優(yōu)化，改善了信號(hào)的穩(wěn)定性和傳輸速率。頻道安排

頻道的起始頻率是2402MHz，每個(gè)頻道之間相隔1MHz，直到2480MHz。這種頻率分配確保了藍(lán)牙設(shè)備可以在有限的頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)頻繁的跳頻傳輸，避免干擾并保證數(shù)據(jù)的可靠性。3.2

藍(lán)牙技術(shù)主要特點(diǎn)短距離通信：典型通信范圍10米以?xún)?nèi)，適合近距離設(shè)備間通信。低功耗：藍(lán)牙低功耗模式（BLE），適合長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的設(shè)備。低成本：實(shí)施成本低，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。高兼容性：不同品牌設(shè)備之間互操作性好，支持配對(duì)連接。多設(shè)備連接：支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、廣播模式，多設(shè)備同時(shí)連接。穩(wěn)定性強(qiáng)：使用跳頻技術(shù)（FHSS），減少干擾，確保穩(wěn)定通信。安全性：通過(guò)加密和認(rèn)證保證數(shù)據(jù)傳輸安全。標(biāo)準(zhǔn)化：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，確保全球通用。3.2

藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用無(wú)線(xiàn)耳機(jī)與音響：藍(lán)牙廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)耳機(jī)和音響系統(tǒng)，提供便捷的音頻傳輸，不受線(xiàn)纜限制，支持高質(zhì)量的音樂(lè)播放。智能家居：通過(guò)藍(lán)牙，用戶(hù)可以輕松控制家中的智能設(shè)備，如智能燈泡、門(mén)鎖、溫控器等，實(shí)現(xiàn)智能家居自動(dòng)化。健康監(jiān)測(cè)設(shè)備：藍(lán)牙連接智能手環(huán)、心率監(jiān)測(cè)器等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶(hù)健康數(shù)據(jù)，幫助管理健康狀況。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備：藍(lán)牙低功耗（BLE）技術(shù)應(yīng)用于智能電表、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，幫助實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。無(wú)線(xiàn)輸入設(shè)備：藍(lán)牙用于無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)等外設(shè)設(shè)備，提供無(wú)線(xiàn)連接，減少桌面雜亂。汽車(chē)與導(dǎo)航系統(tǒng)：藍(lán)牙技術(shù)用于車(chē)載免提電話(huà)、導(dǎo)航系統(tǒng)、音響系統(tǒng)等，提升駕駛體驗(yàn)和安全性。定位與追蹤：藍(lán)牙定位系統(tǒng)（如藍(lán)牙標(biāo)簽）在商場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)物品追蹤，幫助定位和管理。ZigBee譯為“紫蜂”，是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)。ZigBee技術(shù)研究組織是ZigBee聯(lián)盟（ZigBeeAlliance），協(xié)議是IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的WPAN協(xié)議。3.3ZigBee技術(shù)ZigBee名稱(chēng)的由來(lái)

源于蜂群使用的賴(lài)以生存和發(fā)展的通信方式；蜜蜂通過(guò)跳Zig-Zag形狀的舞蹈來(lái)分享新發(fā)現(xiàn)的食物源位置、距離和方向等資訊。3.3Zigbee技術(shù)的起源Zigbee技術(shù)起源于2002年，由Zigbee聯(lián)盟（現(xiàn)稱(chēng)ConnectivityStandardsAlliance，CSA）推出，旨在為低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率、短距離通信的設(shè)備提供無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。其設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于對(duì)家庭自動(dòng)化、智能家居以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求。初衷與目標(biāo)Zigbee的核心目標(biāo)是提供一種低功耗、低成本且可靠的無(wú)線(xiàn)通信解決方案，適用于簡(jiǎn)單的傳感器、控制器等設(shè)備。與其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)（如Wi-Fi和藍(lán)牙）相比，Zigbee的重點(diǎn)在于低功耗和大規(guī)模設(shè)備連接能力。基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的，這一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無(wú)線(xiàn)個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）的物理層和鏈路層。Zigbee在此基礎(chǔ)上增加了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，以滿(mǎn)足傳感器網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化控制的需要。發(fā)展與應(yīng)用自推出以來(lái)，Zigbee已經(jīng)逐漸被應(yīng)用于智能家居、樓宇自動(dòng)化、工業(yè)控制、醫(yī)療監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，成為低功耗無(wú)線(xiàn)通信的代表技術(shù)之一。2001年

8月ZigBee聯(lián)盟成立2004年12月1.0標(biāo)準(zhǔn)敲定(ZigBee2004)2005年9月公布1.0標(biāo)準(zhǔn)并提供下載2006年12月進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)修訂，推出1.1版(ZigBee2006)2007年

10月完成再次修訂(ZigBee2007/PRO)2000年

12月成立工作小組起IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)3.3

ZigBee形成與發(fā)展20～250kbps的較低速率，分別提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率。最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn)；同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)。發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式,功耗低；ZigBee模塊的初始成本；協(xié)議簡(jiǎn)單，免專(zhuān)利費(fèi)?；谘h(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能,支持鑒權(quán)和認(rèn)證,采用了AES-128的加密算法；采取了碰撞避免策略。響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms。傳輸速率低速度快、時(shí)延短網(wǎng)絡(luò)容量大安全、可靠低功耗、低成本特點(diǎn)3.3

