現(xiàn)代通信新技術(shù)講述

1、2024年3月25日,1,現(xiàn)代通信新技術(shù),2024年3月25日,2,21世紀通信技術(shù)的發(fā)展趨勢,,,,面向21世紀通信的兩大通信平臺 光纖通信平臺：無線通信平臺： 超大容量、超長距離 寬帶、移動 關(guān)鍵技術(shù)：波分復用、關(guān)鍵技術(shù)：CDMA、智 光纖放大器能天線、軟件無線電,,,,IP over ?,2024年3月25日,3,21世紀電信網(wǎng)的發(fā)展趨勢無線通信熱點之一：個人通信,,,,1986年 CCI

2、R(國際無線通信咨詢委員會）制訂 FPLMTS(未來公共陸地移動通信系統(tǒng) )，以個人全球通信為目標，首次提出個人通信概念1986年 CCITT討論 UPT（全球通用個人通信）1989年 英國政府發(fā)放許可證建立雙向個人通信網(wǎng)，首次出現(xiàn) PCN名詞90年代以來，美國提出個人通信業(yè)務(wù)（ PCS），或個人通信系統(tǒng) （PCS） 但是，到底什么是個人通信？,CCITT－個人的移動性和終端移動性分開－著重于個人的移動性，用戶號碼可

3、以在任何終端上使用－無線接入不是必要的條件CCIR、歐洲 PCN、美國 PCS －個人的移動性靠終端的移動性實現(xiàn) －移動通信網(wǎng)作為個人通信網(wǎng)的底層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) －無線接入是必要的條件以無線接入為基礎(chǔ)的個人通信叫做無線個人通信 Wireless Personal Communications,2024年3月25日,4,通信的發(fā)展目標---個人通信,目標是實現(xiàn)：個人通信系統(tǒng) (PCN) 無論任何人 (Who

4、ever) 在任何時候 (Whenever) 在任何地方 (Wherever) 與另一個人 (Whomever) 進行任何類型 (Whatever),2024年3月25日,5,個人通信是新的挑戰(zhàn),個人通信(PC)：任何人在任何時間與任何地點以任何形式的通信 “任何時間” 要求支持動中通: 無線通信是前提 “任何人” 要求支持巨大用戶量: 頻譜資源有限 “任何地點” 要求無縫覆蓋: 傳輸能力有限 “任何形式” 要求

5、多媒體: 處理能力有限,2024年3月25日,6,個人通信的發(fā)展基礎(chǔ),新一代集成電路,新一代信息處理,新一代衛(wèi)星通信,新一代移動通信,新一代廣播電視,新一代無線接入,新一代信息網(wǎng)絡(luò)與服務(wù),,,,,,,,,,,,,,新一代光纖通信,2024年3月25日,7,信息社會的PC時代,第一個PC時代1980年～2000年P(guān)ersonal Computer第二個PC時代2001～2020年P(guān)ersonal Communication第三

6、個PC時代2020～2040Power Chip (?),2024年3月25日,8,,衛(wèi)星通信,高軌道衛(wèi)星通信特點：同步軌道、靜止衛(wèi)星、容量大、質(zhì)量好、功率受限信道用途：－國際長途－海事衛(wèi)星－電視廣播－軍事通信,中低軌道衛(wèi)星通信特點：距離近、地面設(shè)備簡單靈活，非靜止軌道，要求跟蹤用途：－非實時信息傳送－遙感－偵測－衛(wèi)星移動通信,2024年3月25日,9,,衛(wèi)星通信導航和定位,四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)

7、中國的北斗導航系統(tǒng)和美國GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱為全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。目前，聯(lián)合國已將這4個系統(tǒng)一起確認為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)核心供應商。,北斗衛(wèi)星定位導統(tǒng)系北斗衛(wèi)星定位導統(tǒng)系由四顆(兩顆工作衛(wèi)星、兩顆備用衛(wèi)星)北斗定位衛(wèi)星、地面控制中心、北斗用戶終端三部分組成。,2024年3月25日,10,移動衛(wèi)星通信系統(tǒng),衛(wèi)星通信的概念 衛(wèi)星通信是指地球站（也可能是手持終端）之間或地球站與航天器之間利用通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器實現(xiàn)

8、的無線電通信。 主要包括： 衛(wèi)星固定通信(FSS) 衛(wèi)星移動通信(MSS) 衛(wèi)星直接廣播(BSS) 衛(wèi)星中繼通信,2024年3月25日,11,衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成,空間段：轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，要求放大，且盡量無失真，無噪聲；地面段：放大、發(fā)射、接收信號等；監(jiān)控中心：保證通信衛(wèi)星正常運轉(zhuǎn)，通信網(wǎng)絡(luò)正常工作，對地球站的方向圖、功率和頻率進行監(jiān)測。,2024年3月25日,12,空間段,2024年3月25日,13,地面段,2024年

9、3月25日,14,用戶段,,2024年3月25日,15,衛(wèi)星通信系統(tǒng)工作方式,A）雙星雙跳： 用于國際通信，兩個地球站看不到同一顆衛(wèi)星，傳輸時延大；B）單星雙跳：用于星形網(wǎng)，平時不通信，需要時進行通信，不允許國內(nèi)話音通信，用于數(shù)據(jù)通信。,2024年3月25日,16,衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)類型,ITU (International Telecommunication Union)定義三種業(yè)務(wù)類型：固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)FSS (Fixed satell

