短距离无线通信技术课程讲义(第一讲)

短距离无线通信技术短距离无线通信技术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i@d邮箱：[e-mail]手机：[phone]手机：[phone]结束放映开始放映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课程简介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。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、实现方法等有实际的感受和直接的经验。课程内容课程内容四种无线接入技术：蓝牙、无线传感器网络、GSM/GPRS、CDMA十二个实验：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通信传输的有效性与可靠性分析数字图话网接入、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、GSM/GPRS接入、CDMA接入、无线传感器网络实验东南大学移动通信国家重点实验室2短距离无线通信技术短距离无线通信技术课程简介教学安排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分组实验、教师指导、实验报告课程评分平时表现以及实验报告40％平时表现以及实验报告40％期末考试60％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，2003京：科学出版社，2003一些资料、PPT等东南大学移动通信国家重点实验室3短距离无线通信技术短距离无线通信技术目录现代无线通信的发展趋势短距离无线通信技术的基本理论短距离无线通信技术的基本理论短距离无线通信技术的研究方向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蓝牙（Bluetooth）蓝牙基本原理与蓝牙相关的八个实验：数字基带仿真服务发现语音传输数据传输电与蓝牙相关的八个实验：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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基本原理无线传感器网络实验GSM/GPRSGSM/GPRS接入基本原理GSM/GPRS接入基本原理GSM/GPRS接入实验CDMACDMA接入基本原理东南大学移动通信国家重点实验室4CDMA接入基本原理CDMA接入实验短距离无线通信技术短距离无线通信技术现代无线通信的发展趋势现代无线通信的发展趋势东南大学移动通信国家重点实验室5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6短距离无线通信技术短距离无线通信技术核心技术：核心技术东南大学移动通信国家重点实验室7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8短距离无线通信技术短距离无线通信技术的演进的演进东南大学移动通信国家重点实验室9短距离无线通信技术短距离无线通信技术计算机上网的用户数。东南大学移动通信国家重点实验室10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11短距离无线通信技术短距离无线通信技术“UbiquitousNetwork”“UbiquitousConnectivity”东南大学移动通信国家重点实验室12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13短距离无线通信技术短距离无线通信技术4G东南大学移动通信国家重点实验室14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20短距离无线通信技术短距离无线通信技术短距离无线通信技术基本理论短距离无线通信技术基本理论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短距离无线通信技术短距离无线通信技术的存在背景移动通信向宽带化、大容量、多媒体的方向发展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期望使用一种廉价的无线方法建立起有线/无线设备之间的信息传输且“全球通用”给各种短距离无线通信网络的发展提供了广阔空间给各种短距离无线通信网络的发展提供了广阔空间1998年IEEE802.15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短距离无线通信技术广播层（DVB/DAB）用于宽带下行链路（含卫星/HAPS）2G/2.5G/3G/B3G蜂窝（全移动性）蜂窝层WLAN(HyperLAN2)（有限移动性）热点层WLANWLAN短程连接（局部移动性）PAN/VAN/HAN层（局部移动性）xDSL/电缆MODEM（无移动性）有线层（无移动性）有线层通用无线电环境的网络分层结构东南大学移动通信国家重点实验室23短距离无线通信技术短距离无线通信技术距离(m)1000GPRS100GSM3G100GSM3G10蓝牙WLAN1Zigbee无线传感网络传输速率(Mbps)无线传感网络传输速率(Mbps)0.11.010100无线通信网络体系结构的一种划分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短距离无线通信技术短距离无线通信技术短距离无线通信技术的定义什么是短距离无线通信？并没有一个严格的定义。一般意义上，只要通信收发双方通过无线般意义上，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（通常昀远为数百米）的范围内，就可以称（通常昀远为数百米）的范围内，就可以称为短距离无线通信。