无线通信与泛在网络（期中）

无线通信与泛在网络（期中）

第一章

一、无线传输原理

1.无线通信：指用电磁波、光（ex.红外线）等方式来携带数据进行通信

的方式，电磁波不需要任何介质来传导。

2.泛在网络：字面上的意义一一无所不在的网络、随时随地的网络；

网络应用上的意义一一人与人的通信、人与物的通信、物与物的通信。

3.虚拟围栏设备通过产生音频信号为牛指路。

4.传感器网络的目标：嵌入无线网络和传感器的低成本计算。

5.最古老的官方通信一快马+驿站，最古老的军事通信一烽火台的狼

烟。

6.Time-DomainConcepts

（1）Analogsignal（模拟信号）-signalintensityvariesinasmooth

fashionovertime（信号强度随时间变化平稳的方式）。

（2）Digitalsignal（数字信号）-signalintensitymaintainsaconstantlevel

forsomeperiodoftimeandthenchangestoanotherconstantlevel（信号

强度保持恒定水准一段时间，然后改变到另一个恒定的水平）。

（3）Periodicsignal（周期彳言号）-analogordigitalsignalpatternthat

repeatsovertime（模拟或数字信号模式重复）。

（4）Aperiodicsignal（非周期信号）-analogordigitalsignalpatternthat

doesn'trepeatovertime（模拟或数字信号模式不定期重复）。

7.模拟信号传输：模拟信号传递方式不必考虑其传输之信号内容；模

拟信号传递时会衰减，因而限制了传输的距离；利用放大器增加信号

能量，但不幸地噪声也同时放大，信号的失真也越来越严重。

8.数字信号传输：要考虑其传输之信号内容；衰减会危害数据完整

性数字信号；数位信号传输数位资料(使用中继器)；模拟信号传输数

字数据。

9.Time-DomainConcepts：

(1)Peakamplitude(A)(振幅)

maximumvalueorstrengthofthesignalovertime

typicallymeasuredinvolts.(通常以伏特为单位)

(2)Frequency(f)(频率)

Rate,incyclespersecond,orHertz(Hz),atwhichthesignalrepeats.

(3)Period(T)(周期)

amountoftimeittakesforonerepetitionofthesignal

T=1/f

(4)Phase(相位)-measureoftherelativepositionintimewithina

singleperiodofasignal

(5)Wavelength(波长)-distanceoccupiedbyasinglecycleofthe

signal.

10.Frequency-DomainConcepts：Anelectromagneticsignalcanbemade

upofmanyfrequencies.

(1)Spectrum(谱)-rangeoffrequenciesthatasignalcontains

(2)Absolutebandwidth(绝对带宽)-widthofthespectrumofasignal

(3)Effectivebandwidth(有效带宽)

(4)Fundamentalfrequency(基频)

1l.Datavs.Signal

(1)Signals(信号)-electricorelectromagneticrepresentationsofdata

(2)Data(jaM)-entitiesthatconveymeaningsorinformationo信息就

是有价值的消息,衡量消息的价值耦卷信息量

(3)Transmission-communicationofdatabythepropagationand

processingofsignals

12.SomeTermsaboutChannelCapacity(信道容量)

(1)Datarate-rateatwhichdatacanbecommunicated(bps)

(2)Bandwidth-thebandwidthofthetransmittedsignalasconstrained

bythetransmitterandthenatureofthetransmissionmedium(Hertz)

(3)ChannelCapacity(信道容量)-themaximumrateatwhichdata

canbetransmittedoveragivencommunicationpath,orchannel,under

…signalpower

givenconditions(SNR)=101og

dB10noisepower

(4)Errorrate(错误率)-rateatwhicherrorsoccur

13.Signal-to-NoiseRatio(信噪比)：

14.ShannonCapacityFormula：Q—3log,(1+SNR)