10、ite service) 移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)MSS (Mobile satellite service)廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)BSS (Broadcasting satellite service),2024年3月25日,17,世界衛(wèi)星通信的發(fā)展,1997年世界衛(wèi)星市場銷售額512億美圓，預計2007年達到1900億美圓截止1999年底，全球300顆同步衛(wèi)星提供60%的州際通信和100%國際電視轉(zhuǎn)播全球在軌轉(zhuǎn)發(fā)器4467個，正在建造的轉(zhuǎn)發(fā)器17

11、93個發(fā)展經(jīng)歷了：從模擬→數(shù)字 ;從窄帶話音→寬帶綜合業(yè)務(wù) ;從FSS→MSS ;從C波段→Ku、Ka波段。,2024年3月25日,18,世界通信衛(wèi)星的發(fā)展-亞洲區(qū),2024年3月25日,19,移動衛(wèi)星通信系統(tǒng),早期：同步衛(wèi)星 （國際海事衛(wèi)星組織IMASSAT-A、B、C、M） 衛(wèi)星信號弱，主要為船載或車載終端。近期：中、低軌道衛(wèi)星“銥”（Iridium）星系統(tǒng)(Motorola) 77（66）

12、顆衛(wèi)星組成，50億美圓 全球用戶5.5萬（中國900個） 終端：$3500,通話費，7$/分 1998投入使用，2000.3.18停止服務(wù)“全球星”（Globalstar）系統(tǒng) 48顆衛(wèi)星組成，17億美圓 終端：￥1，5800,通話費，10￥/分,2024年3月25日,20,,衛(wèi)星導航系統(tǒng),四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)中國的北斗導航系統(tǒng)和美國GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系

13、統(tǒng)并稱為全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。目前，聯(lián)合國已將這4個系統(tǒng)一起確認為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)核心供應商。,北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)由四顆(兩顆工作衛(wèi)星、兩顆備用衛(wèi)星)北斗定位衛(wèi)星、地面控制中心、北斗用戶終端三部分組成。,2024年3月25日,21,,四大衛(wèi)星導航系統(tǒng),中國的北斗導航系統(tǒng)和美國GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱為全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。目前，聯(lián)合國已將這4個系統(tǒng)一起確認為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)核心供應商。,美國的第

14、二代GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng),歐盟的伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng),俄羅斯的“格洛納斯”導航系統(tǒng),北斗二號導航衛(wèi)星導航系統(tǒng),2024年3月25日,22,中國衛(wèi)星通信的發(fā)展,中國第一顆試驗衛(wèi)星“東方紅一號”于1970年4月24日發(fā)射成功，重37Kg，運轉(zhuǎn)周期110分鐘，繞地球一周，以旋極化的全球波束向全球廣播“東方紅樂曲”。1972年我國郵電部租用國際第四代衛(wèi)星(IS-IV)，引進國外設(shè)備，在北京和上海建立了四座大型地球站(30m)，首次開展了商業(yè)性的國

15、際衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。1975年后建成了北京，南京，烏魯木齊，昆明，拉薩等地球站。先后利用法國，德國提供的交響樂衛(wèi)星和國際IS-V衛(wèi)星成功地進行了各種通信業(yè)務(wù)的傳輸試驗。證明研制的地球站主要技術(shù)性能達到國際標準。1984年4月8日成功發(fā)射第一顆同步軌道試驗通信衛(wèi)星“東方紅二-1”定位在125°E，重433Kg，攜帶2個8W的C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，以全球波束輻射，中心波束為23.4dBW，工作在C(6/4GHz)頻段。通過這顆衛(wèi)星開通了

16、北京至烏魯木齊，昆明，拉薩三個方向的數(shù)字電話，中央人民廣播電臺和中央電視臺對新疆、西藏、云南等邊遠地區(qū)傳送了廣播和電視節(jié)目。,2024年3月25日,23,中國衛(wèi)星發(fā)展史（續(xù)）,1986年2月1日“東方紅二號-2”成功定位在103°E，攜帶2個C頻轉(zhuǎn)發(fā)器，以區(qū)域橢圓波束(中國地形)輻射傳送，重 433Kg，中心波束為34.5dBW。攜帶2個8W的C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，以全球波束輻射，中心波束為 23.4dBW。通過這顆衛(wèi)星開通了電視，

17、廣播，數(shù)字電話，電報，傳真等各項國內(nèi)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。標志著我國的衛(wèi)星通信從試驗、試用階段進入實用階段。1988年3月7日“東方紅二號甲-1“簡稱“東二甲-1”，對外稱“中衛(wèi)一號“定位在87.5°E，波束中心指向101.7°E，34.11°N，中心波束為36dBW。4個C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，二個8W，二個10W，以區(qū)域橢圓波束輻射傳送。衛(wèi)星重441Kg，壽命7年。1988年12月22日，在110.5°E發(fā)射

