无线通信技术

无线通信网包括面向语言通信的移动电话系统以及面向数据传输的无线局域网和无线广域网。

蜂窝通信系统：

1978年，美国贝尔实验室开发了高级移动电话系统（AMPS）。

AMPS采用模拟制式的频分双工（FDD）技术

第二代移动通信系统（数字蜂窝电话）：

我国最初采用的是欧洲电信的GSM系统和美国高通公司的码分多址（CDMA）系统。

  全球移动通信系统GSM：

工作在900~1800MHZ。

无线接口采用TDMA（时分多路）技术，提供语音和数据业务。

  码分多址技术CDMA：

频率利用率高，同样的频率可以提供更多的话音信道，而且通话质量和保密性也较好。

CDMA是一种扩频多址数字通信技术。通过独特的代码序列建立信道。

在CDMA系统中，为不同的用户分配了不同的码片序列，使得彼此不会干扰。

在码分多址通信系统中，不同用户传输的信号使用不同的码片序列来区分，而不是用频率或者时隙来区分。

在CDMA蜂窝通信系统中，用户之间的信息传输是由基站进行控制和转发的。

为了实现双工通信，正向和反向传输各使用一个频率，即所谓的频分双工FDD技术。

CDMA通信系统既不分频道又不分时隙，所以，无论传输哪种信息的信道都采用不同的码型来区分。

2.5G技术：

常见的2.5G系统是通用分组无线业务GPRS。

GPRS分组网络重叠在GSM网络之上，利用GSM网络中未使用的TDMA信道为用户提供中等速度的移动数据业务。

GPRS是基于分组交换的技术。多个用户可以共享带宽。适用于像web浏览那样的共享带宽的间歇性数据传输业务。

通常，GPRS系统按照交换的字节数计费。

GRPS系统支持IP协议和ppp协议。

第三代移动通信系统：

使用2000MHZ附近的频段。

通信速率大概在2Mbps。

提供第二代蜂窝通信系统提供的所有业务，并支持移动多媒体业务。

无线局域网WLAN：

IEEE802.11标准下的频段：

IEEE802.11定义了两种无线网络拓扑结构：

1.基础设施网络：无线终端通过接入点AP访问骨干网设备。接入点如同一个网桥，负责在802.11和802.3MAC协议之间进行转换。

一个接入点覆盖的区域叫做一个基本服务区BSA。

接入点控制的所有终端组成一个基本服务集BSS。

把多个基本服务集互相连接就构成了分布式系统DS。

DS支持的所有服务叫做扩展服务集ESS，它由两个以上的BSS组成。

2.特殊网络AdHoc：一种点对点连接，不需要有线网络和接入点是支持，终端之间通过无线网卡可以直接通信。

适合在移动情况下快速部署网络。

802.11支持单跳的AdHoc网络。

WLAN通信技术：

1.红外通信：红外线。

红外线频谱是无限的，可能提供极高的数据速率，在世界范围内都不受管制。设备相对简单而且便宜。与可见光一样，可以被浅色物体反射，不会穿过不透明物体，比较安全。红外线数据传输技术基本上是采用强度调制，红外线接收器只需要检测光信号的强弱，而大多数微波接收器都需要检测信号的频率或相位。

