通信互联中的无线标准简介

通信互联中的无线标准简介2013-12-3简介通信技术行业种类众多，对于每个通信技术，都有着自己完善的通技术体系和标准，总体来看，通信技术行业标准大体分为三类：数字蜂窝技术、近场通信技术和定位导航技术。数字蜂窝技术近场通信技术定位导航技术常用公式、术语和图数字蜂窝技术数字蜂窝技术采用基站设备进行无线覆盖服务，基站范围的大小不定，基站的覆盖范围成为蜂窝，采用这种覆盖面积的通信技术称为数字蜂窝技术。数字蜂窝系统的组成包括：基站分系统、交换分系统、移动用户和操作维护系统HLR:归属位置寄存器AUC:鉴权中心MSCVLR:移动交换中心访问位置寄存器GMSC:用户在网内建立的第一个关口交换局GSM系统无线传输特征欧洲GSM美国D-AMPS日本JDC多址方式TDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMA频率/MHz移动台（发）890～915824～849940～956/1429～1453基站（发）935～960869～894810～826/1477～1501载频间隔/kHz2003025时隙数/载频8/163/63/6调制方式GMSKπ/4-QPSKπ/4-QPSK加差错保护后的语音速率/(Kb/s)22.81311信道速率/(Kb/s)270.83348.642TDMA帧长/ms4.6154020交织跨度/ms402727近场通信技术近场通信技术此处所说的近场通信技术泛指WLAN、NFC、BLUETOOTH、ZIGBEE和RFID等通信技术。该类通信技术的共同特点是信号功率较小，覆盖范围限制在某一区域。NFCWLANRFIDZIGBEEBLUETOOGHNFC概念NFC技术主要用于手持设备的短距离数据通信，是起源于无线设备间的一种“非接触式射频别”(RFID)及互联技术。NFC在单一芯片上结合了感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。RFID互联网络NFCRFID技术RFID阅读器通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作NFC采用了双向识别和连接，通信各方不存在固定的主从关系，通信可以由任意一个NFC设备发起。相比于RFID，NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点，通常用于门禁、公交、手机支付等领域RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理蓝牙技术“蓝牙”是一种开放的技术规范，它可在世界上的任何地方实现短距离的无线语音和数据通信。采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信。蓝牙技术应用-微微网特点：1.全球范围适用2.同时传输语音和数据3.可建立临时对等连接4.抗干扰性强5.体积小，便于集成6.低功耗模式7.开放接口8.低成本ZIGBEE技术Zigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。ZigBee的组网技术优势1.数据传输速率低2.功耗低：3.成本低：4.网络容量大5.时延短6.网络的自组织、自愈能力强，通信可靠数据安全7.工作频段灵活WLAN技术802.11802.11b802.11a802.11g标准发布时间July1997Sept1999Sept1999June2003合法频宽83.5MHz83.5MHz325MHz83.5MHz频率范围2.400-2.483GHz2.400-2.483GHz5.150-5.350GHz5.725-5.850GHz2.400-2.483GHz非重叠信道33123调制技术FHSS/DSSSCCK/DSSSOFDMCCK/OFDM物理发送速率1,21,2,5.5,116,9,12,18,24,36,48,546,9,12,18,24,36,48,54无线覆盖范围N/A100M50M100M理论上的最大UDP吞吐量(1500byte)1.7Mbps7.1Mbps30.9Mbps30.9Mbps理论上的TCP/IP吞吐量(1500byte)1.6Mbps5.9Mbps24.4Mbps24.4Mbps兼容性N/A与11g产品可互通与11b/g不能互通与11b产品可互通802.11协议的发展进程FATAP设备的典型组网企业网络的组网模式：……AP1APnSTAs家庭或soho网络的组网模式：APADSLModemWAN以太交换机PCSTAs企业核心网定位导航技术GPS技术及其发展GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。目前全世界有4套卫星导航系统：中国北斗、美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”、欧洲“伽利略”。其中美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”已建成投入使用。中国北斗，欧洲“伽利略”仍处于建设阶段GPS系统概述GPS系统组成1.每个轨道平面上有四颗卫星2.