18、了相同的一顆衛(wèi)星。這兩顆衛(wèi)星的定位精度，通信容量和工作壽命都有所提高。1990年2月4日“東方紅二號甲3“簡稱“東二甲3“，對外稱“中衛(wèi)三號“定位在98°E，波束中心指向103.23°E，33.84°N，中心波束36dBW。4個C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器以區(qū)域橢圓波束輻射傳送。衛(wèi)星重441Kg。1991年12月28日“東方紅三號”發(fā)射但衛(wèi)星定位失敗。1993年7月“中星五號”衛(wèi)星啟用，定位115.5o，播出8個省級

19、節(jié)目。,2024年3月25日,24,中國衛(wèi)星發(fā)展史（續(xù)）,,,1996年7月3日『亞太一A』在西昌發(fā)射中心成功發(fā)射，本衛(wèi)星和『亞太一號』相同為C頻段雙極星， 定位于東經(jīng)134°E，臺灣地區(qū)信號覆蓋強度為37dBm，接收容易。1997年5月11日新的“東方紅三號”又稱為“中衛(wèi)6號”發(fā)射成功，它是新型大功率的衛(wèi)星，攜帶24個C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，定位125°E。1998年5月30日新的“中衛(wèi)一號”發(fā)射成功。它是第一顆攜帶Ku

20、頻段的新型大功率的衛(wèi)星，攜帶18個 C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，定位在87.5°E。1998年7月18日“鑫諾一號”發(fā)射成功。攜帶14個Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器和24個C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器和一對C-Ku頻段互聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)器，定位在 110.5 °E。 2003年5月23日 “北斗一號”第三顆衛(wèi)星發(fā)射成功，預計用戶30萬。 2003年10月21日11時16分，太原衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征”四號乙運載火箭成功地將中國與巴西聯(lián)合研制的第二顆“資源一號”衛(wèi)星和

21、中國科學院研制的“創(chuàng)新一號”小衛(wèi)星送入太空?；鸺l(fā)射13分鐘后，“資源一號”衛(wèi)星進入太陽同步軌道?；鸺^續(xù)飛行約40秒后，“創(chuàng)新一號”衛(wèi)星與火箭分離，進入預定軌道。2009年4月15日 “北斗二號”衛(wèi)星發(fā)射成功,2024年3月25日,25,中國衛(wèi)星發(fā)展史（續(xù)）,2003年，我國已建成：(1)國際衛(wèi)星通信地面站二十座；(2)國際雙向電路萬余條；(3)國內(nèi)衛(wèi)星地球站四十多座；(4)國內(nèi)雙向電路30000條；(5)通信使用的轉(zhuǎn)發(fā)器

22、36個；(6)衛(wèi)星專用通信網(wǎng)近百個；(7)VSAT地球站萬余個；(8)廣播電視節(jié)目四十余套；(9)與通信合計使用約80個轉(zhuǎn)發(fā)器。,臺灣：“中華一號”，“中華二號”和“中華三號”“中華一號”： 1999年12月由雅典娜一型火箭運載的“中華一號”衛(wèi)星在佛州卡納維拉爾角46號發(fā)射場發(fā)射升空，并順利進入任務(wù)軌道。該衛(wèi)星用于科學研究“中華二號”：對地觀測，2004年6月發(fā)射“中華三號”：軍事應用,2024年3月25日,26,衛(wèi)

23、星應用,通信廣播中繼衛(wèi)星導航衛(wèi)星遙感（對空和對地遙感）氣象觀測地球資源勘探、海洋監(jiān)視偵察（包括照相偵察和電子偵察）、預警支持載人航天遠程教育、遠程醫(yī)療,2024年3月25日,27,衛(wèi)星應用實例,衛(wèi)星視頻廣播業(yè)務(wù) (1)點對多點的TV節(jié)目分配 (2) 點到點的傳輸 (3) 點對多點的直接到戶(DTH)廣播方式電話等交互式業(yè)務(wù) 在地面網(wǎng)無法覆蓋的地區(qū)使用。信號傳輸時延長。必須有回波抑制器。 發(fā)展方向：支持高

24、數(shù)據(jù)傳輸速率；支持多路電話信道；支持電視會議和可視電話；可傳輸圖像；提供語音/數(shù)據(jù)/視頻綜合業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)通信和Internet業(yè)務(wù) 采用分組交換的模式。典型例子為VSAT系統(tǒng)用于主站和小站之間的數(shù)據(jù)通信。衛(wèi)星鏈路差錯率高，采用FEC和數(shù)據(jù)交織。 移動通信業(yè)務(wù) 具有大范圍的無縫覆蓋能力，為“唯星用戶”服務(wù)，發(fā)展中國家的基本通信。,2024年3月25日,28,移動通信,蜂窩系統(tǒng)無線通信最成功的應用第一代：模擬第二代：數(shù)字

25、第三代：多媒體 尋呼系統(tǒng)無線通信最大眾化的應用,其它無線移動系統(tǒng)集群系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)無線ATM系統(tǒng)無線IP系統(tǒng),2024年3月25日,29,移動通信系統(tǒng),---以蜂窩移動通信系統(tǒng)為例,2024年3月25日,30,21世紀電信網(wǎng)的發(fā)展趨勢,,20世紀 21世紀業(yè)務(wù)方式以音頻為主的單媒體以視頻為主的多媒體干線傳輸微波光纖用戶傳輸有線無線復接方式PDH（準

