無線通信技術(shù)課件

無線通信技術(shù)課件匯報(bào)人：劉老師2023-11-30目錄無線通信技術(shù)概述無線傳輸原理及關(guān)鍵技術(shù)無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及協(xié)議層次主流無線通信技術(shù)介紹及比較無線網(wǎng)絡(luò)安全與隱私保護(hù)策略未來發(fā)展趨勢(shì)及挑戰(zhàn)CONTENTS01無線通信技術(shù)概述CHAPTER無線通信技術(shù)是指利用電磁波在空間中傳播信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的技術(shù)。定義從19世紀(jì)末的無線電報(bào)到20世紀(jì)的移動(dòng)通信，再到21世紀(jì)的無線互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，無線通信技術(shù)不斷演進(jìn)和創(chuàng)新。發(fā)展歷程定義與發(fā)展歷程無需有線連接靈活性高傳輸速度快頻譜資源有限無線通信技術(shù)特點(diǎn)01020304通過無線電磁波傳輸信息，無需鋪設(shè)電纜或光纖，降低建設(shè)成本。終端設(shè)備可以在一定范圍內(nèi)移動(dòng)，不影響通信質(zhì)量。隨著技術(shù)進(jìn)步，無線通信的傳輸速度不斷提升，滿足各種業(yè)務(wù)需求。無線電磁波頻譜資源有限，需合理分配和管理。手機(jī)、平板等設(shè)備實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地通信，方便快捷。移動(dòng)通信企業(yè)、學(xué)校等場(chǎng)所建立無線局域網(wǎng)，提高工作和學(xué)習(xí)效率。無線局域網(wǎng)智能家居、智能城市等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通和智能化管理。物聯(lián)網(wǎng)在災(zāi)害、事故等緊急情況下，快速建立臨時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)，保障救援工作順利進(jìn)行。應(yīng)急通信應(yīng)用場(chǎng)景與優(yōu)勢(shì)02無線傳輸原理及關(guān)鍵技術(shù)CHAPTER無線傳輸媒介包括無線電波、微波、紅外線、可見光等，不同媒介具有不同的傳輸特性和應(yīng)用場(chǎng)景。頻段劃分根據(jù)頻率將電磁波劃分為不同的頻段，如低頻、中頻、高頻、甚高頻、特高頻等，不同頻段具有不同的傳輸距離、傳輸速率和穿透能力。無線傳輸媒介與頻段劃分將原始信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合無線傳輸?shù)恼{(diào)制信號(hào)，常見的調(diào)制方式有幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）等。將接收到的調(diào)制信號(hào)還原為原始信號(hào)的過程，需要與調(diào)制方式相對(duì)應(yīng)的解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)。信號(hào)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)解調(diào)技術(shù)信號(hào)調(diào)制信道編碼為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，?duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理，增加冗余信息以便檢測(cè)和糾正傳輸過程中的錯(cuò)誤。復(fù)用技術(shù)將多個(gè)信號(hào)合并到一個(gè)信道中進(jìn)行傳輸，提高信道利用率，常見的復(fù)用技術(shù)有時(shí)分復(fù)用（TDM）、頻分復(fù)用（FDM）和碼分復(fù)用（CDM）等。信道編碼與復(fù)用技術(shù)VS用于發(fā)射和接收無線電波的設(shè)備，其性能直接影響到無線通信系統(tǒng)的質(zhì)量，包括天線類型、增益、方向性等參數(shù)。傳播模型描述無線電波在空間中的傳播方式和路徑損耗的數(shù)學(xué)模型，有助于預(yù)測(cè)和優(yōu)化無線通信系統(tǒng)的性能。常見的傳播模型有經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、確定性模型和混合模型等。天線系統(tǒng)天線系統(tǒng)與傳播模型03無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及協(xié)議層次CHAPTER0102第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1…采用模擬傳輸技術(shù)，以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主，存在頻譜利用率低、容量有限等問題。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2…采用數(shù)字傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)字化，提高了系統(tǒng)容量和頻譜利用率。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3…引入了高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多媒體業(yè)務(wù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，提升了用戶體驗(yàn)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4…以LTE技術(shù)為代表，實(shí)現(xiàn)了高速移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，為物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興業(yè)務(wù)提供了支持。第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)（5…具備高速率、低時(shí)延、大連接數(shù)等特點(diǎn)，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等提供了基礎(chǔ)設(shè)施。030405移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)負(fù)責(zé)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的控制和管理，包括用戶認(rèn)證、呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽梢幌盗械木W(wǎng)絡(luò)元素組成。核心網(wǎng)連接終端與核心網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的覆蓋和傳輸，包括基站、無線接入點(diǎn)等設(shè)備。接入網(wǎng)用戶使用的移動(dòng)通信設(shè)備，如手機(jī)、平板電腦等，具備無線通信、數(shù)據(jù)處理和人機(jī)交互等功能。終端核心網(wǎng)、接入網(wǎng)及終端組成負(fù)責(zé)無線信號(hào)的傳輸和接收，包括調(diào)制、解調(diào)、編碼、解碼等操作，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。物理層提供各種移動(dòng)通信業(yè)務(wù)和應(yīng)用，如語(yǔ)音通話、短信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等。應(yīng)用層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的封裝和解封裝，以及錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正等功能，保證數(shù)據(jù)在無線信道上的正確傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)路由選擇和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)終端之間的通信和互聯(lián)網(wǎng)連接。