15.ClassificationsofTransmissionMedia：

(1)TransmissionMedium：Physicalpathbetweentransmitterand

receiver

(2)GuidedMedia：Wavesareguidedalongasolidmedium

(3)UnguidedMedia：Providesmeansoftransmissionbutdoesnot

guideelectromagneticsignals

16.GeneralFrequencyRanges：

(1)Microwavefrequencyrange：1GHzto40GHz、Directionalbeams

possible>Suitableforlong-distance,point-to-pointtransmission>Usedfor

satellitecommunications

(2)Radiofrequencyrange：30MHzto1GHz>Suitablefor

omnidirectionalapplications

(3)Infraredfrequencyrange：Roughly,3x1011to2x1014Hz>Useful

inlocalpoint-to-pointmultipointapplicationswithinconfinedareas

17.复用技术-用单一媒介携载多个信号使得传输系统更有效率，此种

方式就是复用。(传输媒介的容量一般都超过单一信号传输所需要的

容量)

18.使用复用的理由：每kbps的成本可以因增加传输设备的数据速率

而降低；传输设备的成本(每kbps的价格)因增加数据速率而降低了；

大部份个别的数据通讯装置需要相对适度的数据速率。

19.MultiplexingTechniques：

(1)Time-divisionmultiplexing(TDM)(时分复用)：Takesadvantage

ofthefactthattheachievablebitrateofthemediumexceedstherequired

datarateofadigitalsignal

(2)Frequency-divisionmultiplexing(FDM)(频分复用)：Takes

advantageofthefactthattheusefulbandwidthofthemediumexceeds

therequiredbandwidthofagivensignal

20.无线数据通信的任务：将消息以信号的形式传送给接收者、使得

接收者获得最多的信息。

二、信息论

21.消息(message)：是指通信系统中传输的具体对象，是信号的具体

内容，是表达信息的形式；消息的形式是多样的，包括符号，文字，

语音，数据，图像，视频等；同一种信息的内容可用不同形式的消息

来表达。

22.信息(information)：是指消息所包含的内容；信息在概念上与消

息的意义相似，但信息的涵义更加泛化，抽象化。信息可以被理解为

消息中包含的有意义的内容；不同形式的消息可以包含相同的信息、。

23.不同形式的消息可以包含相同的信息，信息是消息中对接收者而

言有意义的部分，消息的内涵，消息只是外壳。

24.计算二进制符号等概率和M进制等概率时每个符号的信息量

解：

二进制：P(l)=P(0)=1/2

1(1)=1(0)=-lb(l/2)=l(bit)

M进制：P(0)=P(l)=...=P(M-1)=1/M

・：1(0)=1(1)=...=I(M-1)=IbM(bit)

结论：在信息等概出现的情况下，每个纱则符

号的信息量是二进制的IbM倍。

25.一个信息源由4个符号0,1,2,3组成，它们出现的概率分别为3/8,

1/4,1/4,1/8,且每个符号的出现都是独立的。试求某个消息

201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的

信息量

解一:在此消息中，0出现23次，1出现14

一茨71汪现13次，7出现7次，消息工57个

符号。其中

出现0的信息量为2310g28/3=33bit;

出现1的信息量为1410gz4=28bit;

出现2的信息量为1310g24=26bit;

出现3的信息量为710g28=2Ibit,

故该消息的信息量为：

1=33+28+26+21=108bit

法二：用炳的概念求

平均信息量：

„3,3I,11,11,1

H=-log,-log,-log,-log,

8瓦8448628

=1.906。〃/符号

该消息所含的信息量：

1=57x1.906=108.64bit

26.信号(signal)是消息的表现形式以及传输载体，一般表现为随时间

变化的某种物理量，而消息是信号的具体内容。电磁信号具有时域特

性与频域特性。

27.时域定义：在分析研究问题时，以时间作基本变量的范围。

28.信号的时域概念：从时间函数观念来理解信号，一个信号或者是

模拟的或者是数字的，抑或是周期的；例如周期信号S(t+T尸S(t)；时

域观点理解信号，信号被描述为S(t)。

29.频域定义：在分析问题时，以频率作为基本变量。

30.信号的频域概念:频域(frequencydomain)是描述信号在频率方面特

性时用到的一种坐标系；频域分析中自变量是频率，即横轴是频率，纵

轴给出了对应频率成分的峰值振幅，也就是通常说的频谱图。

信号强度

•信号强度用于表示信号的强弱

•信号强度最直接的表示方法是功率

•工程上使用对数来表示信号的强庠

蓿号强度=101g(P2/P1)