26、同步數(shù)字序列） SDH（同步數(shù)字序列）交換模式STM（同步傳輸模式） ATM（異步傳輸模式）網(wǎng)絡(luò)方式三網(wǎng)鼎立三網(wǎng)合一,2024年3月25日,31,21世紀電信網(wǎng)的發(fā)展趨勢,,,面向21世紀通信的三大革命以干線（包括部分支線）傳輸光纖化為標志的光纖革命以SDH、ATM和IP為標志的數(shù)字革命以個人通信和無線接入為標志的無線革命,2024年3月25日,32,21世紀電信網(wǎng)的發(fā)展趨勢——無線接入,,,技術(shù)關(guān)鍵

27、 －多址－有效性與可靠性 －組網(wǎng) －蜂窩－信令與空間接口高層無線接入 特點：－蜂窩范圍大 －復雜的信道處理（糾錯、均衡、分集） －快速移動 －無線交換 －功率大 －成本高 －低速語音編碼低層無線接入 特點：－蜂窩范圍小 －簡單的信道處理 －慢速移動 －有線交換 －功率小 －成本低 －中速語音編碼（32Kb/s ADPCM）,2024年3月25

28、日,33,21世紀電信網(wǎng)的發(fā)展趨勢——無線ATM,,,無線 ATM 的發(fā)展背景 －－ATM方式是未來通信網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢 －－可移動多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展與普及 －－無線頻譜資源的更加合理利用無線 ATM 的技術(shù)關(guān)鍵 －－窄帶化技術(shù)（低到幾 Mb/s） －－抗誤碼技術(shù) －－按信源的信息量動態(tài)地分配帶寬無線 ATM 的應用前景 －－ 軍事通信、多媒體通信,2024年3月25日,34,21世紀電信網(wǎng)

29、的發(fā)展趨勢——擴頻技術(shù),,,擴頻多址技術(shù)的缺點：非正交性 ( Non-orthogonality) 優(yōu)點：堅韌性 (Robustness) 堅韌性體現(xiàn)在：－－抗多徑 －－抗干擾 －－蜂窩分割的頻率再用 －－扇區(qū)分割的頻率再用 前沿技術(shù)：時空聯(lián)合處理、智能天線、多用戶檢測,2024

30、年3月25日,35,21世紀電信網(wǎng)的發(fā)展趨勢——軟件無線電,,,當前無線系統(tǒng)在硬件及軟件上存在的問題： －多種標準、多種制式、多種協(xié)議、多種方案 －困難: －－互連互通難 －－設(shè)備更新難 －－研制開發(fā)難能否搞成一個通用的無線系統(tǒng)：－－硬件是公用的，除了天線和 RF 前端外，其它都是 DSP －－所有無線通信過程都用軟件實現(xiàn)，而軟件環(huán)境是開放的 －－無線協(xié)議都遵循一個公共的 Wireless O

31、SI 分層結(jié)構(gòu),軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù) －－多頻段天線及 RF前端技術(shù) －－直接式數(shù)字上、下變頻技術(shù) －－高速 DSP 技術(shù) －－標準化無線協(xié)議及協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)軟件無線電的應用前景－－多模手機 －－通用無線平臺 －－通用抗干擾軍用電臺,2024年3月25日,36,21世紀電信網(wǎng)的發(fā)展趨勢——第三代移動通信,,,,第一代－模擬話音－NMT，AMPS，TACS第二代－數(shù)字話音＋低

32、速數(shù)據(jù)（小于64Kbps)－GSM,PDC，IS-95，IS-136（D-AMPS）第三代－多媒體業(yè)務(wù)（小于2Mbps） ＋第二代業(yè)務(wù)－UMTS / IMT-2000,? IMT－2000簡介 1985年國際電聯(lián)就開始研究FPLMTS，1996年正式更名為IMT－2000 國際移動通信系統(tǒng)，工作頻段2000MHz，使用日期2000年? IMT－2000特點 全球性 綜合性 兼容性 靈

33、活性,2024年3月25日,37,21世紀電信網(wǎng)的發(fā)展趨勢——第三代移動通信,,,,,RTT標準的主要建議WCDMA歐洲把二個標準溶合成TDD /FDD，得到日本、美國、韓 國支持，將會成為主流cdma2000美國提出，和IS-95兼容TD-SCDMA中國提出,關(guān)于市場定向電話？多媒體？視頻業(yè)務(wù)？Internet ？關(guān)于體制標準全球一個標準？還是一個標準族？關(guān)于上下兼容要和第二代兼容。

34、關(guān)于知識產(chǎn)權(quán)各國都希望國際標準中涉及的技術(shù)必須是開放的。,2024年3月25日,38,WLAN標準IEEE802.11 （97年，草案，1/2Mbps）IEEE802.11a （99年，54Mbps，正交頻分復用）IEEE802.11b（99年，11Mbps，主要標準）IEEE802.11g（20Mbps）無線傳輸媒體訪問技術(shù)：CSMA/CA適應環(huán)境：小范圍慢速移動、不宜布線的場合應用場合：有線LAN的擴展；建筑物之