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短距离无线通信技术短距离无线通信技术的特征无线发射功率在W到100mW量级通信距离在几厘米到几百米通信距离在几厘米到几百米使用全向天线和线路板天线应用场景众多，特别是频率资源稀缺情况不需要申请频率资源使用许可证（等）不需要申请频率资源使用许可证（ISM，CR等）无中心，自组网电池供电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短距离无线通信技术典型的短距离无线通信技术无线个域网（WPAN，WirelessPersonalAreaNetwork）BluetoothIEEE802.15.1UWBIEEE802.15.3ZigBeeIEEE802.15.4无线传感器网络（WSN，WirelessSensorNetwork）ZigBee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短距离无线通信技术几种短距离无线通信技术的比较对比项目BluetoothZigBeeUWB工作频段2.4GHz频段2.4GHz868/915MHz3.1～10.6GHz扩频方式跳频扩频直接序列扩频跳时扩频扩频方式跳频扩频直接序列扩频跳时扩频调制方式GFSKBPSKOQPSK单脉冲调制、多脉冲调制传输速率小于1Mb20250Kb可高达500Mb传输速率小于1Mbps20－250Kbps可高达500Mbps通信距离10-100m10-100m小于10m发射功率1100W1100W1W以下发射功率1-100mW1-100mW1mW以下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笔记本移动电话终端类型笔记本，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高速因特网网关主要支持公司Ericsson、Nokia、Chipcon、Freescale、ItlMtlSSh东南大学移动通信国家重点实验室28主要支持公司MotorolapCompXs、EmberIntel、Motorola、Sony、Sharp短距离无线通信技术短距离无线通信技术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东南大学移动通信国家重点实验室29短距离无线通信技术短距离无线通信技术理论研究网络架构的研究网络通信协议的研究，主要集中在网络层的路由协议和链路网络通信协议的研究，主要集中在网络层的路由协议和链路层的MAC协议上以实时优化为目标的优化算法研究以实时优化为目标的优化算法研究短、长距离异构网络互联互通研究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短距离无线通信技术的应用拓展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短距离无线通信技术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东南大学移动通信国家重点实验室31短距离无线通信技术短距离无线通信技术1.基于蓝牙技术的电话网接入设备及其终端无线个域网（无线个域网（WPANWPAN））于牙技术的电话网接设备及其终端特点：特点：接入设备（网关）使蓝牙语音终端以无绳电话方式访问市话网共享位置登记信息MSC网终端设备间可实现免费互通语音终端可在多网基站程控交换中心共享位置登记信息语音终端可在多网间无缝切换将市话网、移动网、内部网融于体网关网关内部网融于一体将是替代“小灵通”的新技术：蜂窝手机：“二合一”手机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短距离无线通信技术2部队车辆无线管控系统无线个域网（无线个域网（WPANWPAN））2.部队车辆无线管控系统自动门车场值班室服务器自动门主机显示屏办公楼服务器主管部门蓝牙设备打印机局域网PCPCPC蓝牙设备处理器红绿灯处理器营门系统功能网上派车出入验证运行监控军车识别指挥控制东南大学移动通信国家重点实验室33系统功能：网上派车，出入验证，运行监控，军车识别，指挥控制短距离无线通信技术短距离无线通信技术3蓝牙车载免提系统无线个域网（无线个域网（WPANWPAN））3.蓝牙车载免提系统系统功能：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东南大学移动通信国家重点实验室34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。短距离无线通信技术短距离无线通信技术数字化单兵系无线个域网（无线个域网（WPANWPAN））4.数字化单兵系统系统功能：实现了部队现场作战时士兵的定位跟踪与信息传递东南大学移动通信国家重点实验室35系统功能：实现了部队现场作战时士兵的定位、跟踪与信息传递。短距离无线通信技术短距离无线通信技术无线体域网无线体域网（WBAN）WBAN是以人体为中心，使用生物传感器等和人WBAN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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特点网络节点的功耗存储与计算能力均有严格的限制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(通常为树状拓扑)()serverWANBASNbiomedicalBASNdoctorrecordsBASNBASNBASN……securitysensorsLAN/WANdoctorserver东南大学移动通信国家重点实验室36短距离无线通信技术短距离无线通信技术医疗腕表系统部分设备无线体域网（无线体域网（WBANWBAN））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东南大学移动通信国家重点实验室37系统功能：实现对医院、社区中到个人的无线传感实时监控短距离无线通信技术短距离无线通信技术车辆间通信（V2V）车辆间利用车载单元（OBU）无线车域网（WVAN）进行通信，临近车辆组成AdHoc网络。车辆与路边单元通信（V2R）