室内环境可能因为光照或照明而产生相当强的光线，会成为红外线接收器的噪音，并且限制通信范围。

1.定向红外光束：用于点对点链路，传输范围取决于发射的强度和光束集中的程度。

点对点IR的室内应用是建立令牌环网。

2.全方向广播红外线：包含一个基站。

3.漫反射红外线：所有发射器都瞄准天花板上的一点。

漫反射WLAN采用线性编码的基带传输模式。

基带脉冲调制技术：脉冲幅度调制（PAM）、脉冲位置调制（PPM）、脉冲宽度调制（PDM）。

由于无线信道受距离的影响导致脉冲幅度变化很大，所以很少使用PAM。

IEEE802.11规定采用PPM技术作为漫反射IR介质的物理层标准，使用的波长是850~950nm，数据速率分别为1Mbps和2Mbps。

2.扩展频谱通信：

早期的扩频方式是频率跳动扩展频谱，更新的版本是直接序列扩展频谱，这两种技术在IEEE802.11定义的WLAN中都有应用。

3.窄带微波通信：

是指使用微波无线电频带RF进行数据传输，其带宽刚好可以容纳传输信号。

IEEE802.11体系结构：

IEEE802.11WLAN协议模型：

MAC层分为MAC子层和MAC管理子层。

MAC子层负责访问控制和分组拆装。

MAC管理子层负责ESS漫游、电源管理和登记过程中的关联管理。

物理层分为物理层汇聚协议PLCP、物理介质相关PMD子层和PHY管理子层。

PLCP主要进行载波监听和物理层分组的建立。

PMD用于传输信号的调制和编码。

PHY管理子层负责选择物理信道和调谐。

IEEE802.11定义了站管理功能，用于协调物理层和MAC层之间的交换作用。

1.物理层：

IEEE802.11定义了3种PLCP帧格式来对应3种不同的PMD子层通信技术。

1.FHSS：

使用FHSS通信方式的PLCP帧的格式：

MPDU代表MAC协议数据单元。

2.DSSS：

使用DSSS通信方式的PLCP帧的格式：

3.DFIR：漫反射红外线

使用DFIR方式的PLCP帧的格式：

2.MAC子层：

MAC子层的功能是提供访问控制机制，定义了3种访问控制机制：

1.CSMA/CA协议：载波侦听多路访问/冲突避免协议。

IFS帧间隔时间。

2.分布式协调功能DCF：

DCF是数据传输的基本方式，作用于信道竞争期，利用CSMA/CA协议，在此基础上定义了点协调功能PCF，PCF工作于非竞争时期，两者交替出现，先由DCF竞争介质使用权，然后进入非竞争期，由PCF控制数据传输。

IEEE802.11推荐使用3种帧间隔IFS，以便提供基于优先级的访问控制：
 

1.DIFS：分布式协调IFS，最长的IFS，优先级最低，用于异步帧竞争访问的时延。

2.PIFS：点协调IFS，中等长度的IFS，优先级居中，在PCF操作中使用。

3.SIFS：短IFS，最短的IFS，优先级最高，用于需要立即响应的操作。

3.点协调功能PCF：是在DCF之上实现的一个可选功能。轮询。使用PIFS。

   PCF可以优先CSMA/CA获得信道，并把所有的异步帧都推后传送。

在极端条件先，点协调功能可以用连续轮询的方式排除所有的异步帧。

3.MAC管理：

MAC管理子层的功能是实现登记过程、ESS漫游、安全管理和电源管理等功能。

移动AdHoc：由无线移动节点组成的对等网络。无线网络基础设施的支持，能够根据通信环境的变化实现动态重构，提供基于多跳无线连接的分组数据传输服务。

在这种网络中，每一个节点既是主机又是路由器，相互之间转发分组，形成自组织的MANET网络。

MANET中的路由协议：

根据路由策略可分为表驱动的路由协议和源路由协议。

根据网络结构可划分为扁平的路由协议、分层的路由协议、基于地理信息的路由协议。

表驱动的路由协议和源路由都是扁平的路由协议。

WLAN的安全：

1.SSID访问控制：

同一厂商生产的无线路由器或者AP都使用相同的SSID。

2.物理地址过滤：

每个无线网卡都有唯一的MAC地址。

MAC地址可以伪造，是级别比较低的认证功能。

3.有线等效保密WEP：

提供与有线局域网等价的机密性。

使用RC4协议进行加密，并使用CRC-32校验保证数据的正确性。

RC4是一种流加密技术。

4.WPA：

包含认证、加密和数据完整性校验3个部分。

5.IEEE802.11i：

无线个人网WPAN：不是一种与WLAN竞争的技术，WLAN可以代替有限局域网，而WPAN无须基础网络连接的支持，只能提供少量小型设备之间的低速率连接。

蓝牙技术：

物理信道被划分为时槽，数据被封装成分组，每个分组占用一个时槽。如果情况允许，一系列连续的时槽可以分配给单个分组使用。

在一对收发设备之间可以用时分多路（TDD）方式实现全双工通信。

物理信道之上是各种链路和信道层及其有关的协议。

以物理信道为基础，依次形成的信道层次是物理信道、物理链路、逻辑传输、L2CAP信道。

一条物理链路可以支持多条逻辑链路，只有逻辑链路才可以进行单播同步通信、异步等时通信或者广播通信，不同的逻辑链路用于支持不同的应用需求。

逻辑链路的特性由其相关联的逻辑传输决定。

zigbee技术：

802.15.4定义的低速无线个人网包含两类设备：FFD、RFD.

FFD:全功能设备。

3种工作模式：一般的设备、协调器、PAN协调器。

RFD：简单功能设备。只能作为某个设备使用。

无线城域网：

2个标准：

1.2004年颁布的802.16d，该标准支持无线固定接入，也叫做固定WiMAX.

2.2005年颁布的802.16e，在前一个标准的基础上增加了对移动性的支持，也称为移动WiMAX。

WiMAX的主要应用领域：作为蜂窝网络、WI-FI热点和WI-FI Mesh的回程链路；作为最后一千米的无线带宽接入链路。

回程链路是指从接入网到达交换中心的连接。

固定WiMAX可以提供成本低、远距离、高带宽的回程传输。

WiMAX 比 WIFI 的覆盖范围更大，数据速率更高，有更好的可扩展性和安全性。