第一章 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù).ppt

1、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),課程目標(biāo),課程的主要目標(biāo)是幫助學(xué)生了解無線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)的基本原理、體系結(jié)構(gòu)以及面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)通過文章閱讀和上機(jī)實(shí)踐加深對(duì)某種特定技術(shù)的理解。,考核方式：,學(xué)生成績(jī)=平時(shí)成績(jī)(4050%)+期末考核成績(jī)(6050%) 優(yōu)秀率(85分以上)原則上不超過20% 不及格率(60分以下)應(yīng)有1%10% 學(xué)生成績(jī)=平時(shí)成績(jī)(4050%)+期末考核成績(jī)(6050%) 優(yōu)秀率(85分以上)原則上不超過20%,內(nèi)容組成：,無線局域網(wǎng) 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) 無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,第一章 無線網(wǎng)絡(luò)概述,1.1無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀 1.2國(guó)外研究/開發(fā)狀況 1.3無線移動(dòng)通信的發(fā)展 1.4關(guān)鍵技術(shù),1.1 無線應(yīng)用現(xiàn)狀

2、,移動(dòng)計(jì)算及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),移動(dòng)計(jì)算的驅(qū)動(dòng) 移動(dòng)應(yīng)用多樣化 無線通信網(wǎng)絡(luò) Internet 移動(dòng)計(jì)算的目標(biāo) 普適計(jì)算（Pervasive/ubiquitous） 移動(dòng)設(shè)備的用戶可在任何時(shí)間任何地點(diǎn)服務(wù)訪問不同的服務(wù)。,普適計(jì)算（Anytime,Anywhere),無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,新信息（天氣預(yù)報(bào)、體育運(yùn)動(dòng)、TV、游戲、電影 ）、銀行業(yè)務(wù)、m-commerce、娛樂、廣告、旅行、數(shù)字圖書館、企業(yè)管理、安全、教育、農(nóng)場(chǎng)、森林 所有的服務(wù)都來自Internet,當(dāng)前并不能使用所有的服務(wù),無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,IDC預(yù)測(cè) WLAN市場(chǎng)預(yù)計(jì)每年將增長(zhǎng)29% 2007年，在專業(yè)移動(dòng)PC中安裝WL

3、AN系統(tǒng)的普及率從2002年的9%飆升到90%。 Analysys公司報(bào)告 美國(guó)和西歐公共無線局域網(wǎng)(P-WLAN)市場(chǎng)將從2002年的3,340萬美元增長(zhǎng)到55億美元 美國(guó)：2250萬-28億 西歐：1090萬-26.4億,無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,無線熱點(diǎn)（hot-spot） 機(jī)場(chǎng)、飯店、會(huì)議設(shè)施、咖啡廳、火車站 Analysys公司報(bào)告 2002年無線熱點(diǎn)4800-2007年5.7萬 歐洲1400-3萬 美國(guó)3400-2.7萬 Gartner集團(tuán)報(bào)告全球熱點(diǎn)數(shù) 2002年14752 用戶250萬 2005年達(dá)151768 用戶930萬,無線熱點(diǎn),美國(guó)的無線部署,Boingo Wireless

4、預(yù)測(cè)未來美國(guó)本土的潛在熱點(diǎn)達(dá)到二百萬個(gè) 212 conference centers 3,032 train stations 5,352 airports 53,500 hotels 72,720 business centers 202,600 gas stations 480,298 restaurants, bars and cafs 1,111,300 retail stores,美國(guó) Starbucks連鎖店,2001年加入MobileStar成為第一個(gè)提供Wi-Fi Internet接入服務(wù)的零售業(yè)主.,歐洲無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,移動(dòng)用戶數(shù) 2003年74.9million 200

