第1章-无线网络概述

无线局域网项目教程胡云编著,第1章无线网络概述,第2页,教学目标理解无线网络概念；了解无线网络起源与演进；理解无线网络的优势；理解无线局域网；了解无线城域网；了解无线广域网；了解无线个域网概念及其主要技术。,第3页,教学重点无线网络概念；无线网络起源与演进；无线局域网概念；无线城域网概念；无线广域网概念；无线个域网概念及主要技术。教学难点无线局域网概念；无线城域网概念；无线广域网概念。,第4页,1.1无线网络起源与演进无线网络是指利用电磁波做传输介质，以实现终端设备间信息数据传输的网络。1.世界上第一个无线网络1971年，夏威夷大学的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通信网络。这个网络被称作ALOHAnet，它连接有7台计算机，中心计算机放置在瓦胡岛（OahuIsland）上，采用双向星型拓扑,实现了横跨夏威夷的4座岛屿的无线传输。从那时开始，无线网络正式诞生，也是最早的无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）。,第5页,2.早期的无线网络技术各个生产商研发的专有技术，只能提供低速无线传输，而且建立在相互竞争的专有标准基础上。3.无线局域网技术的应用始于20世纪80年代中期4.IEEE802.11x系列标准规范或推动下发展与演进5.Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）在全球范围内推行无线网络产品的Wi-Fi认证与Wi-Fi商标授权，致力于解决符合802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。,第6页,6.无线城市2004年7月，美国费城首次提出“无线费城计划”，随后“无线城市”建设的浪潮开始席卷全球。7.我国无线局域网的建设和应用逐渐普及无线局域网标准逐渐完善；无线局域网安全问题基本解决；无线局域网能够实现高带宽与低成本；笔记本计算机逐渐普及并内置无线网络适配器；无线应用的产品设备种类增加、性能提高；无线应用越来越多,出现数据、语音和视频应用；无线局域网技术越来越成熟；管理工具开始成熟；单位、企业、个人的无线应用需求逐渐增大。,第7页,1.2无线网络的优势1布局容易，扩充方便无线网络的建设主要在于布局无线接入点（AccessPoint，AP），以增大无线信号覆盖范围。无线网络布局简单，扩充方便，打破了有线网络在组网结构方面的局限性。2减少布线，降低成本无线网络在接入点和无线终端之间不需要进行网络布线，从而减少了网络的建设和管理成本。,第8页,3配置简单，易于建设建设无线局域网，只要将AP布局、安装、连接在适当的位置。在设备配置方面，主要是配置好无线局域网控制器，就能实现无线局域网的控制和管理。4移动特性，提高工效由于摆脱了线缆的束缚，无线终端具有了可移动的特性。无线覆盖漫游技术可以使用户随时随地方便地使用网络资源，极大提高了网络应用的工作效率。5支持多种终端接入如笔记本计算机、台式机、支持Wi-Fi的手机、PDA及智能电视机等。,第9页,1.3无线局域网与有线网络的连接1.3.1无线局域网1.无线局域网（WLAN）指支持IEEE802.11无线技术的相关设备，通过电磁波近距离互联，实现信息、数据传输的网络。2.无线局域网连接距离WLAN的工作站和接入设备通常能实现在几百米内的无线连接，桥接设备更是可以支持在几十千米内的无线连接。,第10页,3无线局域网的构成无线局域网使用微波作为无线终端和无线接入点（WirelessAccessPoints,WAP）之间的传输介质。无线用户通过接入点接入无线局域网，无线局域网的接入点与有线网络连接，这样无线局域网用户就能获取丰富的有线网络资源。4无线局域网的广泛应用无线局域网广泛地应用于家庭、企业、机关单位、商务区、校园、机场及其他公共区域。,第11页,5移动、联通、电信的无线局域网中国移动、中国联通、中国电信除了建设有3G/4G移动通信网络以外，还建设了各自的WLAN，为手机终端和PC提供无线移动接入（或称Wi-Fi接入）互联网的服务。中国移动WLAN的标识是CMCC；中国电信WLAN的标识是Chinanet；中国联通WLAN的标识是ChinaUnicom。,第12页,1.3.2无线城域网1.无线城域网无线城域网（WMAN）指覆盖主要城市区域的无线网络。2.无线城域网构成无线城域网主要由城市主要区域、场所的若干无线局域网热点，通过有线光缆连接到IP城域网而形成。注意：受无线传输技术的限制，现阶段在一个城市范围内，并不存在远距离的无线传输网。,第13页,无线城域网构成示意图,3“无线城市”可以理解为现阶段的无线城域网用户在热点无线信号覆盖区域内，使用无线终端设备接入无线局域网热点，进而接入IP城域网，实现使用无线终端设备共享城市网络资源。“无线城市”聚合了互联网、移动互联网和物联网等信息应用平台，为市民的通信联系、交往、购物、出行、教育、学习、保健等方面提供便利服务，为企业的销售、宣传、管理等方面提供有力工具，为政府的政务公开、监督、城市管理等方面提供有益帮助。,第15页,1.3.3无线广域网1.无线广域网无线广域网（WirelessWideAreaNetwork，WWAN）是跨越省、国家的大范围的无线接入网络。2.无线广域网的结构分为末端系统（两端的无线局域网及用户）和通信系统（中间的有线广域网链路）两部分。,第16页,3无线广域网通信无线用户在获取广域网资源的过程中，真正实现无线接入的只是在无线局域网的小范围内（无线终端设备与接入点或热点之间），而在城域网、广域网大范围内进行信息数据传输的不是无线方式，而是通过光缆有线传输的。,第17页,中国移动WLAN接入城域网、广域网示意图,1.4无线个人区域网1.无线个人区域网无线个人区域网（WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN）简称无线个域网，是在小范围内相互连接数个无线设备所形成的无线网络。2.IEEE802.15标准IEEE802.15工作组是对WPAN做出定义说明的机构。