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第 15 章 无线通信实用技术 - PowerPoint PPT Presentation


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第 15 章 无线通信实用技术. 1. 公众移动通信市场持续增长. 2. 3G 走向规模化商用. 3. 多种宽带无线技术迅速成熟. 4. 众多短距离无线技术浮出水面. 一、无线通信发展的现状. 2008 年是无线通信发展的重要一年. 无线通信已步入融合发展的新阶段. 一、无线通信发展的现状. 网络和应用无所不在的“泛网时代”. 1. 3G 与 WiMAX 、 WLAN 等宽带无线技术 融合. 2. 3G 与 RFID 、 ZigBee 、 UWB 等各种短距离无线技术的融合. 3. IMS 将是未来核心网的发展方向. 4.

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15章 无线通信实用技术


1

公众移动通信市场持续增长

2

3G走向规模化商用

3

多种宽带无线技术迅速成熟

4

众多短距离无线技术浮出水面

一、无线通信发展的现状

2008年是无线通信发展的重要一年

无线通信已步入融合发展的新阶段


一、无线通信发展的现状

网络和应用无所不在的“泛网时代”

1

3G与WiMAX、WLAN等宽带无线技术 融合

2

3G与RFID、ZigBee、UWB等各种短距离无线技术的融合

3

IMS将是未来核心网的发展方向

4

配备无线通信功能的传感控制芯片将附着在任何物体上

构建一个无处不在的信息、传感、测控网络


1

PAN:射频识别(RFID)、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB)

一、无线通信发展的现状

几种无线通信技术

2

LAN:Wi-Fi、 ZigBee(802.11x)、DECT (无绳电话)

3

MAN:Wi-MAX(802.16x)

4

WAN:2G、3G、4G

融合构建一个全空间的无线网络


一、无线通信发展的现状

几种无线通信技术

Zigbee


一、无线通信发展的现状

几种无线通信技术

WiMax

WiMax

WiFi

蓝牙


应用特点1

应用特点3

应用特点2

二、各种无线通信的特点

1.RFID(Radio Frequency Identification)

一种非接触式的自动识别技术

可以识别单个的非常具体的物体,而不是像条形码

那样只能 识别一类物体

其采用无线电射频,可以透过外部材料读取数据,

而条形码必须靠激光来读取信息

可以同时对多个物体进行识读,条形码只能一个一

个地读。


二、各种无线通信的特点

1.RFID(Radio Frequency Identification)


二、各种无线通信的特点

1.RFID(Radio Frequency Identification)


二、各种无线通信的特点

1.RFID(Radio Frequency Identification)


识别距离

工作速度

工作频率

二、各种无线通信的特点

1.RFID(Radio Frequency Identification)

1~30米,无须要光源

低频RFID芯片(无源)工作在130 kHz左右;高频

RFID工作在13.56MHz左右。

实现每秒30个对象的识别,对付最大速度为

<1m/s的运动目标.数据传输速度26kbps.


任何对象的读取、识别和跟踪任务可以受益于的任何对象的读取、识别和跟踪任务可以受益于的RFID技术应用,特别是当每个数据都必须被写入到芯片、被授权用户修改以及防止对可分段存储器的非授权访问的场合,都可以采用该技术,如取代现行使用的条形码

二、各种无线通信的特点

1.RFID(Radio Frequency Identification)

应用前景


应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用RFID收发器进行包括各种各样的可移动货物/产品的记录和跟踪,在RFID收发器(信用卡大小的塑料/纸标签,内含芯片、射频部分和天线)上的必要存储将继续成为主要的应用。

二、各种无线通信的特点

1.RFID(Radio Frequency Identification)

应用前景


什么是蓝牙?应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

蓝牙的来历

二、各种无线通信的特点

2.蓝牙技术

英文:Bluetooth

代表一种短距离无线通信技术

“蓝牙”(Bluetooth)一词是一位丹麦国王的名字,在10世纪他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。

