3无线通信常用形式

3 无线通信常用形式3.1 Wi-fi3.1 ,1Wi-Fi技术简介Wi-Fi(Wireless Fidelity，无线保真技术)是IEEE 802.11的简称，是一种可支持数据，图像，语音和多媒体且输出速率高达54Mb/s的短程无线传输技术，在几百米的范围内可让互联网接入者接收到无线电信号。外语缩写WI-FI，关于Wi-Fi”这个缩写词的发音，根据英文标准韦伯斯特词典的读音注释，标准发音为/wa.fa/因为Wi-Fi这个单词是两个单词组成的，所以书写形式最好为WI-FI。由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利，是IEEE定义的无线网链接技术。Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。可以简单的理解为无线上网，几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都支持无线保真上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。Wi-Fi的形态 图 描述了一个Wi-Fi能量场的大小，以及信号的传播方式Wi-Fi是一种以波的形式传输的能量场。信号波具有一定高度，彼此间存在距离，以一定的速度传输。Wi-Fi信号波之间的距离介于无线电波短和微波之间，使得Wi-Fi具有特殊的传输频带，可以免受其他信号干扰。Wi-Fi波波长约3至5英寸。波峰代表1，波谷代表0。 用0和1两个数码来表示的二进制数据生成网站、邮件和其他网络内容上的字母，数字和代码。典型的Wi-Fi波从波源向外传输时振幅逐渐减弱，所以图中右边部分信号波大于左边部分。可以想象出波源在图片右侧。此图片显示出在一个频带上传输的理想化Wi-Fi数据，该频带分为不同的子信道，呈现出红色、黄色、绿色和其他不同颜色。Wi-Fi波以编码了数据的快速脉冲或者波的形式传输。图中定格的脉冲显示彼此间距离约为6英寸。Wi-Fi路由器可以同时以多个频率发送数据。不同频率显示为蓝色、绿色、黄色和红色，弥漫在广场周围。这些频率的数据形成图中所示的漩涡状，使用可为无线设备识别的普通标签系统可以将其转换。Wi-Fi在电磁频谱中的无线电频段介于实际无线电波和微波之间（无线电波用于收听比赛，而微波用于做晚餐）。图中所示的Wi-Fi脉冲五彩斑斓，从波源处辐射开来。Wi-Fi传输设备是配有传输协议的天线，传输协议将频段分成若干部分，简称为信道。数据可以在单一信道上传输，也可以以更快 的速率发送和接收更多数据。我们使用红色、橙色、黄色等显示看不见的、形成整个Wi-Fi信号的wifi信道。Wi-Fi场通常呈球形或椭圆形，向外延伸约20-30米。Wi-Fi的技术原理组成结构Wi-Fi 组织结构图一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，配合既有的有线架构来分享网络资源。AP为Access Point简称，一般翻译为“无线访问接入点”，或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，无线保真更显优势，有线宽带网络(ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。一个无线网卡主要包括网卡(NIC)单元、扩频通信机和天线三个组成功能块。NIC单元属于数据链路层，由它负责建立主机与物理层之间的连接。扩频通信机与物理层建立了对应关系，实现无线电信号的接收与发射。当计算机要接收信息时，扩频通信机通过网络天线接收信息，并对该信息进行处理，判断是否要发给NIC单元，如是则将信息帧上交给NIC单元，否则丢弃。如果扩频通信机发现接收到的信息有错，则通过天线发送给对方一个出错信息，通知发送端重新发送此信息帧。当计算机要发送信息时，主机先将待发送的信息传送给NIC单元，由NIC单元首先监测信道是否空闲，若空闲立即发送，否则暂不发送，并继续监测。IEEE802.11b现在我们普遍使用的WiFi基本都工作在2.4G无线频段，使用的是IEEE 802.11b/g协议。IEEE802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz，传送速度为11Mbit/s。IEEE802.11b是所有无线局域网标准中最著名，也是普及最广的标准。它有时也被错误地标为Wi-Fi。实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。在2.4-GHz-ISM频段共有14个频宽为22MHz的频道可供使用。不过随着2.4G频段的设备越来越多，在 2.4-2.485GHz内信道显得十分拥挤，因为包括如无线键盘、无线鼠标、蓝牙等各类电子设备都工作在此频段。IEEE标准技术协议标准发布时间工作频段标准速度理想最高速率覆盖范围(室内+室外)802.11a19995.15-5.35/5.47-5.725GHz25Mbps54Mbps30米/45米802.11b19992.4-2.5 GHz6.5Mbps11Mbps30米/100米802.11g20032.4-2.5 GHz25Mbps54Mbps30米/100米802.11n20092.4GHz或5GHz300Mbps600Mbps70米/250米802.11ac20115GHz433Mbps/867Mbps867Mbps/1.73Gbps/3.47Gbps/6.93Gbps主要无线协议的频宽和最大传输速率。WiFi技术特点1. 传输范围广Wi-Fi的电波覆盖范围半径高达100m，甚至连整栋大楼都可以覆盖，相对于半径只有15m蓝牙，优势相当明显。2. 传输速度快高达54Mb/s的传输速率使得Wi-Fi的用户可以随时随地接收网络，并可快速地享受到类似于网络游戏、视频点播(VOD)、远程教育、网上证券、远程医疗、视频会议等一系列宽带信息增值服务。在这飞速发展的信息时代，速度还在不断提升的Wi-Fi必能满足社会与个人信息化发展的需求。3. 健康安全Wi-Fi设备在IEEE 80211的规定下发射功率不能超过100 mW，而实际的发射功率可能也就在6070 mW。与类似的通信设备相比，手机发射功率约在200 mW1 W，而手持式对讲机更是高达5 W。相对于这两者Wi-Fi产品的辐射更小。4. 普及应用度高现今配置Wi-Fi的电子设备越来越多，手机、笔记本电脑、平板电脑、MP4几乎都将Wi-Fi列入了他们的主流标准配置。3.2 3/4G3G技术1G即第一代模拟制式手机，2G即第二代GSM、CDMA等数字手机，3G（3rd-Generation）即第三代移动通信技术，是高速率蜂窝移动通讯技术。3G技术能够支持高速数据传输，可同时传送声音及数据，速率可达到几百kbps。3G技术有4种标准，即CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA和WiMAX。3G技术结合无线通信与互联网等多媒体通信，即WAP与WEB结合，与2G的最大差别在于声音及数据传输速度的提升，提供全球范围内无线漫游，图像、音乐、视频等多媒体，网页浏览、电话会议、电子商务等信息服务。3G技术可提供室内2Mbps（兆比特/每秒）、室外384Kbps和行车。4G技术第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术，外语缩写：4G。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信会是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。4G核心技术1正交频分复用（OFDM）技术OFDM是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输。尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽。OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。2软件无线电软件无线电的基本思想是把尽可能多的无线及个人通信功能通过可编程软件来实现，使其成为一种多工作频段、多工作模式、多信号传输与处理的无线电系统。也可以说，是一种用软件来实现物理层连接的无线通信方式。3智能天线技术智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。4多输入多输出（MIMO）技术MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效地将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术5基于IP的核心网4G移动通信系统的核心网是一个基