移動通信課件：第1章 概述

1、第1章 概 述移動通信的概念及特點1.1移動通信的發(fā)展歷史1.2常用的無線通信系統(tǒng)1.3教學重點難點等1、教學內(nèi)容 移動通信的概念、特點和分類；移動通信的發(fā)展歷史；第二代移動通信系統(tǒng)的特點，不同的2G標準；第三代移動通信系統(tǒng)的特點，不同標準的3G移動通信系統(tǒng)；無線局域網(wǎng)（WLAN）的概念，重點介紹802.11系統(tǒng)標準；移動通信的發(fā)展趨勢。2、教學基本要求 熟悉移動通信的概念、特點和分類；了解移動通信的發(fā)展歷史；掌握第二代移動通信系統(tǒng)的特點，不同的2G標準；掌握第三代移動通信系統(tǒng)的特點，不同標準的3G移動通信系統(tǒng)；掌握無線局域網(wǎng)（WLAN）的概念，重點介紹802.11系統(tǒng)標準；了解移動通信的發(fā)展

2、趨勢。3、重點、難點 熟悉移動通信的概念、特點和分類；掌握第二代移動通信系統(tǒng)的特點，不同的2G標準；掌握第三代移動通信系統(tǒng)的特點，不同標準的3G移動通信系統(tǒng)；掌握無線局域網(wǎng)（WLAN）的概念，重點介紹802.11系統(tǒng)標準；1.1 移動通信的概念及特點1.1.1 移動通信概念 移動通信是指通信雙方至少有一方在移動中（或者臨時停留在某一非預定的位置上）進行信息傳輸和交換，這包括移動體（車輛、船舶、飛機或行人）和移動體之間的通信，移動體和固定點（固定無線電臺或有線用戶）之間的通信。 采用移動通信技術和設備組成的通信系統(tǒng)即為移動通信系統(tǒng)。 嚴格說來，移動通信屬于無線通信的范疇，無線通信與移動通信雖然都

3、是靠無線電波進行通信的，但卻是兩個概念。 無線通信包含移動通信，但無線通信側重于無線，移動通信更注重于其移動性。1.1.2 移動通信的主要特點1移動網(wǎng)絡和固定網(wǎng)絡的區(qū)別 （1）數(shù)字移動通信系統(tǒng)的結構框圖 一個典型的數(shù)字移動通信系統(tǒng)由發(fā)送端、接收端和傳輸介質三部分組成。發(fā)送端和接收端分別對應 4個單元 ： (1) 信源和信宿 (2) 信源編碼和譯碼 (3) 信道編碼和譯碼 (4) 調(diào)制和解調(diào)圖1-1 典型的數(shù)字移動通信系統(tǒng)框圖 信源和信宿。信源是指發(fā)送信息的單元，信宿是指接收信息的單元，通信就是在信源與信宿之間傳輸信息的過程。 信源編碼和譯碼。信源編碼的目的是壓縮數(shù)據(jù)率，去除信號中的冗余，提高傳

4、輸?shù)挠行?；信源譯碼是信源編碼的逆過程。 信道編碼和譯碼。信道編碼的目的是增加信息的冗余，使其具有檢錯和糾錯的能力，試圖以最少的監(jiān)督碼元為代價，換取可靠性的最大程度的提高；信道譯碼是信道編碼的逆過程，也是實現(xiàn)檢錯和糾錯的過程。 調(diào)制和解調(diào)。調(diào)制是指載波調(diào)制，目的是實現(xiàn)頻譜搬移，使調(diào)制后的信號適應無線信道的特點，適合在無線信道傳輸；解調(diào)是調(diào)制的逆過程。 傳輸介質。傳輸介質為發(fā)射端和接收端提供了連接的物理信道。 （2）移動通信和有線通信的區(qū)別 有線通信，其終端固定在某一地點，傳輸通過陸地中繼線路進行，中繼線路包括光纖、銅纜、微波中繼及衛(wèi)星中繼等。 公用交換電話網(wǎng)PSTN的網(wǎng)絡配置是靜態(tài)的，信道是封

