无线通信技术发展及应用

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公众移动通信市场持续增长13G走向规模化商用2多种宽带无线技术迅速成熟3众多短距离无线技术浮出水面4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”3G与WiMAX、WLAN等宽带无线技术融合13G与RFID、ZigBee、UWB等各种短距离无线技术的融合2IMS将是未来核心网的发展方向3配备无线通信功能的传感控制芯片将附着在任何物体上4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PAN：射频识别(RFID)、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB)1LAN：Wi-Fi、ZigBee(802.11x)、DECT(无绳电话)2MAN：Wi-MAX（802.16x）3WAN：2G、3G、4G4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WiFiWiMaxWiMax二、各种无线通信的特点1.RFID(RadioFrequencyIdentification)一种非接触式的自动识别技术应用特点1应用特点3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。应用特点2二、各种无线通信的特点1.RFID(RadioFrequencyIdentification)二、各种无线通信的特点1.RFID(RadioFrequencyIdentification)二、各种无线通信的特点1.RFID(RadioFrequencyIdentification)二、各种无线通信的特点1.RFID(RadioFrequencyIdentification)识别距离1～30米，无须要光源工作速度实现每秒30个对象的识别，对付最大速度为1m/s的运动目标.数据传输速度26kbps.低频RFID芯片(无源)工作在130kHz左右；高频RFID工作在13.56MHz左右。工作频率二、各种无线通信的特点1.RFID(RadioFrequencyIdentification)任何对象的读取、识别和跟踪任务可以受益于的RFID技术应用，特别是当每个数据都必须被写入到芯片、被授权用户修改以及防止对可分段存储器的非授权访问的场合，都可以采用该技术，如取代现行使用的条形码应用前景二、各种无线通信的特点1.RFID(RadioFrequencyIdentification)应用将继续以供应物流领域为主，在这个领域用RFID收发器进行包括各种各样的可移动货物/产品的记录和跟踪，在RFID收发器(信用卡大小的塑料/纸标签，内含芯片、射频部分和天线)上的必要存储将继续成为主要的应用。应用前景二、各种无线通信的特点2.蓝牙技术什么是蓝牙？蓝牙的来历英文：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)蓝牙使用的技术FrequencyHopping&TDMA蓝牙业务特征传输数据和语音蓝牙的应用为网络中的主从设备建立临时性的对等连接二、各种无线通信的特点2.蓝牙技术(Bluetooth)蓝牙的技术标准IEEE802.15工作频段和带宽2.4GHz，1Mb/s传输距离10m通道指标1个异步数据通道(最高达721kb/s)3个并发的同步话音通道(64kb/s)1个同时传送异步数据和同步话音的通道二、各种无线通信的特点2.蓝牙技术(Bluetooth)蓝牙体积小1cm×1cm×2mm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CMOSLSI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)蓝牙功耗低、价格低6美元左右，批量购买4美元采用四种工作模式，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.蓝牙技术(Bluetooth)蓝牙适配器二、各种无线通信的特点3UWB（超宽带技术）什么是超宽带？“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3UWB（超宽带技术）1960’sUWB最初的定义源自于60年代兴起的军用脉冲通信技术，又被称为脉冲无线电（ImpulseRadio）技术。1972一种高灵敏的短脉冲接收设备被研制成功，进一步加速了UWB技术的研究和发展。1998美国国防部（DARPA）才正式启用超宽带（UWB）这一术语,该项技术采用上升沿和下降沿都很陡的基带脉冲直接通信。2002UWB技术首次获得了美国FCC的批准而用于民用通信，发布全球第一个民用UWB设备使用频谱规范，使UWB技术的研发骤然加速。二、各种无线通信的特点3UWB（超宽带技术）2005上半年2005年3月，WiMedia和Ecma提交WiMediaUWB平台规范,FCC批准MBOA-UWB、DS-UWB的高速产品测试。2005年下半年英国和日本政府监管部门批准UWB方案，支持UWB发展2006年国际电信联盟（ITU）在确定了各国频谱分配原则后，第一次核准UWB全球性监管标准建议2007ISO正式通过了WiMedia联盟提交的MBOFDM标准，正式成为第一个UWB技术的国际标准。二、各种无线通信的特点3UWB（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3UWB（超宽带技术）UWB技术标准IEEE802.15.4a传输速率1Gbit/s传输距离10~20m工作频段3.1GHz和10.6GHz之间二、各种无线通信的特点3UWB（超宽带技术）二、各种无线通信的特点3UWB（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3UWB（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3UWB（超宽带技术）UWB的应用二、各种无线通信的特点3UWB（超宽带技术）UWB的应用二、各种无线通信的特点4.Zigbee无线通信技术网络的现状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无线通信技术网络的现状问题：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什么是Zigbee技术？“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、各种无线通信的特点4.Zigbee无线通信技术什么是Zigbee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Zigbee技术是Zigbee联盟推出的基本情况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10～75m功耗：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InternetZigbee协调器Zigbee协调器Zigbee传感节点Zigbee传感节点二、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、环境及其它区域进行工业监控。GPRSPLMN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。GPRSPLMNZigbee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无线通信技术什么是WiFi？全称WirelessFidelity，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，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WiFi的技术优势组网方式设置WiFi无线路由器，组网方便传输速率IEEE802.11b:11Mb/sIEEE802.11a/g:54Mb/s覆盖范围半径100m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无线局域网WLANPLMNWiFi无线3G接入二、各种无线通信的特点5.WiFi无线通信技术应用无线局域网WLANInternetWiFi无线路由器IPTV空调打印机二、各种无线通信的特点6.WiMAX无线通信技术什么是WiMAX？全称WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作性是一种基于IEEE802.16-2004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