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分段和重組，以及流量控制和擁塞避免等功能，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸和高效利用網(wǎng)絡(luò)資源。傳輸層0201030405協(xié)議層次結(jié)構(gòu)及其功能04主流無線通信技術(shù)介紹及比較CHAPTER以語(yǔ)音通信為主，數(shù)據(jù)傳輸速率較慢，代表技術(shù)有GSM、CDMA等。2G在2G基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)傳輸功能，提高了傳輸速率，代表技術(shù)有WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000等。3G以數(shù)據(jù)通信為主，支持高速移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，代表技術(shù)有LTE、WiMAX等。4G具備超高速率、超低時(shí)延、海量連接等特點(diǎn)，支持物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景，是當(dāng)前最主流的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。5G蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G/3G/4G/5G）利用無線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。定義技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景傳輸速率高、組網(wǎng)靈活、使用便捷等。家庭、辦公室、公共場(chǎng)所等。030201無線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)，能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。定義低功耗、低成本、易于實(shí)現(xiàn)等。技術(shù)特點(diǎn)音頻傳輸、文件傳輸、遙控等。應(yīng)用場(chǎng)景藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)ZigBee一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議，底層是采用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體訪問層與物理層。主要特色有低速、低耗電、低成本、支持大量網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、低?fù)雜度、快速、可靠、安全。技術(shù)特點(diǎn)低功耗、低成本、自組網(wǎng)等。應(yīng)用場(chǎng)景智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、物流管理等。ZigBee等物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)05無線網(wǎng)絡(luò)安全與隱私保護(hù)策略CHAPTER無線網(wǎng)絡(luò)隱私泄露無線網(wǎng)絡(luò)中的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)較高，包括用戶位置信息、通信內(nèi)容等敏感信息的泄露，給用戶隱私帶來嚴(yán)重威脅。無線網(wǎng)絡(luò)安全威脅包括未經(jīng)授權(quán)的訪問、惡意攻擊、數(shù)據(jù)竊取和篡改等，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的安全性造成嚴(yán)重影響。無線網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)無線網(wǎng)絡(luò)面臨著技術(shù)和管理上的挑戰(zhàn)，如無線信號(hào)的不穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多樣性以及網(wǎng)絡(luò)安全管理的復(fù)雜性等，增加了無線網(wǎng)絡(luò)的安全風(fēng)險(xiǎn)。無線網(wǎng)絡(luò)面臨的安全威脅和挑戰(zhàn)認(rèn)證機(jī)制通過數(shù)字證書、用戶名密碼等方式對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行身份認(rèn)證，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和惡意攻擊。無線網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議采用WPA3、WPA2等無線網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加密和認(rèn)證，提高無線網(wǎng)絡(luò)的安全性。加密技術(shù)采用對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密技術(shù)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。加密與認(rèn)證機(jī)制在無線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用03訪問控制策略實(shí)施訪問控制策略，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)中的用戶和設(shè)備進(jìn)行訪問權(quán)限管理，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和惡意攻擊。01匿名通信技術(shù)采用匿名通信技術(shù)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)中的通信內(nèi)容進(jìn)行保護(hù)，防止用戶隱私信息的泄露。02位置隱私保護(hù)通過位置模糊、位置偽裝等方式對(duì)用戶的位置信息進(jìn)行保護(hù)，降低位置隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)。隱私保護(hù)策略在無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施06未來發(fā)展趨勢(shì)及挑戰(zhàn)CHAPTER超高速率與超低時(shí)延6G系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)Tbps級(jí)別的峰值速率和亞毫秒級(jí)的時(shí)延，滿足未來各種高帶寬、低時(shí)延應(yīng)用需求。海量連接與超高可靠6G系統(tǒng)將支持每平方公里上百萬個(gè)設(shè)備連接，同時(shí)保持99.999%的高可靠性，為物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域提供有力支撐。頻譜共享與靈活組網(wǎng)6G系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)不同頻段、不同制式之間的頻譜共享和靈活組網(wǎng)，提高頻譜利用率和網(wǎng)絡(luò)靈活性。6G移動(dòng)通信系統(tǒng)展望123低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供長(zhǎng)距離、低功耗的無線連接，降低設(shè)備能耗和維護(hù)成本。LPWAN技術(shù)5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)與Wi-Fi6無線局域網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)無縫接入和高速傳輸，提升物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接體驗(yàn)。5G與Wi-Fi6融合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過邊緣計(jì)算進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，降低云端負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)和智能決策。邊緣計(jì)算與云端協(xié)同物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的無線通信技術(shù)革新智