5、閉的。 移動通信中，終端是移動的，網(wǎng)絡配置是動態(tài)的，無線網(wǎng)絡必須每隔很短的時間就為用戶重新配置一次，保證用戶在移動時能實現(xiàn)漫游和無縫切換。 無線信道是開放的，存在各種干擾和噪聲，引起信號的多徑效應和衰落現(xiàn)象。2移動通信的主要特點 （1）移動通信必須利用無線電波進行信息傳輸。 （2）移動通信是在復雜的干擾環(huán)境中運行。 （3）移動通信可以利用的頻譜資源有限。 （4）由于通信用戶的隨機移動性，網(wǎng)絡管理和控制必須有效。 （5）移動終端必須適于在移動環(huán)境中使用。1.1.3 移動通信系統(tǒng)的分類 依據(jù)不同的劃分標準，移動通信系統(tǒng)有多種分類方法。 （1）按使用對象不同，可分為： 民用移動通信系統(tǒng) 軍用移動通信

6、系統(tǒng) （2）按使用環(huán)境不同，可分為： 陸地移動通信系統(tǒng) 海上移動通信系統(tǒng) 空中移動通信系統(tǒng) （3）按多址方式不同，可分為： 頻分多址（FDMA）移動通信系統(tǒng) 時分多址（TDMA）移動通信系統(tǒng) 碼分多址（CDMA）移動通信系統(tǒng) （4）按覆蓋范圍不同，可分為： 廣域移動通信系統(tǒng) 局域移動通信系統(tǒng) （5）按業(yè)務類型不同，可分為： 電話移動通信系統(tǒng) 數(shù)據(jù)移動通信系統(tǒng) 多媒體移動通信系統(tǒng) （6）按工作方式不同，可分為： 單工移動通信系統(tǒng) 雙工移動通信系統(tǒng) 半雙工移動通信系統(tǒng) （7）按服務范圍不同，可分為： 專用移動通信系統(tǒng) 公用移動通信系統(tǒng)。 （8）按信號形式不同，可分為： 模擬移動通信系統(tǒng) 數(shù)字移動通

7、信系統(tǒng)。1.2 移動通信的發(fā)展歷史 1897年被認為是人類移動通信元年。 現(xiàn)代移動通信技術的發(fā)展始于20世紀20年代，大致經(jīng)歷了6個發(fā)展階段。第1階段從20世紀20年代至20世紀40年代。第2階段從20世紀40年代中期至20世紀60年代初期。第3階段從20世紀60年代中期至20世紀70年代中期。第4階段從20世紀70年代中期至20世紀80年代中期。第5階段從20世紀80年代中期開始至20世紀90年代后期。第6階段從20世紀90年代后期至今。1.3 常用的無線通信系統(tǒng) 主要包括無繩電話系統(tǒng)、第二代移動通信系統(tǒng)、第三代移動通信系統(tǒng)、衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)、數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)。1.3.1 無

8、繩電話系統(tǒng) 最早的商用無繩電話CT0，簡稱子母電話機。 小靈通？圖1-2 無繩電話系統(tǒng)示意圖 普通的電話機被分為座機和手機兩部分，座機與有線網(wǎng)絡相連，手機與座機之間利用無線方式進行連接。 這樣的座機和手機合在一起，稱為無繩電話。 20世紀70年代出現(xiàn)的無繩電話系統(tǒng)稱為第一代。 模擬無繩電話系統(tǒng)（CT-1），亦稱子母機系統(tǒng)，僅供室內(nèi)使用，用無線信道代替有線電纜，用戶可在座機周圍100200m范圍內(nèi)方便地使用手機通話。 由于采用模擬技術，通話質量不很理想，保密性也差。 20世紀90年代中期出現(xiàn)的第二代的數(shù)字無繩電話系統(tǒng)，具有容量大、覆蓋面寬、支持數(shù)據(jù)通信業(yè)務、具有雙向呼叫和越區(qū)切換功能、應用靈活、

