《网络工程师》 Part5 无线通信网

《网络工程师》 Part5 无线通信网                                                                                                                              

1、FDD/1G

FDD:Frequency Division Duplex 模拟制式的频分双工系统，亦被称为第一代蜂窝移动通信系统或者1G系统。

2、2G

1）第二代移动通信系统是引入数字数字无线电技术组成的数字蜂窝移动通信系统，它提供更高的网络容量，改善了语言质量和保密性，并为用户提供无缝的国际漫游。

2）GSM:Global System for Mobile Communications 全球移动通信系统。

3）CDMA:CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定的地址码。

3、2.5G

1)GPRS:General Packet Radio Service 是封包交换数据的标准技术。

2)CDMA2000 1xRTT（RTT-无线电传输技术）是CDMA2000的一个基础层，支持最高144kb/s数据速率。尽管获得了3G技术的官方资格，但是通常被认为是2.5G技术，因为它的速率只是其他3G技术几分之一。

4、3G

第三代移动通信技术（简称3G），是支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。3G通信技术能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等）。代表特征是提高高速数据业务。

注：其中TD-SCDMA是我国具有自主知识产权的3G移动通信技术。

5、WLAN通信技术之—红外线通信

IR通信分为以下三种技术

1）定向光束红外线

2）全向广播红外线

3）漫反射红外线

6、WLAN通信技术之—扩展频谱通信

扩展频谱通信的主要思想是将信号散布到更宽的带宽上，以减少阻塞和干扰的机会。早期的扩频方式是频率跳动扩展频谱（Frequency-Hopping Spread Spectrum  FHSS）,更新的版本是直接序列扩展频谱（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）。

PSSS : Parallel Sequence Spread Spectrum (coding technique for RF signals) 平行序列扩频(编码技术射频信号)

7、CSMA/CA

CSMA/CA:是CSMA/CD的变种，可与之实现无缝连接，它们的不同之处在于引入了随机退避延迟机制。采用了对网络流量的控制信息。IEEE802.11采用CSMA/CA协议，采用这个协议的原因是这种协议可以解决隐蔽终端问题。

8、在无线局域网中，AP(无线接入点)在OSI模型的：数据链路层。

9、MAC子层

MAC子层定义了三种访问控制机制：CSMA/CA支持竞争访问、分布式协调功能和点协调功能支持无竞争的访问。

10、移动Ad Hoc网络

Ad Hoc网是一种多跳的、无中心的、自组织的无线网络，又称为多跳网（Multi-Hop Network）、无基础设施网（Infrastructureless Network）或自组织网（Self-organizing Network)。

整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其他节点的联系。这种网络中，每一个节点既是主机又是路由器，它们之间相互转发分组，形成一种自组织的MANET(Mobile Ad Hoc Network)网络。

与传统的有线网络比较，MANET有以下特点：

1）网络拓扑结构是动态变化的；

2）无线信道提供的带宽比较小，而信号衰落和噪声干扰的影响却很大；

3）无线终端携带的电源能量有限；

4）由于无线链路的开放性，容易招致网络窃听、欺骗、拒绝服务等恶意攻击的威胁；

5）无线移动自组织网路中还有一种特殊的现象，这就是隐蔽终端和暴露终端的问题。

11、WEP与WPA

WEP:Wired Equivalent Privacy有线等效保密。使用RC4协议进行加密，并使用CRC-32校验保证数据的正确性。128位

WPA:WI-FI Protected Acess WI-FI保护访问。在WPA的设计中包括了认证、加密和数据完整性验证3个组成部分。

注：在WI-FI安全协议中，WPA与WEP相比，采用了临时密钥了减少安全风险。WPA超越WEP的主要改进就是在使用中可以动态改变钥匙的临时钥匙完整性协定（Temporal Key Integrity Protocol，TKIP）,j加上更长的初始量，这可以击败知名的针对WEP的金钥匙攻击。

12、TKIP:Temporary Key Integrity Protocol 临时密钥完整性协议。

PSK:Pre-Shared Key 预共享密钥

EAP:Extensible Authentication Protocol可扩展的认证协议

13、OFDM

OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing 正交频分复用。是一种多载波调制技术。其主要思想是将信道划分成若干个正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，并将各个子数据流交织编码，编制到正交的子信道上进行传输，在接收端采用相同的技术可将正交信号在分开。OFDM具有较高的频谱利用率。

14、LR-WPAN

LR-WPAN:Low Rate-WPAN,LR-WPAN 低速无线个人网。包含两类设备，即全功能设备（FFD）和简单功能设备（RFD）。

FFD有三种工作模式，可以作为一般的设备、协调器或PAN协调器。

注：FFD可以与RFD或其他FFD通信，而RFD只能与FFD通信，RFD之间不能相互通信。

15、ZigBee网络

ZigBee网络：ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点：
1) 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式，功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。
2) 成本低： ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。
4) 网络容量大： 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254
个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。
5) 可靠: 采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。
6) 安全： ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证， 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

16、802.11协议子集

802.11协议子集，包含从物理层到高层的具体描述。

802.11a:5.2GHz频率空间传输的物理层协议；

802.11b:2.4GHz频率空间传输的物理层协议；

802.11d:域管理描述；

802.11e:服务质量（QoS）描述；

802.11f:接入点内部协议；

802.11g:2.4GHz频段空间取得更高速率；

802.11h:5.2GHz频率空间的功率管理；

802.11i:网络安全性描述。

其中，802.11a、802.11b、802.11g描述最为核心的物理层技术。

补充：

1）IEEE802.11n,2009年9月通过正式标准，WLAN的传输速率由802.11a及802.11g提供的54Mb/s、108Mb/s，提高到350Mb/s，甚至高达475Mb/s，工作在2.4GHz和5GHz频段。

2）IEEE802.11n的传输速度为200Mb/s，最高可达600GMb/s。

3)2009年9月11日，IEEE802.11n标准正式发布。802.11n结合了MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)技术，可以将WLAN的传输速率由目前802.11a、802.11g的54Mb/s提高到300Mb/s，甚至600Mb/s。

4）IEEE802.11标准采用的工作频段是2.4GHz和5GHz,其中采用双频工作模式的是IEEE802.11n。

5）2.4GHz的ISM频段为世界上的绝大多数国家通用，因此802.11b得到了最为广泛的应用。

17、无线城域网

无线城域网目前比较成熟的标准有两个：一个是2004年颁布的802.16d，这个标准支持无线固定接入，也叫作固定WiMAX；另一个是2005年颁布的802.16e，它是在前一个标准的基础上增加了对移动性的支持，所以也称为WiMAX。

WiMAX主要有两个应用领域，一个是作为蜂窝网络、WI-FI热点和WI-FI Mesh的回程链路；另一个是作为最后1Km的无线宽带接入链路。

移动WiMAX（8021.16e）向下兼容8021.16d，在移动性方面定位的目标速率为车速，可以支持120Km/h的移动速率。

18、OFDM/OFDMA

1）OFDM/OFDMA:802.16采用的多路复用方式OFDM/OFDMA被认为是下一代无线通信网的关键技术。

2）802.116系统以频分双工（FDD）或时分双工（TDD)方式工作，FDD需要成对的频率，TDD则不需要。

19、4G技术

最初的4G标准有三个，即UMB（Ultra Mobile BroadBand）、LTE（Long Term Evolution）和WiMAX II（IEEE802.16m）。

注：4G技术标准包括LTE、LTE-Advanced、WiMAX、Wireless MAN、UMB等。

20、WiMAX

WiMAX：World Interoperability for Microwave Access