短距离无线通信技术课程讲义(第一二讲).ppt

《短距离无线通信技术课程讲义(第一二讲).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《短距离无线通信技术课程讲义(第一二讲).ppt（45页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室1短距离无线通信技术短距离无线通信技术 主讲教师：夏玮玮 邮箱： 手机：13851584809结束放映开始放映短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2课程简介q课程性质课程性质 本课程是以介绍短距离无线通信网络为主要内容的理论与实验课程。q课程设置目的课程设置目的 在介绍短距离无线通信网络基本原理的基础上，借助于“短距离无线通信技术教学实验平台”籍演示、实验、观察、操作、测试等，让学生对短距离无线通信技术的基本原理、体系结构、实现方法等有实际

2、的感受和直接的经验。q课程内容课程内容五种无线接入技术：蓝牙、Zigbee、RFID、GSM/GPRS、CDMA 四种无线接入网络：蓝牙网络、无线传感器网络、物联网、公众移动通信网络 二十五个配套实验：短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室3课程简介 -基于蓝牙技术的实验：基于蓝牙技术的实验：数字基带仿真、服务发现、语音传输、数据传输、电话网接入、局域网接入、通信传输的有效性与可靠性分析、数字图像的采集传输和处理、无线多点组网 -基于基于Zigbee技术的实验：技术的实验：无线传感器网络实验-关于物联网的实验：关于物联网的实验：物联网基

3、础实验、物联网平台开发型实验、物联网应用系统综合开发案例实验 -关于公众移动通信网络的实验：关于公众移动通信网络的实验：GSM/GPRS接入、CDMA接入 q教学安排教学安排教师理论讲解 16学时；学生实验16学时 分组实验、教师指导、实验报告、实验讲解q课程评分课程评分考勤、课堂表现以及实验报告40 期末考试 60q参考书目参考书目通信新技术及其实验.沈连丰、宋铁成等编著.北京：科学出版社，2003 实验指导书、教学PPT等 短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室4目 录q现代无线通信的发展趋势现代无线通信的发展趋势q短距离无线通信技

4、术概述短距离无线通信技术概述q短距离无线通信技术的研究方向短距离无线通信技术的研究方向q短距离无线通信技术的典型应用短距离无线通信技术的典型应用q蓝牙（蓝牙（Bluetooth）蓝牙基本原理与蓝牙相关的五个实验：数字基带仿真、服务发现、语音传输、数据传输、电话网接入、局域网接入、数字图像的采集传输和处理、无线多点组网q无线传感器网络（无线传感器网络（WSN）无线传感器网络基本原理无线传感器网络实验q物联网物联网物联网基本原理物联网基础实验、物联网平台开发型实验、物联网应用系统综合开发案例实验q公众移动通信网络公众移动通信网络 GSM/GPRS接入基本原理CDMA接入基本原理GSM/GPRS接入

5、实验CDMA接入实验短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室5现代无线通信的发展趋势现代无线通信的发展趋势短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室6短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室7核心技术：核心技术：短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室8短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室9的演进的演进的演进的演进短

6、距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室10计算机上网的用户数。计算机上网的用户数。短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室11短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室12“UbiquitousNetwork”“UbiquitousConnectivity”短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室13短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移

7、动通信国家重点实验室144G短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室15短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室16短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室17短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室18短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室19短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大

8、学移动通信国家重点实验室20短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室21短距离无线通信技术概述短距离无线通信技术概述短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室22短距离无线通信技术的存在背景短距离无线通信技术的存在背景q 移动通信向宽带化、大容量、多媒体的方向发展移动通信向宽带化、大容量、多媒体的方向发展q频率资源和系统容量的矛盾变得特别突出频率资源和系统容量的矛盾变得特别突出q公众移动通信网络覆盖有盲区，使用成本高公众移动通信网络覆盖有盲区，使用成本高q期望使用一种廉价的无线方法建立

9、起有线期望使用一种廉价的无线方法建立起有线/无线设备之间无线设备之间的信息传输且的信息传输且“全球通用全球通用”q1998年年IEEE802.15工作组成立，主要致力于研究个人区工作组成立，主要致力于研究个人区域网络和短距离无线通信网络的标准化问题域网络和短距离无线通信网络的标准化问题短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室23广播层广播层（DVB/DAB）用于宽带下行链路用于宽带下行链路（含卫星（含卫星/HAPS）2G/2.5G/3G/B3G蜂窝蜂窝（全移动性）（全移动性）蜂窝层蜂窝层WLAN(HyperLAN2)（有限移动性）（有限移