9、成本低廉等特點。 表1-1給出了幾種數(shù)字無繩電話系統(tǒng)的主要參數(shù)。CT-2/CT-2+DECTPHSPACS地區(qū)歐洲/加拿大歐洲日本美國雙工方式TDD/TDDTDDTDDFDD頻段/MHz864868 94494818801900189519181850191019301990載波數(shù)/對/MHz40107716每載波承載信道數(shù)11248/對信道速率/（kbit/s）721152384384調(diào)制方式GFSKGFSK/4-DQPSK/4-DQPSK語音編碼速率/（kbit/s）32323232平均手機發(fā)射功率/ mW5101025峰值手機發(fā)射功率/ mW1025080200幀長度/ms21052.5

10、表1-1數(shù)字無繩電話系統(tǒng)的主要參數(shù) PHS和PACS在我國獲得了廣泛的應用，也就是我們通稱的小靈通。 2009年02月，中國電信、中國聯(lián)通接到工信部相關文件，2011年前將妥善完成小靈通退市的相關工作。1.3.2 第二代移動通信系統(tǒng) 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)稱為第二代（2G）移動通信系統(tǒng)。相比于第一代移動通信系統(tǒng)，2G移動通信系統(tǒng)具有以下特點。 （1）業(yè)務范圍擴大，除提供話音業(yè)務外還提供數(shù)據(jù)、圖像等多種非話業(yè)務。 （2）抗干擾性強，通信的安全保密性好。 （3）提高了網(wǎng)絡管理和控制的有效性和靈活性，易于實現(xiàn)國際漫游。 （4）設備成本降低，用戶終端的體積和重量變小。 （5）頻譜利用率高，可以提高系統(tǒng)容

11、量。各 項 指 標GSMIS-95D-AMPSPDC上行頻段/MHz890915824849824849810830或14291453下行頻段/MHz935960869894869894940960或14771501調(diào)制方式GMSKOQPSK（上行）QPSK（下行）/4-QPSK/4-QPSK載波帶寬/kHz20012502530語音編碼方式RELP-LTPQCELPVSELPVSELP信道編碼方式CRC+卷積碼CRC+卷積碼CRC+卷積碼CRC+卷積碼信道數(shù)據(jù)速率/（kbit/s）270.8331228.848.642語音編碼速率/（kbit/s）13886.7多址方式TDMA/FDMACD

12、MA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMA表1-2第二代移動通信系統(tǒng)的主要參數(shù) IS-95由于采用碼分多址方式（CDMA），除了具有前面介紹的第二代移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢外，還具有如下特點。 （1）頻譜利用率比FDMA、TDMA高得多。 （2）支持軟切換技術。 GSM和IS-95的演進技術 1997年歐洲提出GSM系統(tǒng)的演進版2.5G的通用分組無線業(yè)務（General Packet Radio Service，GPRS）技術，1999年提出2.75G的GSM演進的增強數(shù)據(jù)速率（Enhanced Data rate for GSM Evolution，EDGE）技術。 讓使用900MHz、1

13、800MHz、1900MHz頻段的網(wǎng)絡提供第三代移動通信網(wǎng)絡的部分功能，并且能大大改進目前在GSM系統(tǒng)上提供的標準化服務。 美國電信工業(yè)協(xié)會（TIA）于1999年7月公布的CDMA2000 Release 0版本為CDMA2000標準的第一個版本。 它沿用IS-95B的開銷信道，并增加了新的業(yè)務信道和補充信道。 2000年3月，3GPP2完成了Release A版本，增加了新的開銷信道及相應的信令。 2002年4月，3GPP2公布的Release B版本與Release A版本基本相同，只做了很少的改動。1.3.3 第三代移動通信系統(tǒng)1第三代移動通信標準的提出 第三代移動通信標準通常指無線接口