用“蓝牙”他的名字来命名这种短距离无线通信

的技术标准,含有将四分五裂的局面统一起来的意思。通过这种技术,可以将电子装置彼此通过无线连接起来,省去了传统的电线。


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

2.蓝牙技术(Bluetooth)

蓝牙使用的技术

Frequency Hopping & TDMA

蓝牙业务特征

传输数据和语音

蓝牙的应用

为网络中的主从设备建立临时性的对等连接


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

2.蓝牙技术(Bluetooth)

蓝牙的技术标准

IEEE802.15

工作频段和带宽

2.4GHz,1Mb/s

传输距离

10m

通道指标

1个异步数据通道(最高达721kb/s)

3个并发的同步话音通道(64kb/s)

1个同时传送异步数据和同步话音的通道


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

2.蓝牙技术(Bluetooth)

蓝牙体积小

1cm×1cm×2mm

美国德州仪器(TI)公司推出了单片蓝牙LSI。该产品将蓝牙的基带处理电路和RF收发器电路集成到一个CMOS LSI中。到目前为止只有英国CSR公司和美国Broadcom公司在研究这种LSI,TI首先实现了此类芯片的单片产品化。


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

2.蓝牙技术(Bluetooth)

蓝牙功耗低、价格低

6美元左右,批量购买4美元

采用四种工作模式,其最大消耗电流只有25mA


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

2.蓝牙技术(Bluetooth)

音频蓝牙发送

蓝牙耳机


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

2.蓝牙技术(Bluetooth)


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

2.蓝牙技术(Bluetooth)

蓝牙适配器


什么是超宽带?应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

二、各种无线通信的特点

3 UWB(超宽带技术)

“UWB”是超宽带无线技术的缩写。始于20世纪60

年代兴起的脉冲通信技术,主要用于军用雷达、定

位和通信系统中。UWB技术最早是利用频谱极宽的

超短脉冲进行通信。通信速度可以达到几百Mbit/秒

以上。


1960’s应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

1972

1998

2002

二、各种无线通信的特点

3 UWB(超宽带技术)

UWB最初的定义源自于60年代兴起的军用脉冲通信技

术,又被称为脉冲无线电(Impulse Radio)技术。

一种高灵敏的短脉冲接收设备被研制成功,进一步加速

了UWB技术的研究和发展。

美国国防部(DARPA)才正式启用超宽带(UWB)这

一术语,该项技术采用上升沿和下降沿都很陡的基带脉

冲直接通信。

UWB技术首次获得了美国FCC的批准而用于民用通信,发布全球第一个民用UWB设备使用频谱规范,使UWB

技术的研发骤然加速。


2006应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用年

2007

2005上半年

2005年下半年

二、各种无线通信的特点

3 UWB(超宽带技术)

2005年3月,WiMedia和Ecma提交WiMediaUWB平台

规范,FCC批准MBOA-UWB、DS-UWB的高速产品测试。

英国和日本政府监管部门批准UWB方案,支持UWB发展

国际电信联盟(ITU)在确定了各国频谱分配原则后,

第一次核准UWB全球性监管标准建议

ISO正式通过了WiMedia联盟提交的MBOFDM标准,正式成为第一个UWB技术的国际标准。


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

3 UWB(超宽带技术)

现在的UWB技术含义不同于早期的UWB技术含义

2000年后,Intel、TI、Motorola等大公司开始研发高速UWB技术时,放弃了脉冲方法,不约而同地转而采用传统的载波调制技术,进行改造使其具有UWB技术的特点,并推出了多频带OFDM(MB-OFDM)和DS-CDMA两大主要方案。OFDM(MB-OFDM)和DS-CDMA这两种方案经过几年激烈的竞争,2007年3月,ISO正式通过了WiMedia联盟提交的MB-OFDM标准,WiMedia联盟最终在标准上胜出,正式成为UWB技术的