10、动性）热点层热点层WLAN短程连接短程连接（局部移动性）（局部移动性）PAN/VAN/HAN层层xDSL/电缆电缆MODEM（无移动性）（无移动性）有线层有线层通用无线电环境的网络分层结构通用无线电环境的网络分层结构短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室24无线通信网络体系结构的一种划分无线通信网络体系结构的一种划分 短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室25短距离无线通信技术的定义短距离无线通信技术的定义q什么是短距离无线通信？什么是短距离无线通信？并没有一个严格的定义。并没有

11、一个严格的定义。一般意义上，只要通信收发双方通过无线电一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，单跳传输距离限制在较短（通波传输信息，单跳传输距离限制在较短（通常最远为数百米）的范围内，就可以称为短常最远为数百米）的范围内，就可以称为短距离无线通信。距离无线通信。短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室26短距离无线通信技术的特征短距离无线通信技术的特征q无线发射功率在无线发射功率在 W到到100mW量级量级q通信距离在几厘米到几百米通信距离在几厘米到几百米q不需要申请频率资源使用许可证（不需要申请频率资源使用许可证（ISM频段）

12、频段）q无中心，自组网无中心，自组网q电池供电电池供电 q使用全向天线和线路板天线使用全向天线和线路板天线短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室27短距离无线通信技术的作用短距离无线通信技术的作用q使蜂窝电话系统、无绳电话系统、因特网等现使蜂窝电话系统、无绳电话系统、因特网等现有网络增添有网络增添无线传输和组网无线传输和组网的功能的功能q在在小范围内小范围内把各种移动通信设备、固定通信设把各种移动通信设备、固定通信设备、计算机及其采集端设备、各种数字数据系统、备、计算机及其采集端设备、各种数字数据系统、家用电器通过一种家用电器通过一种廉

13、价的无线电缆方法廉价的无线电缆方法互相连接互相连接起来起来q方便地形成方便地形成个域网个域网q具有极为广泛的应用前景具有极为广泛的应用前景短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室28q无线个域网（无线个域网（WPAN，WirelessPersonalAreaNetwork）BluetoothIEEE802.15.1UWBIEEE802.15.3ZigBeeIEEE802.15.4RFIDq无线传感器网络（无线传感器网络（WSN，WirelessSensorNetwork）ZigBee典型的短距离无线通信技术典型的短距离无线通信技术短距离无

14、线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室29几种短距离无线通信技术的比较几种短距离无线通信技术的比较对比项目对比项目BluetoothZigBeeUWBRFID工作频段工作频段 2.4GHz频段2.4GHz868/915MHz3.110.6GHz2.45GHz扩频方式扩频方式 跳频扩频直接序列扩频跳时扩频直接序列扩频调制方式调制方式 GFSKBPSK OQPSK单脉冲调制、多脉冲调制ASK传输速率传输速率小于1Mbps20250Kbps可高达500Mbps40kbps通信距离通信距离10-100m10-100m小于10m1m发射功率发射功率1-1

15、00mW1-100mW1mW以下1mW应用范围应用范围计算机等家庭和办公室设备互连家庭智能化、无线传感器网络近距离多媒体仓储、物流、生产管理终端类型终端类型笔记本，移动电话，掌上电脑，移动设备路由器，无线传感器网络节点无线电视，DVD高速因特网网关标签芯片短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室30短距离无线通信技术研究方向短距离无线通信技术研究方向短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室31q 理论研究理论研究 网络体系结构的研究网络体系结构的研究 网络通信协议的研究网络通信协议的

16、研究 网络层的路由协议和链路层的MAC协议 资源优化算法研究资源优化算法研究 资源分配、资源调度、速率自适应、频率选择等 短、长距离异构网络互联互通研究短、长距离异构网络互联互通研究q 应用研究应用研究 支持短距离无线通信的各类终端的研制支持短距离无线通信的各类终端的研制 短距离无线通信技术的应用拓展短距离无线通信技术的应用拓展短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室32短距离无线通信技术的典型应用短距离无线通信技术的典型应用短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室331.基于蓝牙技