5、7年86.8million WLAN熱點(diǎn)數(shù) 2002年1000 2003年7000 2008年70000 Home WLAN 2003年$160.1million 2008年$290.0million,歐洲 “Cloud”,Europe最大的公共WiFi網(wǎng)絡(luò) 遍布英國(guó)6,000多個(gè)點(diǎn) 以每周100點(diǎn)的速度遞增 已經(jīng)在其它歐洲市場(chǎng)部署并開始運(yùn)營(yíng) Germany、France、Sweden、Italy、Spain、Benelux 普適計(jì)算架構(gòu)和服務(wù)交付能力 多業(yè)務(wù)提供商的Wi-Fi平臺(tái),歐洲 ”MAGNET”,MAGNET(My personal Adaptive Global NET) 開始于2

6、004.1，投資1814萬歐元 設(shè)計(jì)歐洲、亞洲和北美洲18個(gè)國(guó)家的37家 Austria、Belgium、China、Denmark、Finland、France、Germany、Greece、India、Italy、Japan、Korea、Netherlands、Spain、Sweden、Switzerland、UK、USA 網(wǎng)絡(luò)圍繞著個(gè)人以及個(gè)人的需求 資源和設(shè)備不局限于個(gè)人周圍 取決于時(shí)間、位置和環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)組成、配置和連通,亞洲無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,臺(tái)灣 在2005年年底，臺(tái)灣將有80以上的地區(qū)覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào) 除了一些偏遠(yuǎn)小地方。 在2004年年底“無線臺(tái)北”（Wireless Ta

7、ipei）計(jì)劃開始著手建設(shè)后，市民在臺(tái)北捷運(yùn)站附近即可享受到各式便捷服務(wù)。2006年1月，臺(tái)北將完成全市WLAN無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，預(yù)計(jì)將覆蓋90%的人口，成為全球第一個(gè)寬帶“無線城”（Wireless City）。,亞洲無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,日本 2004年WLAN設(shè)備（包括AP與無線網(wǎng)絡(luò)卡）出貨量與銷售金額則達(dá)到達(dá)485萬2000臺(tái)和430億日元。 2008年出貨量與銷售金額分別可望達(dá)到979萬9000臺(tái)與529億日元。 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商 DoCoMo, Vodafone, au(KDDI) 手持設(shè)備制造商 NEC, Sony, Sharp, Panasonic 內(nèi)容服務(wù) Weathernews, Se

8、ga, Bandai,亞洲無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀,我國(guó)的WLAN發(fā)展情況 高等院校、大公司 中國(guó)移動(dòng)“隨e行” GPRS+WLAN 中國(guó)電信“天翼通” ADSL+WLAN 中國(guó)網(wǎng)通“無線伴旅” 寬帶DIA接入WLAN 中國(guó)聯(lián)通“？” WLAN+CDMA1X,1.2國(guó)外研究/開發(fā)狀況,美國(guó)NSF（2003年之后）,UCB：SMART DUST（1/2）,當(dāng)初目標(biāo)（1992年） 1 mm3自治傳感器節(jié)點(diǎn) 上千個(gè)傳感器組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 研究系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問題 開發(fā)相應(yīng)的有用示范系 提供測(cè)試平臺(tái) Axis Magnetic Sensor、Axis Accelerometer，Light Intensity Se

9、nsor，Humidity Sensor，Pressure Sensor，Temperature Sensor。 應(yīng)用對(duì)象 軍用/民用,UCB：SMART DUST（2/2）,不停修改目標(biāo) 自治毫米級(jí)機(jī)器人 傳感 計(jì)算 通行 動(dòng)力 發(fā)動(dòng)機(jī) 機(jī)械 Wireless Sensor Networks!,UCLA：WiNG group,WiNG (Wireless Network Group) 體系結(jié)構(gòu)的研究 蜂窩和ad-hoc的混合體系 系統(tǒng) 無線路由器系統(tǒng) 測(cè)量 大型WLAN的流量建模 協(xié)議和算法 分布式分組調(diào)度算法 多跳無線網(wǎng)絡(luò)中的TCP 傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分發(fā)給移動(dòng)sinks,Cisco,產(chǎn)品線