14、的無線傳輸技術標準。 截止1998年6月30日，提交到ITU的陸地第三代移動通信無線傳輸技術標準共有10種。 ITU延續(xù)了在多址接入方面以碼分多址（CDMA）為主，輔以時分多址或者兩者相結合的策略。 1999年11月5日在芬蘭赫爾辛基召開的ITU TG8/1第18次會議上最終確定了5種技術標準作為第三代移動通信的基礎，如表1-3所示。多址接入技術正 式 名 稱習 慣 稱 呼CDMAIMT-2000 CDMA-DSWCDMAIMT-2000 CDMA-MCCDMA2000IMT-2000 CDMA-TDDTD-SCDMA/UTRA-TDDTDMAIMT-2000 TDMA-SCUWC-136IM

15、T-2000 TDMA-MCEP-DECT表1-3IMT-2000無線接口的5種技術標準 采用碼分多址接入（CDMA）技術的3種候選方案成為第三代移動通信的主流標準。 3種主流標準的工作方式分別為頻分雙工直擴（FDD-DS）、頻分雙工多載波（FDD-MC）和時分雙工（TDD），對應的標準分別為WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA/UTRA-TDD。23大主流技術標準性能對比 3G的3大主流技術的網(wǎng)絡基礎、核心網(wǎng)、空中接口、碼片速率、載頻間隔、擴頻方式、同步和功控速度等主要技術特點如表1-4所示。標準性能指標WCDMACDMA2000TD-SCDMA核心網(wǎng)GSM MAPANSI-41G

16、SM MAP帶寬5MHz1.25MHz1.6MHz多址方式CDMACDMACDMA/TDMA碼片速率3.84Mchip/s1.2288Mchip/s1.28Mchip/s雙工方式FDD/TDDFDDTDD幀長10ms/15時隙/幀5、10、20、40、80ms/16時隙/幀52ms/72時隙/2子幀/幀語音編碼自適應多速率語音編碼器（AMR）可變速率聲碼器IS-773、IS-127自適應多速率語音編碼器（AMR）信道編碼卷積碼和Turbo碼卷積碼和Turbo碼卷積碼和Turbo碼信道化碼前向OVSF，擴頻因子5124；反向OVSF，擴頻因子2564前向：Walsh和長碼；反向：Walsh和準正

17、交碼OVSF，擴頻因子161擾碼前向：18位GOLD碼；反向：24位GOLD碼長碼和短PN碼擾碼（v1-v16），長度固定為16功率控制開環(huán)+閉環(huán)開環(huán)+閉環(huán)開環(huán)+閉環(huán)切換軟切換軟切換接力切換導頻結構上行專用導頻；下行公共或專用導頻上行專用導頻；下行公共或專用導頻下行公共導頻DwPTS；上行同步UpPTS 基站同步同步/異步GPS同步同步表1-43G的主流標準性能對比1.3.4 第四代移動通信系統(tǒng)第四代移動通信系統(tǒng)的關鍵技術包括信道傳輸；抗干擾性強的高速接入技術、調(diào)制和信息傳輸技術；高性能、小型化和低成本的自適應陣列智能天線；大容量、低成本的無線接口和光接口；系統(tǒng)管理資源；軟件無線電（課后作業(yè)）

18、、網(wǎng)絡結構協(xié)議等。第四代移動通信系統(tǒng)主要是以正交頻分復用（OFDM）為技術核心。 全球81個國家已有213張LTE商用網(wǎng)絡，其中FDD-LTE商用網(wǎng)絡192張、TDD-LTE商用網(wǎng)絡11張。? 在國內(nèi)即將上馬的4G中，中國移動采用的是TD-LTE，中國聯(lián)通將采用的是FDD-LTE，電信同樣贊成FDD-LTE模式，稱要走技術道路。 FDD-LTE是最早提出來的LTE系統(tǒng)模式，發(fā)展至今最為成熟，在世界各國推廣的LTE系統(tǒng)模式中也最為普遍，備受廣大的網(wǎng)絡基礎設備廠商和終端生產(chǎn)商的支持，高通就是FDD-LTE主要支持者和芯片供應商之一。 值得一提的是，幾乎現(xiàn)在所有存在商業(yè)化LTE網(wǎng)絡的國家，都在使用F

