计算机网络7章

朱明zhubob第7章无线网络本章要点：◆了解无线网络的种类及基本概念◆掌握光学和无线电波的无线传输技术及应用◆掌握无线广域网WWAN技术及发展◆掌握无线局域网WLAN标准及相应技术◆掌握蓝牙技术及蓝牙的应用朱明zhubob目录7.1无线网络概述7.2无线传输技术7.3无线广域网WWAN7.4无线局域网WLAN7.5蓝牙技术第7章无线网络朱明zhubob无线接入分为以下四种：1、无线个人网WPAN，代表是蓝牙。2、无线局域网WLAN，标准是802.11系列。3、无线城域网WMAN，基于IEEE802.16标准。4、无线广域网WWAN，代表是移动、联通的无线网络，发展速度更快。7.1无线网络概述通常无线接入是指WLAN和WWAN两种。WWAN是计算机通过手机或上网卡实现无线接入，一般通过GPRS或CDMA手机拨号上网；WLAN使用无线网卡、无线网络设备（如AP）接入，机场、学校、酒店等企事业单位大多做了做这些无线覆盖。朱明zhubob7.2.1光学传输1．红外线（1）直接红外线连接直接红外线连接将两个设备的端口面对面（之间不能有阻隔物），即可建立连线，例如两台笔记本。这种连接方式安全，但发送范围较小。7.2无线传输技术（2）反射式红外线连接反射式的连接方式不需要让红外线通信端口面对面，只要是在同一个封闭的空间内，彼此就能建立连接。这种方式不过很容易受到空间内其他干扰源的影响，导致数据传输失败，甚至无法建立连接。朱明zhubob7.2.1光学传输1．红外线（3）全向性红外线连接全向性连接集中上两种连接两种方式的长处，设置一个反射的红外线基地台为中继站，各设备的红外线通信端口指向基地台，彼此便能建立连接。7.2无线传输技术红外线传输有以下两个缺点：一是传输距离太短，约在1.5m之内；二是易受阻隔，只要有任何障碍物屏蔽到红外线，连接就会中断。所以在无线局域网中，红外线传输并不受到重视，应用也较少朱明zhubob7.2.1光学传输2．激光激光传输的连接模式只有直接连接一种。这是因为激光是将光集成一道光束，再射向目的地，途中几乎不会产生反射现象，在许多需要安全的连接环境中，激光传输是一个极佳的选择。激光传输适用于空旷或拥有制高点的地方，它不需要挖掘路面、埋设管线。例如需要连接的两栋大楼被河流相隔、办公室分处公路的两侧等场合。7.2无线传输技术朱明zhubob7.2无线传输技术7.2.2无线电波传输无线电波的穿透力强，而且是全方位传输，不局限于特定方向。WLAN主要采用无线电波传输技术，无线电波传输技术有ISM频段扩频、窄频微波、HomeRF和Bluetooth等。1．ISM频段及扩频无线电波频率资源受到管制，其中，2.4GHz（2.4～2.4835GHz）频段是规划给工业、科学及医疗（ISM）领域的公用开放频带，也开放给所有使用无线电波的其他设备，用户不用申请便可直接使用。同属于ISM的公用频带还有900MHz（900GHz～928MHz）和5.8GHz（5.725～5.850GHz）。朱明zhubob7.2无线传输技术7.2.2无线电波传输2．窄频微波微波采用高频率短波长（3～30GHz）的电波传输数据，可提供点对点的远距离无线连接，缺点是较容易受到外界干扰，各厂商的产品无法互通。无线网络使用微波频段时一般不使用公用频带，需要申请专用频道，而且用非常窄的带宽（窄频微波）来传输信号。这种窄频微波的带宽刚好能将信号塞进去，这样不但可以大幅减少频带的耗用，也可以减轻噪声干扰的问题。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN笔记本用户原先可借助电话网络和MODEM接入广域网，现在WWAN利用蜂窝无线网络，笔记本用户可以无线接入。WWAN技术是利用手机信号通过笔记本或其他设备在蜂窝网络覆盖范围内，在任何地方连接到互联网的一种技术。无线广域网络由电信运营商经营，连线能力可涵盖相当广泛的地理区域，但传输速率都偏低，3G业务的应用为WWAN提供了更好的业务。无线广域网络技术基于全球移动通信系统GSM和码分多址CDMA两大技术。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.1全球移动通信系统GSM技术GSM俗称“全球通”，是第二代移动通信技术，目的是让全球各地使用同一个移动电话网络标准，实现用户国际漫游。占据全球三分之二的市场。GSM系统包括GSM900（900MHz）GSM1800（1800MHz）GSM1900（1900MHz）等几个频段。大多数手机是双频（900MHz、1800MHz）手机，可以自由在两个频段间切换。而三频手机可在GSM900\GSM1800\GSM1900三种频段内自由切换。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.1全球移动通信系统GSM技术基于GSM技术的通信系统有下面几个：（1）通用分组无线业务GPRS：传输速率为56～114Kbps。（2）增强型数据速率GSM演进技术EDGE：最高速率可达384kbps，一般为200kbps。（3）基于3G的WCDMA：第三代移动通信系统，传输速率可达2Mbps。（4）高速下行分组接入技术HSDPA：是提高WCDMA网络高速下行数据传输速率最为重要的技术，理论最大值可达14.4Mbps，基本可实现3.6Mbps速率，少部分地区可实现7.2Mbps速率。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.2码分多址CDMA技术CDMA允许所有的使用者同时使用全部频带，并且把其他发出的信号视为杂讯，不必考虑信号碰撞的问题。CDMA的优点：一是语音编码技术，其通话品质比目前的GSM好，而且可以把环境噪声降低，使通话更为清晰；二是利用扩频通信技术，减少手机之间的干扰，可以增加用户的容量；三是手机功率可以做的比较低，使手机电池使用时间更长，更重要的是降低了电磁波辐射；三是带宽可以扩展较大，可以传输影像，因此3G网络选用CDMA技术；四是安全性能较好，CDMA有良好的认证体制，使用码分多址，增强了防盗听的能力。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.2码分多址CDMA技术基于CDMA技术的通信系统及速度如下：（1）码分多址CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）：最高速率是230.4kbps，下载实际速度在10～15kbps。（2）CDMA2000适用于3G，是第三代CDMA的名称，它的第一阶段也称为1x，其整体系统容量增加一倍，数据速率增加到614kbps。（3）CDMA20001xEV-DO：比CDMA20001x更高的高速数据速率技术，韩国、日本等国家已经实现了2.4Mbps的峰值速率，目前中国可达3.1Mbps。