03_第三章_近距离无线通信技术

太原理工大学

计算机科学与技术学院/软件学院

陈健

近距离无线通信技术的分类

近距离无线通信技术的工作模式与特点

近距离高速无线通信技术

WLAN BlueTooth

近距离低速无线通信技术

ZigBee RFID

本章要点

近距离无线通信定义

只要是通信收发双方通过无线电波传输信息

传输距离限制在较短的范围内，通常是几米到几百米内

近距离无线通信特点

作为终端间直接通信技术，近距离通信技术具有下列特征

低成本：由于近距离无线通信这一客观要求，各种终端的用

量较大，没有足够低的成本就难以推广

低功耗：由于距离近，遇到障碍物的几率小，对发射功率的

要求也低，通常在1mw 量级（手机一般在数十mw 量级） 对等性：采用对等通信，无需网络设备中转，因此空中接口

设计和高层协议都相对比较简单，无线资源管理通常采用竞争方式（如：载波侦听）

近距离无线通信技术

高速近距离无线通信技术

高速UWB ，主要应用于无线个人网（WPAN ）的超宽带技术

其目的是将电子设备间的物理联线替换为无线连接

例：数字化家庭网络，高速UWB 的工作主要在IEEE 802.15.3a 中进行，其数据率可以100Mbps 以上 另一前景就是这样的个人终端可支持读取大量存放在服务器空间里的数据，也可利用本地设备随时构成一台属于自己的多媒体计算机

近距离无线通信技术的分类（1）

低速近距离无线通信技术

802.15.4：具备连接简单器件（传感器和激活器）的能力

802.15.4a ：具备精确定位（精度1米以内）及跟踪支持等能力

例：实时公共汽车，以避免在烈日下等车

近距离无线通信技术的分类（2）

近距离无线通信技术的分类

近距离无线通信技术的工作模式与特点

近距离高速无线通信技术

WLAN BlueTouth

近距离低速无线通信技术

ZigBee RFID

本章要点

其物理层关键技术主要分为两个分支（MD-OFDM ，DS-UWB ）都工作在FCC 分配的3.1-10.6GHz 的免许可频段

MB-OFDM ：将该频带划分为14个频段，每个频段528MHz ，用来发送128点的OFDM 信号，每个子载波占用4MHz 带宽。这14个频段又分为5组 范围10m

高速近距离无线通信技术（1）

其物理层关键技术主要分为两个分支都工作在FCC 分配的3.1-10.6GHz 的免许可频段

DS-UWB ：将频带分为两个频段，3.1-4.85GHz 和6.2-9.7GHz 。高低两个频段间的部分没有使用。

高速近距离无线通信技术（2）

无线局域网WLAN 技术

WLAN 的构成

WLAN 的网络结构 WLAN 的优点

WLAN 的系列标准

WLAN 实用技术的发展

WLAN 在物联网领域的应用 蓝牙技术

蓝牙技术特点和指标 蓝牙技术的网络组成 蓝牙通信协议

蓝牙技术的发展与现状

蓝牙技术在物联网领域的应用

高速近距离无线通信实例

无线局域网主要是由接入点设备（AP ）、接入控制器（AC ）、无线接入服务器（AS ）和各种无线网络终端组成

AP ：将各个无线网络客户端连接到一起，实现大范围，多用户的无线接入。

AC ：将来自不同AP 的数据进行汇聚并接入互联网，同时完成AP 的配置管理、无线用户认证、管理及带宽、访问、切换、安全等控制功能。

AS ：用于管理与控制无线局域网内提供的各种应用业务。如IP 电话、视频会议、电子邮件等

WLAN 的构成

无线局域网的网络结构主要有点对点、点对多、多点对点

和混合型等几种

点对点型：常用于固定的要连网的两个位置间，优点是传输

距离远、传输速率高、受外界环境影响较小

点对多型网络：常用于一个中心点、多个远端点的情况。最大优点是组网成本低、维护简单；设备调试相对容易。缺点是因为使用全向天线，使功率大大衰减，网速较低，对远端点的可靠性得不到保证