ZigBee技術(shù)特點(diǎn)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)路層應(yīng)用層IEEE802.15.4ZigBee聯(lián)盟3.3

ZigBee協(xié)議棧ZigBee協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)適用條件BECDA設(shè)備成本很低，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小設(shè)備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊沒(méi)有充足的電源支持，只能使用一次性電池沒(méi)有條件頻繁地更換電池或者反復(fù)地充電用于監(jiān)測(cè)或控制且通信覆蓋較大范圍的網(wǎng)絡(luò)3.3

ZigBee技術(shù)適用條件3.3

ZigBee技術(shù)與藍(lán)牙、WIFI技術(shù)對(duì)比——相同點(diǎn)無(wú)線(xiàn)通信Zigbee、Wi-Fi和藍(lán)牙都屬于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用于設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)連接?；贗EEE標(biāo)準(zhǔn)三者都遵循IEEE標(biāo)準(zhǔn)：Wi-Fi基于IEEE802.11、藍(lán)牙基于IEEE802.15.1，而Zigbee基于IEEE802.15.4。支持多設(shè)備連接Zigbee、Wi-Fi和藍(lán)牙都支持多設(shè)備連接，允許多個(gè)設(shè)備在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中互相通信。3.3

ZigBee技術(shù)與藍(lán)牙、WIFI技術(shù)對(duì)比——不同點(diǎn)通信范圍Zigbee：通常在10-100米范圍內(nèi)，適合短距離、低功耗設(shè)備。Wi-Fi：較長(zhǎng)的通信范圍，通常為50-100米，適用于互聯(lián)網(wǎng)接入和大范圍的設(shè)備連接。藍(lán)牙：典型通信范圍為10米以?xún)?nèi)，藍(lán)牙低功耗（BLE）可以達(dá)到更遠(yuǎn)的范圍。功耗Zigbee：低功耗設(shè)計(jì)，非常適合電池供電的設(shè)備，可持續(xù)工作多年。Wi-Fi：功耗較高，通常用于需要高帶寬的應(yīng)用，適合有電源支持的設(shè)備。藍(lán)牙：藍(lán)牙低功耗（BLE）相對(duì)較低功耗，適用于短時(shí)間使用的設(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸速率Zigbee：數(shù)據(jù)傳輸速率較低（最高250kbps），適用于簡(jiǎn)單的傳感器和控制數(shù)據(jù)傳輸。Wi-Fi：數(shù)據(jù)傳輸速率較高（最高可達(dá)幾百M(fèi)bps），適合高清視頻流和大文件傳輸。藍(lán)牙：數(shù)據(jù)傳輸速率介于二者之間（藍(lán)牙5.0最高2Mbps），適用于音頻傳輸和較小的數(shù)據(jù)交換。應(yīng)用場(chǎng)景Zigbee：主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、樓宇自動(dòng)化、傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)低功耗和設(shè)備數(shù)量多的網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi：用于互聯(lián)網(wǎng)連接、數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用（如視頻流和網(wǎng)頁(yè)瀏覽）以及家庭、辦公環(huán)境。藍(lán)牙：廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)耳機(jī)、音響、智能設(shè)備和個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PAN）設(shè)備，注重便捷連接和低功耗。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Zigbee：支持星型、樹(shù)型、網(wǎng)狀等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，特別適合大規(guī)模、低功耗設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi：通常為星型結(jié)構(gòu)，路由器作為中央節(jié)點(diǎn)，連接終端設(shè)備。藍(lán)牙：支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和廣播模式，適用于個(gè)人設(shè)備之間的簡(jiǎn)單連接。數(shù)字家庭工業(yè)領(lǐng)域精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域智能交通3.3

ZigBee技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域3.3

ZigBee技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)Zigbee雖然面臨一些競(jìng)爭(zhēng)（特別是與Wi-Fi、藍(lán)牙以及最新的低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)），但它在許多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，尤其在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和智能家居領(lǐng)域。1.物聯(lián)網(wǎng)與智能家居Zigbee的低功耗、高效率和大規(guī)模設(shè)備連接的能力使它在物聯(lián)網(wǎng)中仍然廣泛使用。例如，智能燈泡、傳感器、門(mén)鎖、環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備等常常采用Zigbee作為無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。2.低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）的競(jìng)爭(zhēng)隨著技術(shù)的發(fā)展，LPWAN技術(shù)（如LoRa和NB-IoT）在一些應(yīng)用場(chǎng)景中變得流行，這些技術(shù)具有更廣的覆蓋范圍，適用于大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程設(shè)備連接。盡管LPWAN在遠(yuǎn)距離傳輸上占有優(yōu)勢(shì)，但Zigbee仍然在需要高頻次數(shù)據(jù)傳輸和低延遲的場(chǎng)景中表現(xiàn)良好。此外，它的低功耗特性非常適合物聯(lián)網(wǎng)中對(duì)能效要求較高的應(yīng)用。3.與藍(lán)牙和Wi-Fi的競(jìng)爭(zhēng)藍(lán)牙和Wi-Fi在傳輸速率和范圍方面較強(qiáng)，但Zigbee的優(yōu)勢(shì)在于低功耗、大規(guī)模設(shè)備連接的能力，特別適合智能家居和傳感器網(wǎng)絡(luò)等需要大量設(shè)備之間持續(xù)通信的場(chǎng)景。4.Zigbee聯(lián)盟的支持Zigbee聯(lián)盟（現(xiàn)為ConnectivityStandardsAlliance，CSA）依然在積極推動(dòng)Zigbee技術(shù)的發(fā)展，并與其他無(wú)線(xiàn)協(xié)議進(jìn)行整合。例如，Zigbee已經(jīng)與Thread（另一種低功耗無(wú)線(xiàn)協(xié)議）合作，聯(lián)合推出了Matter協(xié)議，旨在統(tǒng)一智能家居設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，提高互操作性和兼容性。3.4