10、 Mobile Wireless Wireless Integrated Switches and Routers Wireless IP Telephony Wireless LAN Wireless Network Management Wireless Security Servers 解決方案 Cisco Structured Wireless-Aware Network Framework Wireless Mobility Solutions for Service Providers,Intel,Intel Intel第一個(gè)品牌 The Wireless Verification

11、 Program (WVP) 測(cè)試Intel Centrino 移動(dòng)技術(shù)與服務(wù)供應(yīng)商WLAN架構(gòu)的互操作性,Microsoft,Windows 移動(dòng)設(shè)備 Pocket PC、 Portable Media Center、Smartphones 移動(dòng)技術(shù)方案 Education，F(xiàn)inancial Services，Government，Healthcare，Hospitality，Human Resources，Manufacturing，Retail，Telecommunications，Transportation，Utilities and Engineering。,IBM,Mobile

12、 ThinkPad notebooks, Mobile ThinkCentre desktops IBM Mobile workstations: Mobile / Wireless: Systems and options Mobile / Wireless: Software and services Mobile business solutions Mobile Security options Enterprise Mobile Solutions Mobile & Wireless products and solutions from Lotus Mobile Innovatio

13、ns (Lotus) ,部分手機(jī)廠商,Nokia Nokia9500、筆記本網(wǎng)卡Nokia D211可在GPRS、HSCSD (高速電路交換數(shù)據(jù))和WLAN覆蓋范圍內(nèi)提供“總在線”的互聯(lián)網(wǎng)接入。 Motorola 寬帶無線 WLAN/WPAN Ericsson 基于位置服務(wù)(LBS) 無線電子郵件 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)支持代理,特別的創(chuàng)意,PetsMobility Network, Inc. 位于亞利桑那州的無線通信公司 將為快速增長(zhǎng)的數(shù)十億寵物市場(chǎng)提供無線通信產(chǎn)品和服務(wù)（僅美國(guó)本土2004年與寵物相關(guān)的花費(fèi)以超過$34.3） PetsCell 蜂窩電話以及相關(guān)的通信產(chǎn)品,論壇和標(biāo)準(zhǔn)化組織,IEEE(T

14、he Institute of Electrical and Electronics Engineers ) IETF( The Internet Engineering Task Force ) 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project )、3GPP2 IPDR(The Internet Protocol Detail Record ) Wi-Fi,1.3 無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,第一代移動(dòng)電話 語音,關(guān)鍵技術(shù) 較小的覆蓋區(qū)域（cell） 頻率的重用 每個(gè)cell采用一組頻率 相鄰cell所采用的頻率不同 AMPS共有832個(gè)信道 發(fā)送:824849

15、/接收:869894 每個(gè)為30kHz的單工雙向通道 采用FDM,第二代移動(dòng)電話（2G） 數(shù)字語音,百花齊放 D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) GSM (Global System for Mobile communications) CDMA (Code Division Multiple Access) PDS ( 基于D-AMPS, 日本制式),2G D-AMPS（U.S.）,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是IS-54/IS-136 與AMPS兼容（模擬和數(shù)字混合模式） 采用850MHz和1900MHz頻帶 語音的數(shù)字化工作由手機(jī)完成 數(shù)字化+TDM,

16、2G GSM （全球通）,采用FDM技術(shù)（發(fā)送和接收頻率不同） 共有124對(duì)單工信道 在每個(gè)頻段又采用TDM為多個(gè)用戶提供服務(wù) GSM的頻段更寬，數(shù)據(jù)率高于D-AMPS 信道控制 廣播控制信道（集站發(fā)布信息） 專用控制信道（呼叫建立） 公共控制信道（訪問請(qǐng)求）,2G CDMA,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是IS-95 品牌名為cdmaOne CDMA的特點(diǎn) 每個(gè)站使用整個(gè)頻段發(fā)送信號(hào)； 多個(gè)站的信號(hào)可以線性疊加； 利用編碼技術(shù)分離并發(fā)的傳輸； CDMA的關(guān)鍵 接收端能提取出期望的信號(hào)，同時(shí)拒絕所有其他的信號(hào)，并把這些信號(hào)當(dāng)作噪聲。,2.5G 語音為主兼顧數(shù)據(jù),EDGE (Enhanced Data rates f