第一个国际标准。


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

3 UWB(超宽带技术)

传输距离

10~20m

传输速率

<1Gbit/s

UWB技术标准

IEEE 802.15.4a

工作频段

3.1GHz和10.6GHz之间


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

3 UWB(超宽带技术)


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

3 UWB(超宽带技术)

UWB的应用

UWB技术的应用场景主要包括家庭、办公室、个人消费电子产品

UWB技术的高传输带宽可以实现主机和显示屏、摄像头、会议设备、终端设备及投影仪之间的无线互连。


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

3 UWB(超宽带技术)

UWB的应用

由于UWB技术已经可以提供相当于计算机总线的传输速率,这样个人终端就可以从互联网或局域网上即时下载大量的数据,

因此将大部分数据存放在网络服务器的存储空间中,而不是保存在个人终端中。携带具有UWB功能的小巧终端,在任何地点都可以接入当地的UWB网络.。

无线UWB接口取代现有USB接口的线缆连接,将成为UWB技术最有前途的应用。


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

3 UWB(超宽带技术)

UWB的应用


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

3 UWB(超宽带技术)

UWB的应用


网络的现状应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

二、各种无线通信的特点

4.Zigbee无线通信技术

Internet

一个逻辑的网络

预加载信息的方式

C/S、B/S模式


网络的现状应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

二、各种无线通信的特点

4.Zigbee无线通信技术

问题:

构建一个无处不在的、检测、控制真实世界的网络?

Zigbee技术提供了一种解决方案


什么是应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用Zigbee技术?

二、各种无线通信的特点

4.Zigbee无线通信技术

“Zig”的英文含义是“之字形”

“Zag”的含义是“急转, 急变”

“Zigzag”的含义是“之字形跳变”

“bee”是“蜜蜂”

“Zigbee”一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时,通过

跳“Zigzag”形舞蹈来相互告知, 达到交换信息目的

主要用于构建无线个域网和无线传感网络


什么是应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用Zigbee技术?

二、各种无线通信的特点

4.Zigbee无线通信技术

“ZigBee”被人们借来称呼一种新兴的近距离、低

复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络

技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技

术提案。主要用于近距离无线连接。


Zigbee应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用技术是Zigbee联盟推出的

二、各种无线通信的特点

4.Zigbee无线通信技术

基本情况

Zigbee联盟在IEEE802.15.4协议上定义了网络层和应用层而形成的

主要用于构建无线个域网和无线传感网络

速 率: 根据不同的工作频段,有不同的速率:16-250k

成 本: 每片Zigbee价格2美元


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

4.Zigbee无线通信技术

特 点

距 离: 有效传输范围10~75m

功 耗: 两节5号电池可供终端工作6个月以上

速 率: 250kb/s(2.4G) 40kb/s(915M) 20kb/s(868M)

成 本: 每片Zigbee价格2美元


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

4.Zigbee无线通信技术

Zigbee传感节点

Zigbee协调器

Internet

GPRS

Zigbee传感节点

Zigbee协调器


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

4.Zigbee无线通信技术

应 用

1. 监控照明。

Zigbee无线开关


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

4.Zigbee无线通信技术

应 用

3.交通灯控制

Zigbee

节点

Zigbee协调器

控制逻辑


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

4.Zigbee无线通信技术

应 用

3. 配合传感器和激励器对制造、过程控制、农田耕作、环境及其它区域进行工业监控。

PLMN

GPRS


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

4.Zigbee无线通信技术

应 用

4. 带负载管理功能的自动抄表(AMR),这可使得地产管理公司削减成本和节省电气能源。

PLMN

GPRS

Zigbee

节点


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

4.Zigbee无线通信技术

应 用

6. 对病患、设备及设施进行医疗和健康监控。

值班室

Zigbee节点


什么是应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用WiFi?