35、間的互連，特殊的網(wǎng)絡(luò)應用（無線對等網(wǎng)絡(luò) ）,無線局域網(wǎng)WLAN,2024年3月25日,39,無線局域網(wǎng)WLAN,2024年3月25日,40,傳輸技術(shù) 紅外線（定向光束、全方位發(fā) 射、漫反射）擴頻（直擴DSSS和跳擴FHSS）窄帶微波正交頻率調(diào)制OFDM,無線局域網(wǎng)WLAN,2024年3月25日,41,基本服務(wù)集BSS（basic service set）WLAN的最小構(gòu)成模塊，包括一些使用相同MAC協(xié)議和競爭共享介質(zhì)的站點

36、BSS可獨立，也可通過一個訪問點（AP）連到主干網(wǎng)上BSS一般對應一個單元（一個覆蓋區(qū)域）擴展訪問集ESS（extended service set）包括多個BSS。它們由AP和一個分布式系統(tǒng)（如以太網(wǎng)）連接。相對于LLC層，ESS是一個單獨的邏輯網(wǎng)絡(luò)。,WLAN的有關(guān)名詞,2024年3月25日,42,,BSS,BSS,DS,ESS,基本服務(wù)集BSS,擴展訪問集ESS,WLAN的基本服務(wù),2024年3月25日,43,WLAN主

37、要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式無中心的對等網(wǎng)絡(luò)（自組WLAN：Ad-hoc)接入點連接的網(wǎng)絡(luò)(多區(qū)WLAN：AP接入）（目前使用的主要形式）無線網(wǎng)橋橋接的網(wǎng)絡(luò),WLAN主要的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式,2024年3月25日,44,—所有站點共享和競爭同一個無線信道（CSMA/CA）—任意站點間經(jīng)無線信道直接通信—邏輯上為共享信道的以太網(wǎng)雖共享信道，但數(shù)據(jù)不一定能到達所有站點存在隱藏終端的問題,無中心的自組WLAN——Ad-hoc,2024年3月2

38、5日,45,,存在無線覆蓋范圍外的站點網(wǎng)中的站點“看不到”這些站點（稱為隱藏終端）偵聽不到隱藏終端的載波信號，無法避免沖突發(fā)生CSMA失效，信道吞吐率嚴重下降,A、D、C分別都能與B通信，由于沒有全覆蓋，結(jié)果導致： A、D偵聽不到C的載波； C偵聽不到A、D的載波； 當C、A或C、D同時發(fā)送時，彼此認為沒有沖突， 實際上沖突會在B處發(fā)生,隱藏終端問題,2024年3月25日,46,,AP接入的無線網(wǎng)絡(luò)AP(Acces

39、s Point)，是一個可設(shè)定地址的站點，它提供接口到分布式系統(tǒng)，其位置固定帶有無線網(wǎng)卡的站點可移動一個移動站點可以從一個AP移到另一個AP通信范圍覆蓋整個網(wǎng)絡(luò)用于有線LAN的擴充,AP接入的無線網(wǎng)絡(luò),2024年3月25日,47,——AP類似于蜂窩通信網(wǎng)基站，移動站點類似于手機每個AP覆蓋一定范圍，在此范圍的移動站點接入此AP，AP接收所轄范圍站點的信息，可通過有線網(wǎng)將信號（根據(jù)目的地址）傳到有線終端或另一個AP的無線用戶站

40、點可從一個AP漫游到另一個APAP接入方式中，站點之間不直接通信，只考慮站點到AP之間的通信AP實現(xiàn)所轄各站與有線網(wǎng)的接入，完成有、無線的橋接，不進行站之間的直接轉(zhuǎn)發(fā)AP 完成有線LAN與無線LAN幀格式的轉(zhuǎn)換,AP接入的無線網(wǎng)絡(luò),2024年3月25日,48,吞吐量：信道速率、介質(zhì)訪問效率節(jié)點數(shù)：同時容納的無線站點數(shù)覆蓋范圍：無線通信的距離（幾十米、幾百米、或幾公里）傳輸安全：抗干擾能力、防入侵、防竊取漫游：移動站從多個A

41、P接入的能力動態(tài)配置：網(wǎng)絡(luò)本身是動態(tài)的，允許動態(tài)、自動地 對站點進行加入、刪除或者重新定位而不影響其他站頻率資源：占用的頻率帶寬、需許可證的頻段或可自由使用的頻段,WLAN的性能指標,2024年3月25日,49,WLAN的協(xié)議標準,2024年3月25日,50,無線個域網(wǎng)技術(shù),技術(shù)分類藍牙技術(shù)(Bluetooth)IEEE 802.15 IEEE 802.15.1/1a WPAN標準 IEEE 802.15.2 共存性IEE

42、E 802.15.3/3a高速率IEEE 802.15.4 低速率IEEE 802.15 SG 4a 低速率其它物理層技術(shù)目前最成熟的是藍牙技術(shù)！最新發(fā)展是UWB技術(shù)！,2024年3月25日,51,藍牙技術(shù)(續(xù)),簡介1994年瑞典L.M. Ericsson發(fā)明1998年2月，Ericsson、IBM、Nokia和Toshiba發(fā)起成立藍牙特別利益集團SIG，目前有超過2000家公司加入2003年11月發(fā)布最新標準1.2版