17、or GSM Evolution) GSM的增強(qiáng)版本 更高的數(shù)據(jù)率 GPRS (General Packet Radio Service) 層疊分組網(wǎng)絡(luò)( D-AMPS, GSM) 在語音系統(tǒng)的cell中發(fā)送/接收IP分組,第三代移動(dòng)電話（3G） 數(shù)字語音和數(shù)據(jù),IMT-2000 (International Mobile Telecommunication) 高質(zhì)量的語音傳輸 消息機(jī)制（取代email、fax、SMS、chat ） 多媒體（聽音樂、看視頻/電影/電視 ） 訪問Internet（web沖浪 ） 視頻會(huì)議、群玩游戲、e-commerce 單一的標(biāo)準(zhǔn)化世界 實(shí)現(xiàn) 室內(nèi)用戶2Mbps

18、 行走用戶384kbps 車內(nèi)用戶144kbps,IMT-2000,W-CDMA (Wideband CDMA) 頻分雙工直接序列擴(kuò)頻 與GSM互通但不兼容 CDMA2000 頻分雙工多載波CDMA 基于IS-95并與之兼容 不能與GSM互通 區(qū)別 不同的chip率 不同的幀時(shí) 雙工和多路訪問模式 不同的同步方式,UMTS: 全球移動(dòng)通信系統(tǒng),多cell環(huán)境下的全球無縫操作 全球漫游: 多模式、多波段、低成本終端，便攜服務(wù)& QoS 與Internet的多媒體接口 基于核心GSM, 與IMT-2000一致 傳輸技術(shù) WCDMA的FDD TD-CDMA的TDD,第四代移動(dòng)電話,網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì),歐洲

19、國(guó)家一般認(rèn)為4G是以IPv6為基礎(chǔ)的，網(wǎng)絡(luò)上的所有單位都有自己的IP地址； 諾基亞認(rèn)為4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是有線無線的統(tǒng)一。 愛立信認(rèn)為最終的4G應(yīng)該是以IPv6為基礎(chǔ)的共同核心網(wǎng)，多種無線接入網(wǎng)絡(luò)共存的網(wǎng)絡(luò)。 摩托羅拉認(rèn)為4G網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)是IPv6網(wǎng)絡(luò)，接入系統(tǒng)則是多種無線接入方式的統(tǒng)一。 朗訊認(rèn)為4G是現(xiàn)有的移動(dòng)通信系統(tǒng)和WLAN的結(jié)合。,網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì),1.4 關(guān)鍵技術(shù),無線通信架構(gòu),無線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）,無線局域網(wǎng)（WLAN）,無線城域網(wǎng)（WMAN）,無線Internet Internet與移動(dòng)集成,Media Media TV/Radio/數(shù)據(jù)分發(fā)，廣播和出版，娛樂，多媒體信息，Personal services Mobility Computer High speed Services Mobility ，訪問Internet，訪問內(nèi)聯(lián)網(wǎng)/ERP，E-mail，E-learning，E-commerce Telecommunication Wideband Services Mobility ，移動(dòng)，VoIP，寬帶數(shù)據(jù)，電路交換過渡到分組交換,漫游、移動(dòng)和普適,移動(dòng)計(jì)算需求,一般需求 處理多媒體流量 數(shù)據(jù)、音頻和視頻 運(yùn)動(dòng)中的無縫服務(wù) 用戶sm