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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 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 基站分系统 交换分系统 移动用户 操作维护系统 基站分系统 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 交换分系统 操作维护系统 GSM系统无线传输特征 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 NFC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 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 AP1 APn STAs 家庭或soho网络的组网模式 AP ADSLModem WAN 以太交换机 PC STAs 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 每个轨道平面上有四颗卫星轨道与赤道面成55度夹角 GPS系统组成 GLONASS GLONASS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 其中d表示路径距离 f表示频率