1、第15章 无线通信实用技术,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”,构建一个无处不在的信息、传感、测控网络,一、无线通信发展的现状,几种无线通信技术,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,蓝牙,WiFi,WiMax,WiMax,二、各种无线通信的特点,1.RFID(Radio Frequency Identification),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
2、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),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 Frequenc
3、y Identification),应用前景,二、各种无线通信的特点,1.RFID(Radio Frequency Identification),应用前景,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,2.蓝牙技术(Bluetooth),二、各种无线通信的特点,2.
4、蓝牙技术(Bluetooth),二、各种无线通信的特点,2.蓝牙技术(Bluetooth),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,2.蓝牙技术(Bluetooth),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,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,2.蓝牙技术(Bluetooth),二、各种无线通信的特点,2.蓝
5、牙技术(Bluetooth),蓝牙适配器,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。,二、各种无线通信的特点,3 UWB（超宽带技术）,二、各种无线通信的特点,3 UWB（超宽带技术）,二、各种无线通信的特点,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
6、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,3 UWB（超宽带技术）,二、各种无线通信的特点,3 UWB（超宽带技术）,二、各种无线通信的特点,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
7、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,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,3 UWB（超宽带技术）,UWB的应用,二、各种无线通信的特点,3 UWB（超宽带技术）,UWB的应用,二、各
8、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,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,二、各种无线通信的特点,4.Zigbee无线通信技术,主要用于构建无线个域网和无线传感网络,“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,二、各种无
9、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。,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,4.Zigbee无线通信技术,特 点,距 离： 有效传输范围1075m,功 耗：
10、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,4.Zigbee无线通信技术,Internet,GPRS,二、各种无线通信的特点,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,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,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
11、域进行工业监控。,二、各种无线通信的特点,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。,Zigbee节点,二、各种无线通信的特点,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,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
12、，方便与现有的有线以太网络整合,二、各种无线通信的特点,5.WiFi无线通信技术,二、各种无线通信的特点,5.WiFi无线通信技术,Internet,应 用,Internet高速无线接入,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,无线局域网WLAN,二、各种无线通信的特点,5.WiFi无线通信技术,应 用,3G无线线接入技术的补充,二、各种无线通信的特点,5.WiFi无线通信技术,应 用,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
13、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。,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,6. W
14、iMax无线通信技术,二、各种无线通信的特点,6. WiMAX无线通信技术,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。,OFDM/OFDMA,二、各种无线通信的特点,6. WiMAX无线通信技术,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
15、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。,HARQ混合自动重传要求,二、各种无线通信的特点,6. WiMAX无线通信技术,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。,AMC(自适应调制编码),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,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,6. WiMax无线通信技术,70Mbit/S,1050km的覆盖范围,数据、语音,图像、视频,