轨道与赤道面成55度夹角GPS系统组成GLONASSGLONASS属于俄罗斯“格洛纳斯GLONASS”是俄语中“全球卫星导航系统GLOBALNAVIGATIONSATELLITESYSTE”的缩写。是前苏联从80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统。现在由俄罗斯空间局管理。GLONASS系统的卫星星座由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8°。GLONASS由空间卫星系统（即空间部分）、地面监测与控制子系统（即地面控制部分）、用户设备（即用户接收设备）三个基本部分组成GALILEO伽利略定位系统（GalileoPositioningSystem），是欧盟一个正在建造中的卫星定位系统，有“欧洲版GPS”之称。伽利略卫星导航系统是由欧盟主导的全球卫星导航系统耗资30亿欧元，共发射30颗卫星。包括韩国、中国在内，日本、阿根廷、澳大利亚、俄罗斯等国也在参与该计划。当初的完成目标是2008年，但由于技术等问题，延长到了2011年，最新消息推迟到2014年。中国也向伽利略计划投资了296万美元。BD定位系统（北斗）中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和八颗北斗导航卫星，将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。第八颗北斗导航卫星于2011年4月10日4时47分发射成功。这次发射标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建成。这颗卫星将与2010年发射的5颗导航卫星共同组成“3+3”基本系统（即3颗GEO卫星加上3颗IGSO卫星），经一段时间在轨验证和系统联调后，将具备向我国大部分地区提供初始服务条件。现状BD定位系统（北斗）北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem﹞，是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、欧洲“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。北斗一号系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。gps三维定位精度p码目前己由16m提高到6m，c/a码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统，用户设备与地球同步卫星之间不仅要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求用户设备向同步卫星发射应答信号，用户设备容量有限。“北斗一号”用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球静止卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此对于高速运动体，就加大了定位的误差北斗二号《2006年中国航天白皮书》宣布将在未来5年启动五大航天工程，其中具有军事用途的第二代“北斗”卫星导航系统将在4年内完成部署。有专家表示，二代“北斗”卫星系统部署完成后，中国将能对小目标发动精准攻击，而美国也有媒体认为中国用北斗计划来压制美国卫星的军事优势。从2007年开始正式建设“北斗”卫星导航定位系统（“北斗二号”）。北斗二号“北斗“卫星导航定位系统将提供开放服务和授权服务。开放服务在服务区免费提供定位，测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度为0.2米/秒。授权服务则是军事用途的马甲，将向授权用户提供更安全与更高精度的定位，测速，授时服务，外加继承自北斗试验系统的通信服务功能。常用公式、术语和图无线路径损耗路径损耗（Pathloss）是在发射器和接收器之间由传播环境引入的损耗的量。功率损耗当RF波传输在空气中时发生。这个损耗发生是因为空气提供对信号的过滤作用。特定的电磁频率（非常高且非商业化）被完全地阻塞或被空气过滤。大尺度路径损耗：大尺度平均路径损耗用于测量发射机和接收机之间信号的平均衰落，定义为有效发射功率和平均接收功率之间的差值。几种常用的描述大尺度衰落的模型有自由空间模型、布灵顿模型、EgLi模型、Hata-Okumura模型。无线路径损耗自由空间损耗Ls=32.45+20Log10(FMHz)+20log10(DKm)Ls=92.45+20Log10(FGHz)+20log10(DKm)4[dB]20log10()fdFSPLc其中d表示路径距离，f表示频率，C为光速常数噪声系数/接收机灵敏度公式噪声系数NF=输入端信噪比/输出端信噪比灵敏度S=-174+10logBW+NF+C/NC/N=(Eb/N0)+10logRb-0logBWn接收机NINNF接收机噪声系数NF，就是信号输入信噪比，经过接收机变坏的dB数噪声系数NF：SMITH图ir0r=0r=1r=2irr0open.cshorted.cx=-1x=1感抗容抗x=0x==1x=1/2x=-1/2等电阻图等电抗图VSWR图等电导园等电纳圆Q&A