3.WPAN技术包括红外线(Infrared)、蓝牙（Bluetooth）、Zigbee、超频波段（UWB）、RFID等。,第19页,1.4.1红外线技术1.红外线技术红外线技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术。红外线技术是一种视距传输技术。2.红外线数据协会成立于1993年，致力于建立红外线连接的全球标准，拥有160个会员，参与的厂商包括计算机及通信硬件、软件及电话公司等。,第20页,3.红外线技术的主要优势（）无须专门申请特定频率的使用执照。（）设备具有体积小、功率低的特点。（）传输速率从最初的4Mb/s提高到最新的16Mb/s。接收角度也由传统的30扩展到120。采用点对点的连接，因此数据传输所受的干扰较少。4.红外线传输技术的应用举例家用电器（如电视机、空调机）的遥控器；无线键盘或无线鼠标；国家会议中心的同声传译系统。,第21页,1.4.2蓝牙无线技术1.蓝牙技术蓝牙（Bluetooth）是一种短距离无线连接技术，运行在全球通行、无须申请许可的2.4GHz频段。2.蓝牙技术的标准蓝牙技术由最初的1.0标准发展到2.1标准（其中还包括1.1、1.2和2.0三个标准）。3.蓝牙技术的传输速率与通信范围传输速率可达432Kb/s、721Kb/s、1Mb/s、2Mb/s。有效通信范围在10m之内。,第22页,4.蓝牙适配器就是为各种数码产品能适用蓝牙技术而设计的接口，具有无线信号的接收和发送功能。5.蓝牙主设备和从设备按照蓝牙设备在网络中所扮演的角色，可以分为主设备和从设备。主设备负责控制主从设备之间数据传输时间与速率，从设备必须与主设备保持同步。6.蓝牙技术的应用举例在手机、掌上电脑上的应用；蓝牙键盘、蓝牙鼠标、蓝牙耳机、蓝牙麦克等。,第23页,1.4.3Zigbee无线技术1.Zigbee无线技术Zigbee无线标准由Zigbee联盟与IEEE802.15.4工作组共同制定。Zigbee设备运行在2.4GHz频段，共有27个信道，数据传输速率为20250kb/s，传输距离为1075m。2.Zigbee网络设备Zigbee技术主要用于构建近距离、低传输速率无线数据传输网络。Zigbee网络使用协调器、路由器（主设备）和终端（从设备）三种类型的设备。,第24页,第25页,3.Zigbee网络设备的作用Zigbee协调器是整个Zigbee网络的核心，负责启动和配置网络、产生网络信标（Beacon），控制网络拓扑的形成与协调各网络成员的流量。Zigbee路由器支持关联设备、能够将数据转发到其他设备。Zigbee网格或树状网络可以有多个Zigbee路由器。Zigbee终端连接需要与其通信的设备，并不起转发器、路由器的作用。,第26页,4.Zigbee网络的拓扑Zigbee网络有星状网、树状网、网状网3种拓扑结构。一个Zigbee网络可以容纳最多1个主设备（Zigbee协调器或中心设备）和254个从设备（或Zigbee终端设备）。,第27页,3.Zigbee无线技术的应用ZigBee无线连接技术主要解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。Zigbee无线技术在实时定位、远程抄表、温温度监控、安全监视、汽车电子、医疗电子、工业自动化等无线传感网络中有非常广泛的应用。举例：ZigBee远程抄表系统,第28页,第29页,1.4.4超宽带技术1.超宽带技术超宽带（UltraWideBand，UWB）是一种无载波通信技术。美国联邦通信委员会FCC规定，UWB的工作频段范围为3.110.6GHz，最小工作频宽为500MHz。其传输距离通常在10m以内，通信速度可以达到几百Mbit/s以上。2.UWB特点UWB不采用载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线个人通信。,第30页,3.家庭无线互连产品需要更高的通信速率以无线高清晰数字电视（WHDTV）为例，如果采用MPFG2HD数据格式，则视频数据流的速率高达25Mbit/s。4.UWB应用具有超宽带功能的海尔电视机。超宽带天线内置在电视机中，数字媒体服务器外观与标准的DVD播放机相似，最远可以放在距离高清晰度电视机20米的位置。,第31页,1.4.5RFID技术1.RFID技术射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术，是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。2.RFID组成RFID是一种简单的无线系统，由阅读器（Reader）与电子标签（Tag）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件三个部分所组成。,第32页,1.4.5RFID技术3.阅读器阅读器（Reader）根据使用的结构和技术不同可以是读或读写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。4.应答器应答器（Transponder）是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。,第33页,5.RFID工作原理阅读器发射一特定频率的无线电波能量给应答器，用以驱动应答器电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。6.应用举例：基于RFID技术的智能会议签到系统,第34页,第35页,1.5无线局域网体验实训（可选做其中之一）1.5.1使用中国移动无线局域网（见教材）1.5.2使用中国电信无线局域网（见教材）1.5.3使用中国联通无线局域网（见教材）,第36页,1.6本章小结本章主要介绍了无线网络的概念、无线网络起源与演进、无线网络的优势、无线局域网与有线网络的连接关系以及无线个域网的技术。（1）无线网络的概念：无线网络是指利用电磁波做传输介质，以实现设备间信息数据传输的网络。无线网络可以覆盖室内和室外广大空