NB-IoT技術(shù)窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NarrowBandInternetofThings,NB-IoT）是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。3.4

NB-IoT技術(shù)起源NB-IoT技術(shù)的起源在2012年左右，當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求日益增加，傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)（如Wi-Fi和藍(lán)牙）無(wú)法滿(mǎn)足低功耗、大規(guī)模連接和長(zhǎng)距離覆蓋的要求。隨著4GLTE技術(shù)的廣泛部署，運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商開(kāi)始探索如何在現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新技術(shù)。2012年，華為和諾基亞等公司提出了基于LTE的低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)構(gòu)想，為NB-IoT的形成奠定了基礎(chǔ)。2016年，全球通信標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）將NB-IoT正式納入LTE標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展之一，并發(fā)布了相關(guān)技術(shù)規(guī)范。3GPP的這一決定使得NB-IoT得到了國(guó)際通信行業(yè)的廣泛支持，全球各大通信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始計(jì)劃部署基于NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。NB-IoT的出現(xiàn)，使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠在不依賴(lài)Wi-Fi的情況下，進(jìn)行大范圍、低功耗、低成本的連接。該技術(shù)迅速得到了各大運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)的采納，并應(yīng)用于智能家居、智能交通、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。3.4

NB-IoT技術(shù)原理NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)的核心原理是通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)，提供低功耗、大范圍、高連接密度的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。其主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理包括：窄帶傳輸：使用180kHz帶寬進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)省頻譜資源，適合低速、低功耗設(shè)備。深度覆蓋：通過(guò)增強(qiáng)的信號(hào)傳播和調(diào)制方式，提供比傳統(tǒng)LTE更強(qiáng)的信號(hào)穿透力，確保地下和偏遠(yuǎn)地區(qū)的穩(wěn)定連接。低功耗：設(shè)備支持深度睡眠模式，長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)，延長(zhǎng)電池續(xù)航，通常可工作多年?；贚TE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：利用現(xiàn)有的LTE基礎(chǔ)設(shè)施，優(yōu)化空中接口支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接，無(wú)需新建獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。大規(guī)模設(shè)備連接：每個(gè)基站支持?jǐn)?shù)百萬(wàn)設(shè)備連接，適合海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的部署。覆蓋范圍廣終端節(jié)點(diǎn)功耗低海量連接運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低3.4

BN-IoT技術(shù)特點(diǎn)NB-IoT具備四大特點(diǎn)：一是廣覆蓋，將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域的能力；二是具備支撐連接的能力，NB-IoT一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬(wàn)個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；三是更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年；四是更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個(gè)接連模塊不超過(guò)5美元。3.4

NB-IoT網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)智能秒表智能停車(chē)

共享單車(chē)3.4

NB-IoT應(yīng)用智能畜牧業(yè)智能抄表：遠(yuǎn)程自動(dòng)化讀取水、電、氣等表計(jì)數(shù)據(jù)。智能停車(chē)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)停車(chē)位狀態(tài)，提高停車(chē)效率。環(huán)境監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量、溫濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)。智能農(nóng)業(yè)：用于土壤濕度、溫度等農(nóng)田數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。資產(chǎn)追蹤：物流和貨物的實(shí)時(shí)定位與監(jiān)控。智能城市：包括路燈控制、垃圾管理等智慧城市應(yīng)用。智能家居：控制智能家居設(shè)備，如智能燈泡、門(mén)鎖等。

LoRa（LongRangeRadio，遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)電）是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，是LPWAN（Low-PowerWide-AreaNetwork，低功率廣域網(wǎng)絡(luò)）通信技術(shù)中的一種，是美國(guó)Semtech公司創(chuàng)建的低功耗局域網(wǎng)無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。這一方案為用戶(hù)提供一種簡(jiǎn)單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低功耗無(wú)線(xiàn)通信手段。它最大特點(diǎn)就是在同樣的功耗條件下比其他無(wú)線(xiàn)方式傳播的距離更遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)射頻通信距離擴(kuò)大3-5倍。目前，LoRa主要在ISM頻段運(yùn)行，主要包括433、868、915MHz等。3.5