43、，采用自適應跳頻技術(shù)，解決與WLAN的相互干擾問題藍牙與中國藍牙SIG成立了中國工作小組TF9計劃在TF9基礎(chǔ)上成立中國工作委員會,2024年3月25日,52,藍牙技術(shù)(續(xù)),技術(shù)特點涵蓋從物理層導應用層的多層協(xié)議,,網(wǎng)絡(luò)拓撲最多8個設(shè)備構(gòu)成微微網(wǎng)(Piconet)多個微微網(wǎng)構(gòu)成Scatternet,,,2024年3月25日,53,藍牙技術(shù)(續(xù)),技術(shù)特點基本參數(shù),2024年3月25日,54,藍牙技術(shù)(續(xù)),應用前景發(fā)展

44、比預想慢，但巨大的應用潛力沒有消失，只是滯后在下述領(lǐng)域仍具有優(yōu)勢替代電纜連接多種設(shè)備以ad hoc方式構(gòu)建人域網(wǎng)發(fā)展趨勢藍牙SIG分析來自工業(yè)界的反饋，針對下述不足制訂新的規(guī)范數(shù)據(jù)率不高、覆蓋范圍小不提供微微網(wǎng)間的漫游機制存在安全漏洞,2024年3月25日,55,IEEE 802.15,IEEE 802.15 WPANTM,IEEE 802.15.1 (Bluetooth V1.1),IEEE 802.15.1a

45、(Bluetooth V1.2),IEEE 802.15.2 (共存性),IEEE 802.15.3(高速率 MAC和2.4 GHz物理層),IEEE 802.15.3a(其它高速率物理層，UWB),IEEE 802.15.4(低速率WPAN),IEEE 802.15.4a(WPAN低速率其它高速率物理層),2024年3月25日,56,IEEE 802.15(續(xù)),已經(jīng)標準化的802.15系列標準,2024年3月25日,57,

46、IEEE 802.15(續(xù)),其它標準化活動,2024年3月25日,58,IEEE 802.15.3a基于UWB技術(shù)，是IEEE 802.15.3的替代物理層技術(shù)基本技術(shù)需求在10m覆蓋范圍時，至少能夠提供不低于110Mbps的 速率。在4m覆蓋范圍時，至少能夠提供不低于200Mbps的 速率；當覆蓋范圍進一步縮小時，數(shù)據(jù)速率可以高達480Mps。低功耗 以共享的方式提供高容量 高伸縮性,IEEE 802.15(續(xù)),202

47、4年3月25日,59,WLAN的技術(shù)定位,WLAN在無線通信技術(shù)中的位置,,4G?,2024年3月25日,60,UWB的定義,UWB－Ultra Wideband ，超寬帶從信號帶寬的角度來定義的概念，并沒有指明相應的實現(xiàn)方式 FCC給出的定義（FCC 02-48 Report & Order）： 信號的相對帶寬大于0.2或絕對帶寬大于500MHz,式中，fH和fL分別為系統(tǒng)的高端頻點和低端頻點（按-10dB計算）,這里相

48、對帶寬的定義為：絕對帶寬定義為：,2024年3月25日,61,什么是超寬帶,超寬帶(Ultra-WideBand） 簡稱UWB-10dB相對帶寬大于0.2或在傳輸?shù)娜魏螘r刻帶寬大于500 MHz,2024年3月25日,62,UWB的各種用途及所占用的頻段（FCC）,探地雷達：<960MHz，3.1GHz~10.6GHz墻內(nèi)成像系統(tǒng)：<960MHz，3.1GHz~10.6GHz穿墻成像系

49、統(tǒng)：<960MHz，1.99GHz~10.6GHz監(jiān)視系統(tǒng)：1.99GHz~10.6GHz醫(yī)療成像系統(tǒng)：3.1GHz~10.6GHz室內(nèi)通信系統(tǒng)（必須確定在室外不能使用）：3.1GHz~10.6GHz手持設(shè)備間通信：3.1GHz~10.6GHz車載雷達系統(tǒng)：22GHz~29GHz,,,,1.6,1.9,2.4,Bluetooth,802.11bCordless PhonesMicrowave Ovens,,PCS,

50、,,,5,802.11a,,-41 dBm/Mhz,“Part 15 Limit”,,Frequency (Ghz),信號發(fā)射功率,,10.6,3.1,,UWB Spectrum,2024年3月25日,63,FCC對發(fā)射功率的限制,室內(nèi)和室外通信系統(tǒng)頻譜范圍為3.1GHz~10.6GHz在這一頻率范圍內(nèi)，等效各向同性發(fā)射功率 EIRP不能超過 -41.3dBm/MHz,2024年3月25日,64,實現(xiàn)方式,2024年3月25日

51、,65,UWB標準化工作,標準制定IEEE 802.15.3a任務(wù)組正在進行高速UWB物理層的標準制定工作，MB-OFDM和DS-UWB兩種方案相持不下，時間表一再延遲Intel、TI等公司組成了MBOA聯(lián)盟，推動以MB-OFDM方案為基礎(chǔ)的標準化工作Motorola等公司成立了UWB論壇（UWB Forum），推動DS-UWB方案的發(fā)展IEEE 802.15.4a任務(wù)組正在進行低速、低成本、低功耗UWB物理層的標準制定工作,2