多点对点型：这种类型实际上是多个点对点的组合，通常用于有一个中心点，多个无端点的网络中，每一个无端点在中心点都有各自对应的设备，由于每个点采用的都是点对点方式，因此中心点的一台设备损坏后，只会影响相关的一个点。 混合型网络：适用于所建网络中有远距离的点、近距离的点，还有建筑物或地形阻挡的点；远距离的点采用点对点方式，近距离的多个点采用点对多方式；有阻挡的点采用中继方式

WLAN 的网络结构

无线局域网的优点

安装便捷：无需许可证，易配置和维护

使用灵活：在服务区域内的任何一个位置都能接受服务 经济节约：不受布线接入点的位置的限制

易于扩展：有多种配置方式，能应对不同的需要

WLAN 的优点

美国电气与电子工程师学会（IEEE ）标准 欧洲电信标准化组织ETSI 标准 我国的相关标准

WLAN 的系列标准

美国电气与电子工程师学会（IEEE ）标准

IEEE 802.11b ：1999年9月被正式批准，为IEEE 802.11标准的一个补充，工作频段2.4GHz 。采用补偿码键控制调制方式，采用点对点模式和基本模式，最大传输速率为11Mbps 。室外最远300米，室内最远100米

IEEE 802.11a ：1999年制定完成，规定WLAN 的工作频段在5.15-5.825GHz （在部分国家面临频谱管制问题），传输速率达到54Mbps/72Mbps ，传输距离在10－100米 IEEE 802.11g ：2003年6月推出，采用2.4GHz 频段，传输速率达54Mbps ，实现了上述两者的互通

IEEE 标准（1）

无线局域网的系列标准

IEEE 的WLAN 标准

IEEE 802.11n ：2009年9月被正式批准，传输速率提升到

300Mbps ，甚至高达600Mbps ，多组独立开线的采用使其信号更加稳定。在兼容方面，使得不同系统的基站和终端可以实现互通和兼容

IEEE 802.11i ：被称为无线局域网保护访问，支持使用密钥集

成协议进行加密

IEEE 802.11x ：这弥补带宽不足、系统安全等问题而正在制

订中的标准，有望在2014年完成

IEEE 802.11ac ：在802.11a 的基础上建立，为传输速率达到

1Gbps 打基础

IEEE 802.11ad ：工作在60GHz ，定位与UWB 类似，现向视

频应用

IEEE 标准（2）

欧洲电信标准化组织ETSI 标准

HiperLAN 标准：1992年制定，与IEEE802.11b 对应，工作在2.4GHz 频段

HiperLAN2标准：2000年制定，与IEEE802.11a 有相同的物理层，强调了与GSM 移动通信系统的整合，使用5GHz 频段。它不是建立在以太网基础上的，而是采用TDMA 结构，形成一个面向连接的网络

ETSI 标准

GB15629.11/1102-2003（也称WAPI ）

遵循ISO/IEC 8802.11国际标准，并参考了IEEE 802.11的相关标准

包含了全新的无线局域网鉴权和保密基础结构（WAPI ）安全机制

我国于2003年发布此标准，但遭英特尔、博通等美国公司抵制，美国政府出面干预

2004年7月，我国向ISO 和IEC 提交了WAPI 提案，遭美国和英国的强烈阻挠

2008年4月，我国在ISO/IECJTCI/SC6会议上，再次启动WAPI 提案，得到国际标准组织的认可。2009年6月，该协议被同意推进为国际标准

我国的技术标准（1）

2006年我国颁布了无线局域网修改单

GB15629.11-2003/XG1-2006

GB15629.1101/2006（无线电局域网媒体访问控制和物理层规范：5.8GHz 频段高速物理层扩展规范）

GB15629.1104/2006（无线电局域网媒体访问控制和物理层规范：2.4GHz 频段更高数据速率扩展规范）

GB/T 15629.1103/2006（无线电局域网媒体访问控制和物理层规范：附加管理域操作规范）

我国的技术标准（2）