LoRa技術(shù)技術(shù)起源（2009年）法國(guó)公司Cycleo

開(kāi)發(fā)了一種基于線(xiàn)性調(diào)頻擴(kuò)頻（ChirpSpreadSpectrum,CSS）

的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。這種技術(shù)最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)是解決遠(yuǎn)距離、低功耗的無(wú)線(xiàn)通信需求，同時(shí)兼具抗干擾能力和頻譜效率。Semtech收購(gòu)（2012年）美國(guó)的半導(dǎo)體公司Semtech

以500萬(wàn)美元的價(jià)格收購(gòu)了Cycleo公司，獲得了其核心的LoRa技術(shù)及相關(guān)專(zhuān)利。從此，LoRa技術(shù)被正式命名并推廣到全球。LoRa聯(lián)盟成立（2015年）為了推動(dòng)LoRa技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和全球化應(yīng)用，Semtech聯(lián)合一些行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)成立了LoRaAlliance（LoRa聯(lián)盟）。該聯(lián)盟致力于推動(dòng)LoRaWAN協(xié)議的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，確保設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的互操作性。LoRaWAN是基于LoRa物理層之上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，為L(zhǎng)oRa技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了標(biāo)準(zhǔn)化支持。全球推廣與普及在Semtech的推廣下，LoRa技術(shù)迅速被應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的多個(gè)領(lǐng)域。由于其采用免許可的ISM頻段，并且支持低功耗、遠(yuǎn)距離通信，它成為了智能抄表、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的熱門(mén)技術(shù)。中國(guó)、日本、歐洲和美國(guó)等地的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)逐漸采用LoRa技術(shù)來(lái)部署低成本、廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)Semtech不斷優(yōu)化LoRa芯片，推出了更高性能的解決方案，如LoRaEdge（用于資產(chǎn)追蹤的高效解決方案）。LoRa技術(shù)生態(tài)也在不斷擴(kuò)大，吸引了眾多設(shè)備制造商、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商和解決方案開(kāi)發(fā)商加入。3.5

LoRa技術(shù)的起源超長(zhǎng)傳輸距離：城鎮(zhèn)可達(dá)2-5Km，郊區(qū)可達(dá)15Km。工作頻率：ISM頻段包括433、868、915MHz等。標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.15.4g。調(diào)制方式：基于擴(kuò)頻技術(shù)，線(xiàn)性調(diào)制擴(kuò)頻（CSS）的一個(gè)變種，具有前向糾錯(cuò)（FEC）能力，SEMTECH公司私有專(zhuān)利技術(shù)。連接數(shù)：一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接上千上萬(wàn)個(gè)LoRa節(jié)點(diǎn)。極低功耗，電池壽命：長(zhǎng)達(dá)10年。安全：AES128加密。低傳輸速率：幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長(zhǎng)。3.5LoRa技術(shù)特征3.5

LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)星型拓?fù)洌篖oRa網(wǎng)絡(luò)通常由終端設(shè)備（節(jié)點(diǎn)）、網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器組成。終端設(shè)備通過(guò)網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器通信。多網(wǎng)關(guān)覆蓋：多個(gè)網(wǎng)關(guān)可覆蓋重疊區(qū)域，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性和冗余度。3.5LoRa技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域智慧城市智能農(nóng)業(yè)智能抄表環(huán)境監(jiān)測(cè)物流追蹤智慧家庭智能路燈：遠(yuǎn)程控制與節(jié)能管理。垃圾管理：監(jiān)測(cè)垃圾桶容量，優(yōu)化收集路線(xiàn)。停車(chē)管理：實(shí)時(shí)車(chē)位監(jiān)控，提高停車(chē)效率。環(huán)境監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)采集土壤濕度、氣溫等數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程灌溉：自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)優(yōu)化水資源使用。牲畜管理：定位與健康狀態(tài)監(jiān)控?？諝赓|(zhì)量：PM2.5和有害氣體監(jiān)控。水質(zhì)監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)采集水體數(shù)據(jù)，確保安全。冷鏈運(yùn)輸：監(jiān)控運(yùn)輸環(huán)境，保障食品和藥品質(zhì)量。資產(chǎn)定位：貨物追蹤與管理。安防系統(tǒng)：煙霧報(bào)警、門(mén)窗狀態(tài)監(jiān)測(cè)。家電控制：遠(yuǎn)程控制和能耗優(yōu)化。遠(yuǎn)程水表、電表和燃?xì)獗?，自?dòng)化抄表與異常報(bào)警。1.優(yōu)勢(shì)超遠(yuǎn)傳輸距離和強(qiáng)抗干擾能力。低功耗設(shè)計(jì)，支持設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。使用免許可頻段，部署成本低。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)靈活，可支持多樣化應(yīng)用。2.局限性低數(shù)據(jù)速率，不適合實(shí)時(shí)性或大流量的傳輸需求。使用免許可頻段，可能存在干擾問(wèn)題。傳輸距離受環(huán)境影響較大（如建筑物阻擋）。3.5LoRa技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與局限“UWB”（ultrawideband）是超寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)的縮寫(xiě)。UWB技術(shù)是一種使用1GHz以上帶寬的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。雖然是無(wú)線(xiàn)通信，但其通信速度可以達(dá)到幾百M(fèi)bit/秒以上。3.6