17、术的电话网接入设备及其终端基于蓝牙技术的电话网接入设备及其终端特点：特点：特点：特点：u接入设备（网关）接入设备（网关）使蓝牙语音终端以无使蓝牙语音终端以无绳电话方式访问市话绳电话方式访问市话网网u终端设备间可实现终端设备间可实现免费互通免费互通u语音终端可在多网语音终端可在多网间无缝切换间无缝切换u将市话网、移动网、将市话网、移动网、内部网融于一体内部网融于一体u替代替代“家庭基站家庭基站”的技术的技术在无线个域网在无线个域网(WPAN)中的应用中的应用短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室342.部队车辆无线管控系统部队车辆无线管控

18、系统系统功能：网上派车，出入验证，运行监控，军车识别，指挥控制系统功能：网上派车，出入验证，运行监控，军车识别，指挥控制在无线个域网在无线个域网(WPAN)中的应用中的应用短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室353.蓝牙车载免提系统蓝牙车载免提系统系统系统功能：兼容蜂窝手机、蓝牙手机和车载电话多种移动终端。系统支功能：兼容蜂窝手机、蓝牙手机和车载电话多种移动终端。系统支持多种移动终端，蜂窝手机通过有线方式接入系统，蓝牙手机通过无线持多种移动终端，蜂窝手机通过有线方式接入系统，蓝牙手机通过无线链路接入系统，系统本身具有车载电话功能。链路

19、接入系统，系统本身具有车载电话功能。在无线个域网在无线个域网(WPAN)中的应用中的应用短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室36在无线体域网在无线体域网(WBAN)中的应用中的应用qWBAN是以人体为中心，使用生物传感器等和人是以人体为中心，使用生物传感器等和人体相关的网络元素作为网络节点的通信网络体相关的网络元素作为网络节点的通信网络q主要用于人体健康监控、可穿戴的媒体播放、远主要用于人体健康监控、可穿戴的媒体播放、远程控制等程控制等q特点特点网络节点的功耗、存储与计算能力均有严格的限制超短距离通信的小规模网络简单的网络拓扑(通常为

20、树状拓扑)securitybiomedicalsensorsBASNLAN/WAN短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室37医疗腕表系统部分设备医疗腕表系统部分设备系统功能：实现对医院、社区中到个人的无线传感实时监控系统功能：实现对医院、社区中到个人的无线传感实时监控在无线体域网中的应用在无线体域网中的应用短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室38q车辆间通信（车辆间通信（V2V）车辆间利用车载单元（OBU）进行通信，临近车辆组成Ad Hoc网络。q车辆与路边单元通信车辆与路边单

21、元通信（V2R）路边单元（RSU）被安装在道路两旁，与过往车辆进行通信。q车辆数据源及乘员电子设备车辆数据源及乘员电子设备与与OBU通信通信乘员在车内有商务办公及娱乐的需求，电子设备可无线连接到OBU，获取车辆或外部信息。q路边单元与交通管理部门通路边单元与交通管理部门通信信RSU将实时接收的过往车辆情况通过接入网关发送给道路管控中心，管控中心可以做出科学调度。车辆自组网与车域网体系结构车辆自组网与车域网体系结构 在无线车域网（在无线车域网（WVAN）中的应用）中的应用短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室39WHAN的网络结构的网络结

22、构 在无线家域网在无线家域网（WHAN）中的应用中的应用q系统地研系统地研究究WHAN的的网络结构、网络结构、通信协议以通信协议以及各类通信及各类通信终端终端短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室40海尔海尔e e家家短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室41传感器网络结构传感器网络结构 在无线传感器网络（在无线传感器网络（WSN）方面的应用）方面的应用短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室42智能农智能农业应用业应用系统

23、总系统总体结构体结构 在无线传感器网络（在无线传感器网络（WSN）方面的应用）方面的应用短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室43q 应用实例：应用实例：地震监测地震监测在无线传感器网络（在无线传感器网络（WSN）方面的应用）方面的应用短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室44短、长距离异构网络互联互通短、长距离异构网络互联互通q以以“资源利用资源利用更合理，人们更合理，人们使用更方便使用更方便”为基点为基点q异构网络中的异构网络中的无线资源管理无线资源管理算法算法q异构网络业务异构网络业务量均衡算法量均衡算法q移动终端在异移动终端在异构网络中的漫构网络中的漫游与切换游与切换公众移公众移动动通信网与自通信网与自组织组织网网络络融合融合场景场景 短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室45公众移动通信网与公众移动通信网与WSN融合的体系结构图融合的体系结构图短、长距离异构网络互联互通短、长距离异构网络互联互通