52、024年3月25日,66,技術(shù)領(lǐng)先未必市場成功產(chǎn)業(yè)化的成功者勝出,兩種方案的競爭,UWB技術(shù)研究只是萬里長征的第一步產(chǎn)業(yè)鏈的建立UWB ForumMBOA芯片組網(wǎng)協(xié)議應用協(xié)議自動配置與現(xiàn)有上層協(xié)議的兼容…,2024年3月25日,67,3G-4G,1974年Bell實驗室提出蜂窩移動通信概念 蜂窩小區(qū)系統(tǒng)設(shè)計解決大容量需求與有限頻譜資源的矛盾1980s 第一代移動通信系統(tǒng)（1G）美國AMPS、北歐NMT、日本

53、NAMTS、英國TACS 模擬傳輸，話音業(yè)務(wù)，F(xiàn)M調(diào)制多址方式：FDMA大量不兼容制式并存,移動通信的發(fā)展史,2024年3月25日,68,移動通信的發(fā)展史,1990s 第二代移動通信系統(tǒng)（2G）GSM、IS-54、PDC、IS-95(N-CDMA或稱cdmaOne)數(shù)字傳輸，話音業(yè)務(wù)與傳真等低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多址方式：TDMA（ GSM ）、CDMA（IS-95） 微蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)，頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大 新的調(diào)制方式GMS

54、K、QPSK等標準化提高,2024年3月25日,69,移動通信的發(fā)展史,2000s 第三代移動通信（3G）UMTS/IMT-2000：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA數(shù)字傳輸，移動多媒體業(yè)務(wù)、多速率、多種QoS 要求 多址方式：CDMA為主高速率：室內(nèi)或靜止（<10 km/h）： 2.048 Mbps；市內(nèi)（60 km/h）： 384 kbps；郊區(qū)（200 km/h）：

55、144 kbps; 微蜂窩結(jié)構(gòu)，QPSK/自適應調(diào)制，分組交換（IPv4）標準化進一步提高2.5G標準： GSM 對應的GPRS/EDGE IS95 對應的CDMA1X,2024年3月25日,70,ITU定義的3G目標IMT-2000,多媒體能力,個人化服務(wù),智能化功能,多速率和高級業(yè)務(wù)(2Mb/s),固定網(wǎng)的質(zhì)量,更簡單的蜂窩結(jié)構(gòu)容易進行信道規(guī)劃和管理,大容量:>60路話/小區(qū)/MHz,低的發(fā)射功率室外&

56、lt;300mw,室內(nèi)<20mW,,,,,,,,2024年3月25日,71,北美,歐洲,IS-95A,IS-95B,IS-95C,cdma2000,,,,GSMTDMA,GSM+GPRS,HSCSD,GSM++EDGE,WCDMA,,,,普通分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),高速電路交換數(shù)據(jù),GSM增強數(shù)據(jù)率,IMT2000的演進,2024年3月25日,72,IMT2000的發(fā)展和超越,第一階段（3G Enhancement）3GPP &am

57、p; 3GPP2 cdma2000 1xEV-DO/DV 1-10 Mbps2005年下行鏈路達到30Mbps2010年左右實用化第二階段（B3G/4G） 2010年初步實現(xiàn)有效載荷移動接入峰值100 Mbps慢速移動/WLL峰值1Gb/s全球漫游WRC-2006確定頻譜分配,2024年3月25日,73,3G面臨的應用問題,制式標準仍然不統(tǒng)一，標準間不兼容核心網(wǎng)絡(luò)不基于IPv6，無法實現(xiàn)全球漫游不支持高速流媒體業(yè)務(wù)

58、不支持與WLAN、FWA、PAN的互聯(lián),2024年3月25日,74,第四代移動通信4G的提出——未來的無線應用,在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無縫的無線服務(wù)與應用在任何地方寬帶接入互聯(lián)網(wǎng):提供Real-time video、VoD、VoIP、MMS、Virtual Reality、Tele-conference、Internet browser、Audio/Video mail、chatting、Interac

59、tive game等多媒體業(yè)務(wù)提供增值業(yè)務(wù)如銀行轉(zhuǎn)帳、移動支付、股票交易、信用卡、保險、教育等提供信息通信之外的定位定時、數(shù)據(jù)采集、遠程控制等綜合功能與服務(wù),2024年3月25日,75,第四代移動通信的提出,更高速率的空中接口，移動Internet接入，更先進的多媒體應用個性化服務(wù)更大的系統(tǒng)容量，更便捷的接入技術(shù)更有效的頻譜利用率自適應網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化配置／可重新配置能力,,,All-IPv6-based,全球統(tǒng)一的標準體系，多

60、種系統(tǒng)、多種服務(wù)的兼容性Satellite Broadband／S-UMTSBroadcasting：DVB-S／DVB-T／DABCellular：GSM／GPRS／EDGE,UMTS／UMTS+WLL：Broadband FWA／MWS／XmdsLAN：HyperLAN／WLAN／Bluetooth／IRPAN／Body-LAN,,WirelessIPSociety,S-UMTS,SatelliteBroadban

61、d,DVB-S,DVB-T,DAB,GSM,GPRS/EDGE,DECTIR,BroadbandW-LAN,UMTS,Satellite/HAPS,Broadcasting,Cellular,Indoor,MBS 40,xMDS,Broadband WFA,Wireless Local Loop,Body LANs,PersonalArea Networks,UMTS ++,4th Generation,Local Area N