UWB超寬帶技術(shù)3.6

UWB技術(shù)的定義與特點(diǎn)定義：UWB是一種使用超寬頻譜（≥500MHz帶寬）傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，典型頻率范圍為3.1GHz~10.6GHz。它通過(guò)發(fā)送極短的脈沖（納秒級(jí)）來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。技術(shù)特點(diǎn)：高精度定位：定位精度可達(dá)到厘米級(jí)，誤差通常在10厘米以?xún)?nèi)。高速傳輸：可支持高達(dá)數(shù)百M(fèi)bps的數(shù)據(jù)傳輸速率。低功耗：能耗低，適合電池供電的設(shè)備。抗干擾能力強(qiáng)：通過(guò)短脈沖技術(shù)在低功率下工作，不易受其他無(wú)線(xiàn)信號(hào)干擾。傳輸距離有限：一般在10米至50米范圍內(nèi)。3.6

UWB技術(shù)的起源與發(fā)展起源：

UWB最早起源于美國(guó)軍方的雷達(dá)和通信應(yīng)用，用于高分辨率目標(biāo)檢測(cè)。民用化：

2002年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）批準(zhǔn)了UWB技術(shù)在3.1GHz至10.6GHz頻段的民用通信使用，為UWB商用化鋪平道路。標(biāo)準(zhǔn)化：IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中加入U(xiǎn)WB作為無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)（WPAN）的技術(shù)規(guī)范。近年來(lái)，UWB由FiRa聯(lián)盟和UWB聯(lián)盟推動(dòng)，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)自動(dòng)化和精準(zhǔn)定位領(lǐng)域。3.6

UWB技術(shù)的技術(shù)原理超寬帶信號(hào)：

UWB采用超寬帶脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖寬度極短（納秒級(jí)），頻譜范圍極廣，但發(fā)射功率極低（低于-41.3dBm/MHz）。時(shí)間差測(cè)量（ToF和TDoA）：

UWB通過(guò)精確測(cè)量信號(hào)的到達(dá)時(shí)間（TimeofFlight,ToF）或多基站的到達(dá)時(shí)間差（TimeDifferenceofArrival,TDoA），實(shí)現(xiàn)高精度的距離和位置計(jì)算。主要應(yīng)用領(lǐng)域：精準(zhǔn)定位與導(dǎo)航、門(mén)禁與支付、消費(fèi)電子、汽車(chē)行業(yè)、醫(yī)療健康3.6

UWB技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景舉例1.消費(fèi)電子蘋(píng)果公司：（1）從iPhone11起，蘋(píng)果在設(shè)備中引入了UWB芯片（U1），支持AirTag精確定位。（2）AirDrop功能中也利用UWB技術(shù)感知設(shè)備方向和距離，優(yōu)化用戶(hù)體驗(yàn)。三星公司：旗下GalaxyNote20、GalaxySmartTag+等設(shè)備內(nèi)置UWB芯片，用于精確定位與設(shè)備控制。2.智能家居小米：在其智能家居生態(tài)中引入U(xiǎn)WB技術(shù)，用于設(shè)備精準(zhǔn)控制。例如，用戶(hù)拿著智能手機(jī)靠近家電，家電可感知方向并快速響應(yīng)。華為：推出基于UWB的智能門(mén)鎖，支持厘米級(jí)精確解鎖感應(yīng)。3.汽車(chē)行業(yè)寶馬：寶馬在部分車(chē)型中引入基于UWB的無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，提高車(chē)輛防盜能力。奧迪和現(xiàn)代：UWB用于車(chē)內(nèi)物品定位、車(chē)鑰匙感應(yīng)解鎖等功能。4.工業(yè)與醫(yī)療物流與倉(cāng)儲(chǔ)：美國(guó)和歐洲的物流公司利用UWB技術(shù)在大型倉(cāng)庫(kù)中定位貨物與叉車(chē)，提高效率。醫(yī)院與醫(yī)療設(shè)備追蹤：醫(yī)院中通過(guò)UWB定位追蹤病患和重要設(shè)備，如監(jiān)護(hù)儀、輪椅等，優(yōu)化資源管理。5.無(wú)感支付與門(mén)禁FiRa聯(lián)盟成員（如NXP和索尼）：推動(dòng)UWB技術(shù)在支付和門(mén)禁中的應(yīng)用。例如，在機(jī)場(chǎng)使用UWB快速完成登機(jī)身份驗(yàn)證。3.6

UWB技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)：定位精度高，適合復(fù)雜環(huán)境?？垢蓴_能力強(qiáng)，與其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)共存性好。高速傳輸數(shù)據(jù)，支持多樣化應(yīng)用場(chǎng)景。挑戰(zhàn)：傳輸距離有限，覆蓋范圍小。成本相對(duì)較高，硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜。市場(chǎng)普及度和生態(tài)系統(tǒng)尚未完全成熟。3.7

60GHz通信技術(shù)60GHz通信技術(shù)是一種基于毫米波（mmWave）頻段的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，屬于30GHz~300GHz