19、DD-LTE系統(tǒng)。 ！4G并 LTE！ 在ITU(國際電聯(lián))的定義里，任何達到或超過100Mbps的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)都可以稱為4G。 所以實際上，4G現(xiàn)在至少包含了LTE和WiMAX兩大不同類型的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。 當前的LTE還能都往前走嗎？ 答案是肯定的，業(yè)界正在向前邁的一步是LTE-Advanced。LTE和LTE-A系統(tǒng)成為未來幾年內(nèi)無線通信發(fā)展的主流 除此之外LTE還有發(fā)展前景，比如即將到來的LTE Broadcast(LTE廣播)和更為先進的LTE Direct。1.3.5 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng) 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是指利用人造地球通信衛(wèi)星作為空間鏈路的一部分進行移動通信業(yè)務的通信系統(tǒng)，如圖1

20、-3所示。圖1-3 衛(wèi)星通信示意圖 下面以靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)為例，如圖1-4所示，簡單介紹衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的工作原理。 靜止衛(wèi)星是指衛(wèi)星的運行軌道在赤道平面內(nèi)，軌道離地面高度約為35800km（經(jīng)常稱36 000km）。 衛(wèi)星運行方向與地球自轉方向相同，繞地球一周的公轉時間為24小時，與地球自轉一周的時間相同。 地球上的地球站與衛(wèi)星的相對位置如同靜止一樣，故稱靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)，也稱同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 如圖1-4所示，若以120的等間隔在同步軌道上配置三顆衛(wèi)星，則在地球表面上除兩極地區(qū)外，其他區(qū)域都在覆蓋范圍之內(nèi)，部分區(qū)域為兩顆衛(wèi)星波束覆蓋的重疊地區(qū)。 因此，可借助于在重疊區(qū)內(nèi)的地球站作為中繼站，

21、實現(xiàn)不同衛(wèi)星覆蓋的地球站之間的通信。 按圖1-4所示等間隔配置三顆同步衛(wèi)星，就可以實現(xiàn)全球通信，這一特點是任何其他通信方式所不具備的。圖1-4 靜止衛(wèi)星的配置 表1-5給出了部分低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的部分參數(shù)。系統(tǒng)名稱ARIESTELEDESICELLIPSOBOREALISELLPSOCONCORDLAGLOBALSTARIRIDIUM軌道高度/km圓1018圓700橢圓520/7800圓7800圓1389圓780傾角9098.2116.50475286.4周期105.598.77180280113.5310013軌道平面數(shù)421318 86每平面衛(wèi)星數(shù)1240593 611總衛(wèi)星數(shù)488

22、4015924 4866頻率用戶鏈路L/S頻段Ka頻段L/S/C頻段上行L頻段下行S頻段L頻段系統(tǒng)控制鏈路C頻段Ka頻段L/S/C頻段C頻段Ka頻段業(yè)務語音有有有（4.8）有（2.4/4.8/9.6）有（2.4/4.8）數(shù)據(jù)/（kbit/s）2.41620480.39.69.62.4估計成本/美元5億90億6億17億（48顆星）33.7億多址方式CDMA上行FDMA;下行ATDMCDMACDMATDMA表1-5低軌道移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的部分參數(shù)1.3.6 數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)1集群移動通信系統(tǒng)的特點 集群移動通信系統(tǒng)又稱集群調(diào)度系統(tǒng)，屬于專用移動通信系統(tǒng)。 按照信道占用頻道方式的不同，集群系統(tǒng)可

23、分為 3種： 消息集群 傳輸集群 準傳輸集群 與蜂窩移動通信系統(tǒng)相比，集群移動通信系統(tǒng)主要有如下特點。（1）集群通信系統(tǒng)屬于專用移動通信網(wǎng)，適用于在各個行業(yè)（或幾個行業(yè)合用）中間進行調(diào)度和指揮，對網(wǎng)中的不同用戶常常賦予不同的優(yōu)先等級和特殊功能。 蜂窩通信系統(tǒng)屬于公眾移動通信網(wǎng)，適用于各階層和各行業(yè)中個人之間通信，一般不分優(yōu)先等級。（2）集群通信系統(tǒng)的主要業(yè)務是無線用戶和無線用戶之間的通信。 集群通信系統(tǒng)通常具有一定的限時功能。 蜂窩通信系統(tǒng)卻有大量的無線用戶與有線用戶之間的通話業(yè)務。 蜂窩通信系統(tǒng)對通信時間一般不進行限制。 （3）集群通信系統(tǒng)一般采用半雙工（現(xiàn)在已有全雙工產(chǎn)品）工作方式，因而一