二、各种无线通信的特点

5.WiFi无线通信技术

全称Wireless Fidelity,又称802.11b标准

与蓝牙技术一样,同属于在办公室和家庭中使用

的短距离无线技术

主要特性为:速度快,可靠性高,在开放性区域,

通讯距离可达305米,在封闭性区域,通讯距离为

76米到122米,方便与现有的有线以太网络整合


WiFi应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用的技术优势

二、各种无线通信的特点

5.WiFi无线通信技术

覆盖范围

半径100m

传输速率

IEEE802.11b:11Mb/s IEEE802.11a/g:54Mb/s

组网方式

设置WiFi无线路由器,组网方便


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

5.WiFi无线通信技术

应 用

无线局域网

WLAN

Internet

WiFi无线路由器

在热点区把多台计算机互相链接,以及链接到外围设备和互联网

Internet高速无线接入


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

5.WiFi无线通信技术

应 用

无线局域网

WLAN

PLMN

WiFi无线3G接入

3G无线线接入技术的补充


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

5.WiFi无线通信技术

应 用

IPTV

无线局域网

WLAN

Internet

空调

WiFi无线路由器

打印机


什么是应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用WiMAX?

二、各种无线通信的特点

6. WiMAX无线通信技术

全称World Interoperability for Microwave Access,

即全球微波接入互操作性

是一种基于IEEE 802.16-2004标准的宽带无线技术

最初该技术的目的在于统一固定无线接入的空中接

口。基于802.16e的第二代WiMAX是支持移动特性

的标准。


WiMAX应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用的特点

二、各种无线通信的特点

6. WiMAX无线通信技术

Sprint成为美国首家宣布将采用WiMax 技术构建4G

网络的主流手机运营商。

WiMAX建立在IP技术之上,顺应了宽度移动化发展

大势,有着众多其他无线通信技术所不具有的优势。

在理论上,WiMAX能实现的50公里的信号传输距离

,网络覆盖面积是3G发射塔的10倍。

WiMAX最高可以70M的接入速度,这个速度是3G所

能提供的宽带速度的30倍


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

6. WiMax无线通信技术


WiMAX应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用的关键技术

二、各种无线通信的特点

6. WiMAX无线通信技术

OFDM/OFDMA

OFDM(正交频分复用)是一种多载波数字调制技术,它具有较

高的频谱利用率,且在抵抗多径效应、频率选择性衰落或窄带干

扰上具有明显的优势。 而OFDMA是利用OFDM的概念实现上行

多址接入,每个用户占用不同的子载波,通过子载波将用户分开。

OFDMA允许单个用户仅在部分子载波发送,降低了对发送功率

的要求。


WiMAX应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用的关键技术

二、各种无线通信的特点

6. WiMAX无线通信技术

HARQ混合自动重传要求

HARQ技术因为提高了频谱效率,所以可以明显提高系统吞吐量,同时因为重传可以带来合并增益,所以间接扩大了系统的覆盖范围。在WiMAX技术的应用条件下(室外远距离),无线信道的衰落现象非常明显,WiMAX技术在链路层加入了HARQ机制,减少了到达网络层的信息差错,可大大提高系统的业务吞吐量。


WiMAX应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用的关键技术

二、各种无线通信的特点

6. WiMAX无线通信技术

AMC(自适应调制编码)

由于AMC技术需要根据信道条件来判断将要采用的编码方案和调制方案,所以AMC技术必须根据WiMAX的技术特征来实现AMC功能。由于WiMAX物理层采用的是OFDM技术,所以时延扩展、多普勒频移、PAPR值、小区的干扰等对于OFDM解调性能有重要影响的信道因素必须被考虑到AMC算法中,用于调整系统编码调制方式,达到系统瞬时最优性能。


WiMAX应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用的关键技术

二、各种无线通信的特点

6. WiMAX无线通信技术

MIMO(多进多出)

QoS机制

睡眠模式


WiMAX应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用的优势

二、各种无线通信的特点

6. WiMAX无线通信技术

实现更远的传输距离

提供更高速的宽带接入

提供优良的最后一公里网络接入服务

提供多媒体通信服务


二、各种无线通信的特点应用将继续以供应物流领域为主,在这个领域用

6. WiMax无线通信技术

70Mbit/S

数据、语音

图像、视频

10~50km的覆盖范围


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