頻率范圍內(nèi)的毫米波頻段。60GHz頻段以其極高的數(shù)據(jù)傳輸速率、低延遲、高頻譜利用率等特點(diǎn)，適用于短距離、高速無(wú)線(xiàn)通信場(chǎng)景。發(fā)展歷程60GHz頻段最初用于軍事雷達(dá)和衛(wèi)星通信。隨著無(wú)線(xiàn)通信需求的增加，60GHz技術(shù)逐漸被引入消費(fèi)電子、短距離高速傳輸?shù)阮I(lǐng)域。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11ad（WiGig）：2012年推出的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，支持高達(dá)7Gbps的傳輸速率，工作于60GHz頻段。IEEE802.11ay：2019年發(fā)布的增強(qiáng)版WiGig標(biāo)準(zhǔn)，支持高達(dá)20~40Gbps速率，并改善了信號(hào)范圍和多設(shè)備支持能力。5G毫米波通信：5G網(wǎng)絡(luò)部分采用60GHz頻段，用于高密度地區(qū)的超高速通信。3.7

60GHz通信技術(shù)特點(diǎn)高頻寬：60GHz頻段提供高達(dá)7GHz的可用頻寬（例如：57GHz~64GHz）。頻寬比傳統(tǒng)2.4GHz和5GHzWi-Fi高出數(shù)十倍，從而支持極高的數(shù)據(jù)吞吐量。高速率傳輸：可實(shí)現(xiàn)數(shù)Gbps

的數(shù)據(jù)傳輸速率，部分標(biāo)準(zhǔn)（如WiGig）支持高達(dá)7Gbps

或更高速率，滿(mǎn)足高帶寬應(yīng)用需求。短距離通信：由于毫米波頻率較高，信號(hào)衰減較大，通信距離一般限制在1~10米范圍內(nèi)，適用于短距離設(shè)備間的高速數(shù)據(jù)交換。低延遲：延遲低于1毫秒，適合實(shí)時(shí)交互需求場(chǎng)景，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和云游戲。強(qiáng)定向性：信號(hào)傳播具有較強(qiáng)的方向性，使用波束成形技術(shù)（Beamforming），可以實(shí)現(xiàn)高效的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。弱穿透性：信號(hào)對(duì)墻壁、物體的穿透能力較弱，適合開(kāi)闊或同一空間內(nèi)的設(shè)備連接，減少干擾的同時(shí)提高安全性。3.7

60GHz通信技術(shù)原理60GHz通信技術(shù)的核心原理基于毫米波通信和高頻調(diào)制。高頻調(diào)制：常用調(diào)制方式包括正交振幅調(diào)制（QAM）

和正交頻分復(fù)用（OFDM），以提高數(shù)據(jù)傳輸效率。波束成形技術(shù)（Beamforming）：通過(guò)智能天線(xiàn)陣列形成定向波束，集中傳輸能量到接收設(shè)備，提高信號(hào)強(qiáng)度和傳輸效率。信道復(fù)用與多用戶(hù)支持：通過(guò)時(shí)分復(fù)用（TDM）

或頻分復(fù)用（FDM）

支持多設(shè)備的同時(shí)通信，增強(qiáng)系統(tǒng)容量。3.7

60GHz通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域家庭與企業(yè)高速通信WiGig路由器：提供千兆級(jí)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)速度，支持高清視頻流媒體、云游戲等應(yīng)用。無(wú)線(xiàn)顯示器：通過(guò)60GHz實(shí)現(xiàn)高分辨率視頻的無(wú)線(xiàn)傳輸，例如無(wú)線(xiàn)連接4K顯示器。消費(fèi)電子與虛擬現(xiàn)實(shí)AR/VR設(shè)備：支持高帶寬和低延遲的無(wú)線(xiàn)傳輸，實(shí)現(xiàn)沉浸式體驗(yàn)。無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸：手機(jī)、電腦等設(shè)備間的高速文件傳輸。5G網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)設(shè)施60GHz頻段被用于5G小型基站的回傳鏈路，支持高密度用戶(hù)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。工業(yè)與醫(yī)療應(yīng)用工業(yè)自動(dòng)化：用于機(jī)器人、傳感器之間的低延遲通信。醫(yī)療成像與設(shè)備通信：支持無(wú)線(xiàn)高清醫(yī)療影像傳輸。公共場(chǎng)所應(yīng)用場(chǎng)館無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)：如體育館、會(huì)議中心等高密度區(qū)域的高速網(wǎng)絡(luò)接入。3.7