24、對移動用戶之間進行通信只需占用1個頻道。 集群通信系統(tǒng)的頻率利用率高。 蜂窩通信系統(tǒng)都采用全雙工工作方式，因而一對移動用戶之間進行通信必須占用1對頻道。 蜂窩移動通信系統(tǒng)相對要方便一些。 （4）在集群系統(tǒng)中，主要通過改進頻道共用技術來提高系統(tǒng)的頻率利用率。 在蜂窩通信系統(tǒng)中，可以采用頻道再用技術來提高系統(tǒng)的頻率利用率。 （5）早期的集群通信系統(tǒng)為大區(qū)制覆蓋方式，不需要切換和漫游功能，相比蜂窩移動通信系統(tǒng)，價格較便宜。 隨著集群移動通信系統(tǒng)覆蓋區(qū)域變大，集群通信系統(tǒng)也可以增加漫游和切換功能，網(wǎng)絡管理將變得復雜，網(wǎng)絡造價升高。2集群移動通信系統(tǒng)的組網(wǎng) 集群通信系統(tǒng)的組網(wǎng)均以基本系統(tǒng)為模塊，并用這些

25、模塊擴展為區(qū)域網(wǎng)。 根據(jù)覆蓋的范圍及地形條件，基本系統(tǒng)可由單基站或多基站組成。 集群通信的控制方式主要有兩種，即集中式控制方式和分散式控制式方式。 兩種方式的結構基本上都由基地臺（轉發(fā)器或中繼器）、系統(tǒng)管理終端、系統(tǒng)集群邏輯控制部分、調(diào)度臺和用戶臺（車載臺和手持機）組成。 集中式控制方式的單區(qū)單基站系統(tǒng)的基本結構如圖1-5所示，由移動臺、調(diào)度臺、基站、系統(tǒng)控制中心和系統(tǒng)管理終端組成。圖1-5 集中式控制方式的單區(qū)單基站系統(tǒng)的基本結構 （1）移動臺包括車載臺、便攜臺和手持機，工作方式有單工和雙工。移動臺主要由收發(fā)信機、控制單元、天線和電源等組成。 （2）調(diào)度臺分為無線和有線調(diào)度臺兩種。無線調(diào)度臺

26、由收發(fā)信機、控制單元、操作臺、天饋線及電源等組成； 有線調(diào)度臺可以是接到控制臺的電話機或帶顯示的操作臺。通常一個群用戶有一個調(diào)度臺。 （3）基站由轉發(fā)器（中繼器）、天線共用器、天饋線系統(tǒng)和電源等設備組成。 （4）系統(tǒng)控制中心由系統(tǒng)控制器、無線接口電路、交換矩陣、集群控制邏輯電路、有線接口電路、監(jiān)控系統(tǒng)、電源組成。 （5）系統(tǒng)管理終端主要由計算機及系統(tǒng)管理軟件組成，并與系統(tǒng)控制器相連。3典型的集群移動通信技術 目前在我國使用的數(shù)字集群技術主要有歐洲的Tetra系統(tǒng)、Motorola公司的iDEN系統(tǒng)、華為公司開發(fā)的GT800系統(tǒng)和中興公司開發(fā)的GoTa系統(tǒng)。1.3.7無線局域網(wǎng)1無線局域網(wǎng)的概念