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.3移动通信系统1．全球移动通信系统GSMGSM是ETSI于1990年年底制定，由于各个国家对无线电频率的规定不同，标准允许GSM可以工作在900MHz、1800MHz及1900MHz三个频带上。GSM系统信号采用电路交换技术，即通信时通话两端独占一条线路。GSM的数据传输速率只有9.6kbps，所以利用GSM平台接入Internet时速度太慢，手机或笔记本上网时，感到非常的不便。1998年提出一种新的技术来加速GSM数据传输的速率，这就是GPRS。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.3移动通信系统2．通用分组无线业务GPRSGPRS在GSM基础上构建，采用报文分组交换技术，数据传输速率理论上可达171.2kbps，比GSM快了近20倍。由于报文分组交换技术不像电路交换那样独占带宽，所以当多人使用信道时，会影响性能，再加上无线电波易受干扰及软件限制，所以GPRS实际传输速率大约为115kbps以内。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.3移动通信系统3．码分多址CDMACDMA技术的初衷是防止敌方对己方通信的干扰，广泛应用于军事抗干扰通信。CDMA技术诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区，包括中国内地与中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。美国和日本将CDMA作为主要移动通信技术，美国10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA，韩国有60%的人口成为CDMA用户。中国联通于2002。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.3移动通信系统3．码分多址CDMA中国联通于2002年1月正式开通了CDMA网络并投入商用，2008年10月转由中国电信经营，手机号段为133、153、189及尚未放号的180号段。CDMA2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准，它提出了1X和3X的发展策略，但随后的研究表明，1X和1X增强型技术代表了未来发展方向。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.3移动通信系统4．无线应用协议WAPWAP是移动电话网络协议，1997年9月由爱立信、诺基亚、摩托罗拉等公司制定。WAP允许用户除了使用移动式笔记本接入网络外，还可以使用PAD等随身设备轻松上网。WAP主要说明数据如何在无线通信网络中传输，包括如何进行保密、数据压缩、在手机上正确显示所需信息。WAP、GPRS和OSI/RM对照相比，WAP位于第5层到第7层，而GPRS则位于第1层到第4层，因此，WAP和GPRS彼此之间是互补的关系。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.3移动通信系统5．3G3G（3rd-generation）或“三代”是第三代移动通信技术的简称，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。1995年第一代（1G）模拟制式手机只能进行语音通话；1996～1997年第二代（2G）GSM、TDMA等数字手机可接收数据，如接收电子邮件或网页。3G通信的名称较多，ITU-T规定为国际移动电话系统IMT-2000标准，欧洲则称其为通用移动通信系统UMTS。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.3移动通信系统5．3G3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度提升，能处理图像、音乐、视频流等多种媒体，提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，与2G系统兼容。为了提供这种服务，3G必须能够支持在室内、室外和行车的环境中支持至少2Mbps、384kbps及144kbps等不同的数据传输速率。ITU正式公布的3G标准分别是欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000和中国提出的TD-SCDMA，它们已成为3G时代最主流的三大技术之一。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.3移动通信系统5．3G（1）WCDMAWCDMA基于GSM网，它架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。（2）CDMA2000CDMA2000从原有的窄带CDMA结构直接升级到3G，建设成本低廉。CDMA2000的支持者不如WCDMA多。（3）TD-SCDMATD-SCDMA由中国独自制定的3G标准，被国际广泛接受和认可。朱明zhubob7.3无线广域网WWAN7.3.4中国的3G业务1999年6月29日，中国提出TD-SCDMA，该标准辐射低，被誉为绿色3G。它不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，适用于GSM系统向3G升级。军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。2009年1月，工信部为中国移动、中国电信和中国联通发放3张第三代移动通信（3G）牌照，分别为TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA技术。3G的核心应用包括宽带上网、视频通话、手机电视、无线搜索、手机音乐、手机购物和手机网游等。朱明zhubob7.4无线局域网WLANWLAN是局域网的重要补充和延伸，并逐渐成为计算机网络中一个至关重要的组成部分。无线网络技术较为成熟与完善，已广泛应用于金融证券、教育、大型企业、工矿港口、政府机关、酒店、机场、军队等需要可移动数据处理或无法进行物理传输介质布线的领域。WLAN一般采用无线电射频RF和红外线IR技术。而使用RF相对较多更多一点，因为其覆盖范围更广、传输速率更高。大多无线局域网使用2.4GHz波段，该波段在全世界范围内是可以自由使用的。朱明zhubob1.IEEE80