60GHz通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)極高的通信速率，支持大容量數(shù)據(jù)傳輸?？垢蓴_能力強(qiáng)，適合高密度網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。延遲低，適合實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)景。挑戰(zhàn)傳播范圍有限：通信距離較短，信號(hào)受障礙物影響大。硬件成本較高：毫米波天線(xiàn)和設(shè)備的制造成本較傳統(tǒng)技術(shù)更高。部署復(fù)雜：需要精確的天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)WLAN是利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速接入以太網(wǎng)的技術(shù)。IEEE802.11制定了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。WiFi（WirelessFidelity）是IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，是一個(gè)名為“無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)相容聯(lián)盟”（WirelessEthernetCompatibilityAlliance，WECA，又稱(chēng)“WiFi聯(lián)盟”）的組織所發(fā)布的業(yè)界術(shù)語(yǔ)。WiFi聯(lián)盟（WiFiAlliance）旨在全球范圍內(nèi)推行WiFi產(chǎn)品的兼容認(rèn)證。由于WiFi產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，人們往往把WiFi與WLAN及IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)相混淆，將它們不加區(qū)分地等同起來(lái)。3.8

WLAN技術(shù)概述IEEE802.11是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。共同的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是確保不同廠商生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)互通與兼容的基礎(chǔ)，到目前為止，IEEE正式發(fā)布的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)共有IEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)比較見(jiàn)表8-4。

標(biāo)準(zhǔn)提出工作頻段最大速率覆蓋范圍IEEE802.111997年2.4GHz2Mbps100米IEEE802.11b1999年2.4GHz11Mbps80至100米IEEE802.11a1999年5GHz54Mbps30米IEEE802.11g2003年2.4GHz108Mbps室內(nèi)150米，室外500米IEEE802.11n2004年2.4GHz和5GHz600Mbps幾公里表8-4IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)比較3.8

WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)WLAN網(wǎng)絡(luò)由無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)（AccessPoint，AP）、無(wú)線(xiàn)工作站（STA）和空中端口組成。AP是WLAN的核心設(shè)備，是一種配備有WLAN適配器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備STA是WLAN的用戶(hù)設(shè)備，是一種配備有WLAN適配器的終端設(shè)備空中端口是WLAN設(shè)備的信道，可以支持單個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。WLAN網(wǎng)絡(luò)組成3.8

WLAN基本組成常見(jiàn)WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，一般有一個(gè)無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)充當(dāng)中心站，所有站點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)均由其控制。WLAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.8

WLAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋀iMAX（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess）是一種基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)寬帶通信技術(shù)，旨在為固定和移動(dòng)用戶(hù)提供高速的無(wú)線(xiàn)接入服務(wù)。它被稱(chēng)為“無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)技術(shù)”，因其廣覆蓋和高傳輸速率的特點(diǎn)，曾被視為無(wú)線(xiàn)寬帶接入的重要技術(shù)之一。3.9

WiMAX技術(shù)概述3.9

WiMAX技術(shù)特點(diǎn)頻段靈活：支持2.3GHz、2.5GHz、3.5GHz

等多種頻段，適應(yīng)不同國(guó)家和地區(qū)的頻譜分配。寬覆蓋：?jiǎn)蝹€(gè)基站覆蓋范圍可達(dá)30公里（固定通信）或5公里（移動(dòng)通信），適合城域網(wǎng)和農(nóng)村寬帶覆蓋。高速傳輸：數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)1Gbps（固定用戶(hù)）或100Mbps（移動(dòng)用戶(hù)）。多用戶(hù)接入：使用正交頻分復(fù)用（OFDM）

和正交頻分多址（OFDMA）

技術(shù)，可同時(shí)為多個(gè)用戶(hù)提供高效接入。支持移動(dòng)性：支持快速切換（handover）和高達(dá)120km/h

的移動(dòng)速度，適合移動(dòng)寬帶接入。QoS支持：提供強(qiáng)大的質(zhì)量服務(wù)（QoS）支持，能夠滿(mǎn)足視頻流、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的不同需求。3.9

WiMAX技術(shù)特點(diǎn)無(wú)線(xiàn)寬帶接入提供最后一公里（LastMile）寬帶接入，適用于城市、郊區(qū)和農(nóng)村寬帶覆蓋。企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)為企業(yè)用戶(hù)提供高帶寬和安全的無(wú)線(xiàn)接入，替代傳統(tǒng)光纖和DSL連接。城市網(wǎng)絡(luò)部署在智能城市中，用于公共Wi-Fi熱點(diǎn)覆蓋和物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施連接。遠(yuǎn)程監(jiān)控與通信應(yīng)用于安防監(jiān)控、智慧農(nóng)業(yè)和遠(yuǎn)程醫(yī)療中，支持大范圍的高速無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。3.9