27、及特點 無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，WLAN）是利用無線通信技術在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡，是計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產(chǎn)物。 它以無線多址信道作為傳輸介質，利用電波完成數(shù)據(jù)交互，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)（LAN）的功能，構成可以互相通信和實現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡體系，使用戶能夠真正實現(xiàn)隨時、隨地的寬帶網(wǎng)絡接入。 WLAN提供無線對等（如PC對PC、PC對集線器或打印機對集線器）和點到點（如LAN到LAN）連接的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。 WLAN能執(zhí)行像文件傳輸、外設共享、Web瀏覽、電子郵件收發(fā)和數(shù)據(jù)庫訪問等傳統(tǒng)網(wǎng)絡通信功能。 WLAN通過電磁波傳送和接收數(shù)據(jù)，代替

28、了常規(guī)LAN中使用的雙絞線、同軸線路或光纖。 WLAN中常用的通信協(xié)議，均位于網(wǎng)絡協(xié)議模型底部的第1層與第2層。與有線網(wǎng)絡相比，WLAN具有以下特點：（1）移動性好（2）安裝方便（3）運營成本低、回報高（4）安全性高（5）可靠性高 WLAN廣泛應用在社區(qū)、游樂園、旅館、機場車站等區(qū)域實現(xiàn)旅游休閑上網(wǎng)； 可以應用在政府辦公大樓、校園、企事業(yè)等單位實現(xiàn)移動辦公及上課等； 還可以應用在醫(yī)療、金融證券等方面，實現(xiàn)醫(yī)生在路途中對病人的網(wǎng)上診斷，實現(xiàn)金融證券網(wǎng)上交易等。 WLAN也適合應用在一些特殊的場景，比如礦山、水利、油田、港口、碼頭、江河湖區(qū)、野外勘探、軍事流動網(wǎng)和公安流動網(wǎng)等。2WLAN的網(wǎng)絡結構

29、 WLAN有兩種主要的拓撲結構：自組織網(wǎng)絡（Ad Hoc）和基礎結構網(wǎng)絡（Infrastructure Network）。（1）自組織型WLAN 自組織型WLAN屬于Ad hoc模式，是一種對等模型的網(wǎng)絡，也稱為無中心網(wǎng)絡（或無AP網(wǎng)絡）。圖1-6 自組織型WLAN示意圖（2）基礎結構型WLAN 基礎結構型WLAN利用了高速的有線或無線骨干傳輸網(wǎng)絡。 在這種拓撲結構中，移動節(jié)點在基站（BS）的協(xié)調(diào)下接入到無線信道，建立與終端的通信，如圖1-7所示。 圖1-7 基礎結構型WLAN示意圖 在目前的實際應用中，大部分無線WLAN都是基于基礎結構網(wǎng)絡。（3）802.11協(xié)議的WLAN網(wǎng)絡結構 網(wǎng)絡參考

30、模型。 網(wǎng)絡單元功能。圖1-8 無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡參考模型 圖1-8所示無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡參考模型中，各個網(wǎng)絡單元的功能如下所述。端站（STA）是無線網(wǎng)絡中的終端，可以通過接口接入計算機終端，也可以是非計算機終端上的嵌入設備，終端通過空中接口接入AP。接入點（AP）通過空中接口與終端（STA）進行通信，AP和STA均為可以尋址的實體，AP與AC通過WB接口采用有線方式連接。接入控制器（AC）在無線局域網(wǎng)和外部網(wǎng)之間充當網(wǎng)關功能。Portal服務器負責完成WLAN用戶門戶網(wǎng)站的推送，Portal服務器為必選網(wǎng)絡單元。AAA是驗證、授權和記賬（Authentication、Authorization、Ac

31、counting ）3個英文單詞的簡稱，其主要目的是管理哪些用戶可以訪問網(wǎng)絡服務器，具有訪問權的用戶可以得到哪些服務，如何對正在使用網(wǎng)絡資源的用戶進行記賬。各個接口定義。WA接口。STA和接入點之間的接口，即空中接口。WB接口。接入點和接入控制器之間的接口，為邏輯接口。WT接口。STA和用戶終端之間的接口，為邏輯接口。WU接口。公共無線局域網(wǎng)（PWLAN）與Internet之間的接口。WS接口。AC與AAA服務器之間的接口，為邏輯接口。WP接口。AC與Portal服務器之間的接口，為邏輯接口。WM接口。無線局域網(wǎng)（WLAN）網(wǎng)元與網(wǎng)元管理單元之間的接口，為邏輯接口。3WLAN標準（1）802.

