物联网中的几种无线通信技术(20111122)

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1、第7讲几种常用的无线网络通信技术随着轻型移动设备的与日剧增，其数量已经远远超过了固定设备。由于有线网络连接在空间上的局限性，如何将这些移动设备、高速地联入互联网中呢？无线通信技术在其中起到了至关重要的作用。无线通信技术消除了有线网络对接入设备的位置限制，同时也节省了光线、电缆等有线信号传输设施的成本。这就意味着人们可以以相对低廉的价格且非常方便地在餐厅、教学楼、机场等有无线信号覆盖的区域上网浏览和获取信息。IT界许多人都认为将来移动通信网络将全面打败现在的互联网。本讲主要介绍无线网络的分类和几种无

2、线通信技术。7.1无线网络简介无线网络包含了一系列的无线通信协议。例如WiFi（WirelessFidelity）、3G、ZigBee协议等。为了更加准确区别不同协议的特性，首先要了解一些组成无线网络的基本元素。1.无线网络用户无线网络用户是指具备无线通信能力，并可将无线通信信号转化为有效信息的终端设备。如，装有WiFi无线模块的台式机、笔记本电脑或者是PDA（个人数字数理）、装有3G通信模块的手机和装有CC2420无线通信模块的传感器。2.无线连接无线接入是指无线网络用户与基站或者无线网络用户之

3、间用以传输数据的通路。相对于优先网络中的电缆、光缆、同轴电缆等物理连接介质，无线连接主要通过无线电波、光波作为传输载体。不同无线连接技术提供不同的数据传输速率和传输距离。3.基站基站的职责是将一些无线网络用户连接到更大的网络中（校园网、互联网、电话网）。无线网络用户通过基站接收和发送数据包，基站将用户的数据包发给它所属的上层网络，并将上层网络的数据包转发给指定的无线网络用户。根据不同的无线连接协议，相应基站的名称和覆盖的范围是不同的。例如，WiFi的基站被称为接入点（AP），它的覆盖范围为几十米；

4、蜂窝电话网的基站被称为蜂窝塔，在城市中它的覆盖范围为几千米，而在空旷的平地中其覆盖范围可达几十千米。只有在基站的覆盖范围内，用户才可能通过它进行数据交互。用户除了通过基站与上层网络交互的无线组织模式之外，还可以通过子组织的方式形成自组网。它的特点是无需基站和上层网络支持，用户自身具备网络地址指派、路由选择以及类似域名解析等功能。基于不同技术和协议的无线连接的传输范围，可以将无线网络分为4类，如图7-1所示。1Gb/sUWBWiMAXWiFi100Mb/s3G2.5G10Mb/s蓝牙1Mb/s约10

5、米约100米可达约100km可达约30km个域网局域网城域网广域网图7-1无线网络协议分类4.无线广域网无线广域网（WirelessWideAreaNetwork）连接信号可以覆盖整个城市甚至整个国家，其信号传播途径主要有两种：一种是通过多个相邻的地面基站接力传播，另一种是信号可以通过卫星系统传播。当前主要的广域网包括2G、2.5G和3G系统。2G系统的贡献是使用数字信号取代了1G中的模拟信号进行语音传输，它的核心技术包括全球移动通信系统（GlobleSystemforMobileCommunic

6、ations,GSM）和码分多址数字无线技术，2.5G系统的带宽为100~400kb/s。3G系统使用独立于2G系统的基本架构，其核心技术包括CDMA-2000、时分同步码分多址数字无线技术（TimeDivisionSynchronousCodeDivisionMultipleAccess，TD-SCDMA）和WCDMA，相比2G系统在数据传输速率上有重大提升，其最大的带宽约为2Mb/s。5.无线城域网无线城域网（WirelessMetropolitanAreaNetwork）基站的信号可以覆盖整

7、个城市，在服务区域内的用户可以通过基站访问互联网等上层网络。微波存取全球互通（WorldwideInteroperabilityforMicrowareAccess,WiMAX）是实现无线城域网的主要技术，IEEE802.16的一系列协议对WiMAX进行了规范。WiMAX基站的视线（LineofSight,LoS）覆盖范围可达112.6km,所谓的“LoS”是指无线电波在相对空旷的区域以直线传播，但在建筑相对密集的城市，无线电波会以非视线（NoneLineofSight,NLoS）方式传输，802

8、.16a协议支持的基站的非视线覆盖范围为40km。6.无线局域网无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork）在一个局部的区域内（如教学楼、机场候机大厅、餐厅等）内为用户提供可访问互联网等上层网络的无线连接。无线局域网是已有有线局域网的拓展和延伸，使得用户在一个区域内随时随地访问互联网。无线局域网有两种工作模式，第一种基于基站模式，无线设备（手机、上网本、笔记本电脑）通过介入点访问上层网络；第二种是基于自组织模式，例如在一个会议室内，所有与会者的移动设别可以不借助接