福建农林大学教案

第五部分新一代无线通信技术及下一代网络（NGN）

和无线移动互联网（WMI）的发展

❖新一代无线通信技术

❖下一代网络（NGN）和无线移动互联网（WMI）的发展

引言

面临的矛盾：无线通信网络带宽需求

移动网络带宽不足

用户地域分布和对应用需求不平衡的矛盾

不同技术优势和不足共存的矛盾，

解决方案：无线通信网络需要综合运用各种技术手段，采取一体化的思路规划和建设网络。达成无线通信网络的整体优势和综合能力。

一、新一代无线通信技术

无线通信技术的划分（按照覆盖范围）

❖公众无线通信网WWAN(802.20、2G、3G、B3G) （超城市、国家界限）

❖无线城域网WMAN（Wireless Metropolis Area Network)（几公里到几十公里）IEEE 802.16系列，对应的国际无线联盟称为WiMax 。

❖无线局域网WLAN（Wireless Local Area Network）几十米到几百米，IEEE 802.11系列，对应的国际无线联盟称为WiFi 。

❖无线个域网WPAN（Wireless Personal Area Network）10米以内的个人设备，IEEE 802.15系列，对应的国际无线联盟称为

WiMedia

❖无线体域网WBAN（Wireless Body Area Network)

下面从近距离到远距离通信技术进行介绍

（一）WPAN（Wireless Personal Area Network）无线个域网个人无线局域网络(WPAN)是相当小型的随意网络(ad hoc network)，通常范围不超过10公尺。

在网络构成上，WPAN位于整个网络链的末端，用于解决同一地点终端与终端间的连接.

是在个人操作环境下需要相互通信的装置构成的一个快速的数据传输网络.

无需任何中央管理装置.

WPAN(个人无线局域网)：工作于免申请频段2.4GHz ，ISM （工业、科学和医用频率）

❖IEEE802.15.1，Bluetooth，1Mbps

❖IEEE802.15.3，WiMedia(无线多媒

体),UWB(ultra-wideband) ，55Mbps

❖IEEE802.15.4，Zigbee最大传输距离75米，240Kbps需

要的功耗很低但却能提供几十米的传输距离。该标准将应用于

不需要高速传输速度的内部照明控制、空调系统控制、煤气表

读取等。（778-787MHz和2.4GHz ）

诞生：1998年，爱立信、IBM、Intel、诺基亚和东芝等公司联合推出的无线网络技术，即蓝牙(Bluetooth)技术。随后这五家公司组建了一个特

殊兴趣组织(SIG：Special Interest Group) 负责开发此技术及协议。1999年7月份蓝牙SIG推出了蓝牙协议的1.0版，将其推向应用。

目标：开发一种全球统一的开放无线连接技术标准，使移动电话、笔记本、PDA、等各类数据和语音设备，均按此技术标准互连，形成一种个人区域无线通信网络，使得在其范围内的各种信息化设备都能实现无缝资源共享.

定义：是一种新型的低功率、近距离、无线连接技术标准的代称，是实现数据与语音无线传输的开放性规范。

对蓝牙系统结构基本系统参数及指标要求可归纳如下：

工作频段：ISM频段2.402GHz—2.480GHz；

双工方式：TDD；

数据标称速率：1Mbit／s；新的蓝牙标准2．0版拟支持高达10Mbit ／s以上速率

信道间隔：1MHz；

信道数：79；

发射功率及覆盖：1mW：1—10m覆盖，100mW：扩展至100m 覆盖；

跳频频点数：79个频点／MHz(2408+k(MHz)，k=0，1，…78)；

跳频速率：1600次／s；

具有纠错和鉴权技术，密钥生成基于SAFER+算法；

蓝牙主要针对三大类的应用

话音／数据的接入：将一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个

通信设备，完成与广域通信网络的互联。

外围设备互联：指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机。（8个）

个人局域网的应用：是个人网络和信息的共享和交换。

WiMedia（无线多媒体）

❖IEEE公布了针对无线个域网(WPAN)的802.15.3，也称之为WiMedia。WiMedia标准规定的是PAN技术(如蓝牙)如何在更远距离内高速连接。

❖WiMedia标准对PAN方案的应用有很重要意义。使用，企业用户可以在办公区漫游不用担心丢失数据连接。

❖WiMedia标准的传输距离100米，速度55Mb/s，比目前蓝牙技术能达到的传输距离要远的多，速率也高得多。

❖这是考虑到企业用户有流式应用如移动终端的视频电视应用、住宅用户有下载音乐和视频的应用需求。

❖WiMedia联盟：一个非营利公开的行业协会，WiMedia联盟引领UWB商业化市场，促进世界范围内UWB的快速使用、规则、标准和多提供商的兼容性和互操作性。

UWB(Ultra WideBand，超宽带技术

❖UWB是一种时域通信技术，它采用超短周期脉冲进行调制，把信号直接按照0或1发送出去，而不使用载波，这与此前的无线通信截然不同。脉冲调制产生的信号为超宽带信号，谱密度极低。UWB 技术具有高速率、低成本、低功耗的显著特性。这在传统无线技术中一直是只能折衷取舍的两难问题。

❖UWB最引人注目的特点是具有很高的数据传输速率。Xtreme Spectrum公司预测，他们即将开发出的产品具有在10米内传输约100Mbps的能力，Intel则把目标定在了500Mbps。

❖Xtreme Spectrum公司是世界上第一家推出符合美国联邦通信委员会(FCC)非授予权使用规则的商用超宽带(UWB)芯片组的公司。

❖虽然我们只讨论UWB在10米以下的短距离应用，但实际上，发射距离过短并不是UWB本身的技术缺陷，而是FCC（通信委员会）规定的低功率指标(1mW以下)所限制的，其目的是避免对其它设备的干扰。

❖UWB将来与蓝牙和WiFi等其它无线标准的关系略为复杂。虽然也有人试图将UWB与蓝牙合二为一，但合与不合，蓝牙的命运试乎都是“消失”，它与UWB相比，不仅没有多大优势，而且现有的应用也很少，并且基本上都是蓝牙耳机这类的独立系统，因此被替代的难度不大。而WiFi的目标应用是10米以上的通讯，因此与UWB 是基本上互补关系。我们可以大胆地预测，在10米以下的短距离应用中，UWB将一统江山。

Zigbee（无线网络技术）

IEEE ；

*数据传输速率低：（10kb/s/秒到250kb/s ）,专注于低速传输；

*功耗低: 这是Zigbee的支持者所一直引以为豪的独特优势;

*成本低:在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信，通信效率非常