32、11系列標準 無線局域網(wǎng)標準體系如表1-6所示。標 準 編 號負責的技術領域IEEE802.11（11/1997）無線局域網(wǎng)物理層和介質接入控制層規(guī)范IEEE 802.11a無線局域網(wǎng)物理層和介質接入控制層規(guī)范5 GHz頻段高速物理層規(guī)范IEEE 802.11b無線局域網(wǎng)物理層和介質接入控制層規(guī)范2.4 GHz頻段高速物理層擴展IEEE 802.11d物理層方面的特殊要求IEEE 802.11eIEEE 802.11 MAC層增強服務質量保證（QoS）IEEE 802.11f支持IEEE 8002.11的接入點互操作協(xié)議（IAPP）IEEE 802.11g2.4 GHz頻段高速物理層（20 M

33、bit/s以上）擴展IEEE 802.11h額外定義了物理層方面的要求（諸如信道化和跳頻模式等）IEEE 802.11i無線局域網(wǎng)介質接入控制層安全性增強規(guī)范表1-6無線局域網(wǎng)標準體系標 準 編 號負責的技術領域IEEE 802.11j日本所采用的等同于802.11h的協(xié)議IEEE 802.11k射頻資源管理IEEE 802.11m對IEEE 802.11規(guī)范體系進行維護、修正和改進IEEE 802.11n高速物理層和介質接入控制層規(guī)范IEEE 802.11oVoWLANIEEE 802.11p車載環(huán)境下的無線通信IEEE 802.11qVLAN的支持機制IEEE 802.11r快速漫游IEE

34、E 802.11sMesh網(wǎng)狀網(wǎng)IEEE 802.11t無線網(wǎng)絡性能預測IEEE 802.11u與其他網(wǎng)絡的交互性IEEE 802.11v無線網(wǎng)絡管理 無線局域網(wǎng)、藍牙、ZigBee等無線網(wǎng)絡，均可工作在2.4GHz頻段上。 幾種典型的802.11系列標準主要技術特點如表1-7所示。標 準802.11b802.11a802.11g802.11n發(fā)布時間1999年7月1999年7月2003年6月2006年1月工作頻段2.42.4835GHz5.155.35GHz5.4755.725GHz2.42.483 5GHz2.42.483 5GHz5.155.850GHz有效帶寬5.5M24.7M24.7

35、M100M以上無交疊信道31131編碼技術CCKOFDMCCK/OFDMMIMO/OFDM最高速率11Mbit/s54Mbit/s54Mbit/s300600Mbit/s兼容性通過Wi-Fi認證的產(chǎn)品之間可以互通與802.11b/g不兼容向下兼容802.11b向下兼容802.11a、802.11g和802.11b表1-7典型的802.11系列標準主要技術特點 ISM頻段即工業(yè)，科學和醫(yī)用頻段。 世界各國均保留了一些無線頻段，以用于工業(yè)，科學研究和微波醫(yī)療方面的應用。 Wi-Fi（Wireless Fidelity）英文原意為無線保真，實際是 IEEE 802.11b的別稱，是一個無線網(wǎng)路通信技術的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance）所持有。 根據(jù)用戶對象，無線局域網(wǎng)有以下兩類： （1） 供個人及公司內(nèi)部人員使用的私人無線局域網(wǎng)。 憑藉Wi-Fi技術，用戶再也不需先在家中或公司的墻壁上鉆孔，才能把纜線接入各個房間。相反，用戶只要安裝一個無線接入點（Wireless Access Point），并在每臺手提電腦上插入無線網(wǎng)絡卡（或使用內(nèi)建無線模組的手提電腦），就可以在家中或辦公室內(nèi)輕輕松松的使用無線上網(wǎng)，有些企業(yè)也會藉著架設無線局域網(wǎng)以