62、etworks,MBS 60,MWS,Bluetooth,Quasi-Cellular,Reconfigurable Radio,4G—未來無線應用的總體框架,2024年3月25日,77,4G,,Capabilities,,1000,Peak Useful Data Rate,(Source : ITU-R),2024年3月25日,78,第四代移動通信的提出——未來無線應用的需求,新的空中接口蜂窩移動通信接口慢速／本地無線接入接口

63、接口速率蜂窩移動通信接口：up to 100Mbps慢速／本地無線接入接口： up to 1000Mbps移動性的定義低速：步行，3km/h以內(nèi)中速：市內(nèi)車輛，50km/h--60km/h高速：高速公路、火車，60km/h--250km/h及以上,2024年3月25日,79,第四代移動通信的主要特征,核心網(wǎng)絡(luò)基于IPv6更好地支持 移動業(yè)務(wù)，安全性和無限制的地址空間支持多種異構(gòu)的相互競爭的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)之間的整合多種

64、系統(tǒng)、多種服務(wù)的兼容以無線接入點（AP）為IP網(wǎng)關(guān)不同的無線接入技術(shù)在同一個域中共存無線資源的優(yōu)化設(shè)計,2024年3月25日,80,第四代移動通信面臨的技術(shù)挑戰(zhàn),滿足QoS要求的寬帶無線鏈路(PHY/MAC) ： HSPRT ~100 Kbps ?1-10 Mbps 自適應速率，可靠的無線鏈路，QoS要求彈性的系統(tǒng)容量 高端應用帶寬可能突破 1Gbps將多種無線技術(shù)整合為單一的IP網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的移動協(xié)議結(jié)構(gòu)，開放的網(wǎng)絡(luò)應

65、用接口新的組網(wǎng)模式低成本的結(jié)構(gòu)實用的移動信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)瀏覽、增值服務(wù)（如金融、保險、教育等）,,更低的費用,更靈活的網(wǎng)絡(luò),新的服務(wù),,,2024年3月25日,81,B3G/4G的前沿技術(shù)與當前研究熱點,寬帶無線鏈路： HSPRT，OFDM+CDMA端到端的QoS控制：多級ARQ軟件無線電技術(shù)：寬帶/多通道/多模式智能天線技術(shù)：自適應天線陣/MIMO空時傳輸編碼分集IP網(wǎng)空中接口的優(yōu)化設(shè)計，分層切換: PDMA動態(tài)非對稱

66、上下行鏈路：TC，動態(tài)頻譜分配DSA定位與AAA技術(shù),2024年3月25日,82,紫外光通信技術(shù),紫外光通信直視紫外光通信是基于大氣散射，采用日盲區(qū)中紫外波段(200-280nm)光波進行通信傳輸，主要應用于短距離的、保密的通信，是常規(guī)通信的一種重要補充。紫外光紫外光波(Ultraviolet,簡稱UV)是一種電磁波，它的波長分布在10nm到400nm上。紫外段光譜按照不同的劃分方法可以分成多個區(qū)域，如下圖所示。,2024年3月

67、25日,83,紫外光通信的特點,紫外光通信特點紫外光不僅具有與其他光波相同的物理效應，由于它的波長更短，使得它有非常強的散射效應。這一效應決定了大氣紫外光傳輸?shù)囊恍┲饕卣鳎?）太陽光的紫外輻射在通過地球大氣層時,會受到對流層上臭氧層對這一波段紫外光的強吸收作用，使得這一波段的紫外輻射在海平面附近幾乎衰減為零，屬于日盲區(qū)； 2）UVC段光波在空氣中的衰減率不是很大； 3）由于低空的分子密度高，UVC波段紫外光波具有強的瑞利散射效

68、應。直視紫外光通信是基于大氣散射，采用日盲區(qū)中紫外波段(200-280nm)光波進行通信傳輸，主要應用于短距離的、保密的通信，是常規(guī)通信的一種重要補充。,2024年3月25日,84,紫外光通信的優(yōu)點,紫外光通信特點(1)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄愿撸挥捎诖髿獾膹娢兆饔?，系統(tǒng)輻射的紫外光通信信號的強度按指數(shù)規(guī)律衰減，這種強度衰減是距離的函數(shù)。因此，可根據(jù)通信距離的要求來調(diào)整系統(tǒng)的輻射功率，使其在通信范圍之外的輻射功率減至最小,提高傳輸保密性。

69、(2)系統(tǒng)抗干擾能力強；紫外光傳輸?shù)膬?yōu)點之一是系統(tǒng)的輻射功率可根據(jù)通信距離要求而減至最小，因此，常規(guī)的無線電設(shè)備很難干擾遠方站臺的紫外光通信信號。(3)可用于非直視通信；由于大氣中存在大量的粒子,紫外輻射在傳輸過程中存在較大的散射現(xiàn)象，這種散射特性使紫外光通信系統(tǒng)能以非直視方式（Non-Line of Sight，NLOS）傳輸信號，從而能適應復雜的地形環(huán)境，克服了其他自由空間光通信系統(tǒng)必須工作在可視距方式（Line of Sight