WiMAX在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀初步引入階段（2005年前后）WiMAX技術(shù)最早在全球范圍內(nèi)引起關(guān)注時(shí)，中國(guó)也積極跟進(jìn)，主要以試驗(yàn)和研究為主。中國(guó)通信設(shè)備廠商（如華為、中興）參與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和設(shè)備研發(fā)。試驗(yàn)推廣階段（2006~2010年）多個(gè)運(yùn)營(yíng)商（如中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信）開(kāi)展了WiMAX網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)，重點(diǎn)驗(yàn)證其在寬帶接入和城域網(wǎng)覆蓋中的應(yīng)用。典型試驗(yàn)城市包括北京、上海和深圳，主要用于固定無(wú)線(xiàn)接入、農(nóng)村寬帶覆蓋等場(chǎng)景。逐漸邊緣化（2011~至今）隨著LTE技術(shù)的興起，WiMAX在技術(shù)、頻譜和生態(tài)系統(tǒng)方面逐漸處于劣勢(shì)：LTE在中國(guó)擁有更廣泛的頻譜支持（例如TD-LTE）。LTE更強(qiáng)的移動(dòng)性和更大的產(chǎn)業(yè)支持吸引了運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備廠商的注意力。WiMAX在中國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用逐漸減少，主要局限于特定行業(yè)，如工業(yè)專(zhuān)網(wǎng)和偏遠(yuǎn)地區(qū)寬帶覆蓋。當(dāng)前現(xiàn)狀小眾應(yīng)用：目前，WiMAX在中國(guó)主要用于一些行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)，如能源、交通、遠(yuǎn)程監(jiān)控等場(chǎng)景。退出主流市場(chǎng)：由于5G的快速發(fā)展，WiMAX已不再被視為主流技術(shù)?？偨Y(jié)：無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)對(duì)比技術(shù)名稱(chēng)頻段數(shù)據(jù)速率覆蓋范圍功耗延遲典型應(yīng)用藍(lán)牙2.4GHz（ISM頻段）1~3Mbps（BLE低至125kbps）10~100米低中等消費(fèi)電子（耳機(jī)、智能穿戴）、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接Zigbee2.4GHz、868MHz、915MHz20~250kbps10~100米很低中等智能家居（燈控、傳感器）、工業(yè)自動(dòng)化NB-IoTLTE頻段（700~2100MHz）20~250kbps數(shù)公里（基站支持）極低較高（~10秒）智能抄表、智慧農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)LoRa433MHz、868MHz、915MHz0.3~50kbps數(shù)公里（城郊達(dá)10km）極低較高（~1秒）智慧城市、遠(yuǎn)程監(jiān)控、農(nóng)田物聯(lián)網(wǎng)UWB3.1~10.6GHz110Mbps~480Mbps10~50米低極低（<1毫秒）精確定位（厘米級(jí)）、消費(fèi)電子（AirTag、智能門(mén)鎖）60GHz57~64GHz（毫米波）高達(dá)7Gbps1~10米中等極低（<1毫秒）高速無(wú)線(xiàn)傳輸（4K視頻、VR/AR）、WiGig路由WLAN2.4GHz、5GHz、6GHz54Mbps~9.6Gbps（Wi-Fi6E）10~100米中等中等（510ms）局域網(wǎng)通信、家庭寬帶、辦公網(wǎng)絡(luò)WiMAX2.3GHz、3.5GHz40Mbps~1Gbps數(shù)公里高低（~10ms）城市無(wú)線(xiàn)寬帶覆蓋、固定無(wú)線(xiàn)接入3.10

拓展知識(shí)——可見(jiàn)光通信可見(jiàn)光通信（VisibleLightCommunication,VLC）是一種利用可見(jiàn)光波段（約380nm至750nm）的光波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。它通過(guò)LED燈的高速閃爍來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，這種閃爍速度極快，肉眼無(wú)法察覺(jué)，因此不會(huì)影響正常照明?？梢?jiàn)光通信兼具照明和通信雙重功能，被視為未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的重要補(bǔ)充?？梢?jiàn)光通信的特點(diǎn)高帶寬：可見(jiàn)光頻譜比無(wú)線(xiàn)電波寬約10000倍，具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸潛力。安全性高：光波無(wú)法穿透墻壁，通信范圍可控，適用于需要高保密性的場(chǎng)景。無(wú)電磁干擾：不受無(wú)線(xiàn)電頻段的限制，非常適合對(duì)電磁環(huán)境要求高的場(chǎng)所，如醫(yī)院和飛機(jī)。環(huán)境友好：利用現(xiàn)有LED照明設(shè)備進(jìn)行通信，無(wú)需額外的頻譜資源。可見(jiàn)光通信的應(yīng)用室內(nèi)通信：在智能家居中實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的高速數(shù)據(jù)傳輸。交通領(lǐng)域：用于車(chē)燈與路燈之間的通信，支持車(chē)聯(lián)網(wǎng)（V2X）應(yīng)用。醫(yī)療領(lǐng)域：在手術(shù)室等對(duì)電磁干擾敏感的環(huán)境中提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。公共場(chǎng)所：機(jī)場(chǎng)、博物館等通過(guò)燈光提供位置服務(wù)（LiFi）。3.10

拓展知識(shí)——可見(jiàn)光通信可見(jiàn)光通信（VLC）已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)，但尚未大規(guī)模普及。當(dāng)前進(jìn)展實(shí)驗(yàn)室研究：許多研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)已經(jīng)證明了VLC技術(shù)的可行性，通信速率在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中可以達(dá)到Gbps級(jí)別。商業(yè)化探索：一些公司已推出基于可見(jiàn)光通信的產(chǎn)品。例如，LiFi（LightFidelity）是一種具體的VLC實(shí)現(xiàn)形式，已在一些企業(yè)和行業(yè)內(nèi)進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。特定場(chǎng)景應(yīng)用：在飛機(jī)客艙、醫(yī)院、博物館等對(duì)電磁干擾敏感的場(chǎng)所，可見(jiàn)光通