AP2是信号的功率

API是参考信号的功率

A当P1为lmW时，信号强度的单位就是dBmW

A当Pl为1W时，信号强度的单位就是dBW

3]Adbmw和dbw均用于表示功率大小的绝对值

中dBdecibel,分贝

•用于表征功率的相对比值，是倍数的对数表达式，

计算甲功率比乙功率大多少倍或小多少倍时使用

・计算公式

•101g(甲功率/乙功率)=101g(甲功率/lmw)-101g(乙功率/Imw)

信噪比

祈信噪比S/N

SNR(SignaltoNoiseRatio)

在传输过程中的某一点信号强度与噪声强度比值的

对数表示A

SNR=m-

db%15

A：信号功率；B：噪声功率

信噪比通常在接收处测量，表示有用信号超出噪声

的量，单位为分贝db,通常我们希望信噪比越高越

32好。

一个信号的频谱是指它所包含的频率范围

S(t>(4/n)[sin(2nft)+(l/3)sin(2n(5f)t)]

•频谱从f延伸至5f

■信号的绝对带宽是指信号的频谱宽度，对于本例而言

信号的带宽是4f

•对于大部分信号而言，主要能量都集中在相当窄的范

围内，我们称之为有效带宽

33.信号的调制:

"基带信号：（BasebandSignal）

•信源（信息源，也称发终端）发出的没有经过调制（进

行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是频率较低

•基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号（相应地，

信源也分为数字信源和模拟信源。）由信源决定。

•基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号，

比如我们说话的声波就是基带信号.由于基带信号中交

流分量极其丰富，所以不适合长距离传输。

攀调制：是按照基带信号的变化规律去改变高频载波

某些参数的过程

•高频载波：载波是指被调制以传输信号的波形，-

般为正弦波。载波信号，就是把普通信号（声音、

图象）加载到一定频率的高频信号上，在没有加载

普通信号的高频信号时，高频信号的波幅是固定的，

加载之后波幅就随着普通信号的变化而变化。载波

信号一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的

带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。载波一

般是高频，所以又叫高频载波信号。

8调制——在发射端，用基带数字控制高频载波，

把基带数字信号变换成频带信号的过程称为数字

调制

•经过采样）量化）编码得到了一串数字序列（如：

10010001100），然后把比特流信息嵌入到电磁波中，

信息嵌入的过程称为调制。（幅移键控、频移键

控、相移键控）

•解调一在接收端，通过解调器把频带信号还原

成基带数字信号的过程叫解调

34.调制的目的：调制技术首先是为了和信道匹配，电磁波频率要与

天线尺寸相匹配，提高频率以便传播，实现信道复用，改变信号的带

宽，改善系统的性能。

三、通信系统简介

35.系统：由若干相互联系、相互作用、相互依赖的单元（事物）组

合而成的，为完成某个任务的特定功能整体。

36.通信系统分类：

（1）模拟通信系统：将采集的信号直接进行传输，模拟信号直接进

行传输；

（2）数字传输系统：传输的信号只包括“0”，“1"数字化信号，将

信号转变为数字信号后再进行传输。

37.数字通信相对于模拟通信优点：数字信号码流只有高低两个电平

值，容易进行区分。同时我们可以在信道编码过程中插入冗余信息、，

提高传输的可靠性。模拟通信相对于数字通信，可靠性则差了很多；

信源编码是将信息转换成二进制数据，而后进行适当的压缩；信源解

码过程是信源编码过程的逆过程。

38.无线通信系统的组成：发射机、接收机、传输媒质（无线信道）、

通信协议和标准。

39.现有无线通信系统：移动蜂窝网系统、无线局域网系统、广播电

视系统、卫星通信系统、近距无线通信网络（无线个域网（WPAN）、

无线传感器网络（WSN）、无线射频识别（RFID））。

40.传输媒体：指的是发送器和接收器之间的物理通道。

传输介质（通信介质）：通信系统用以收发电子/光子信号的物理路径。

分类如下：

（1）引导性介质（线缆介质）：电磁波沿着一个固态介质传播

（2）非引导性介质（无线介质）：提供了传输电磁信号的手段，但不

加以引导。

41.800-1000MHz：几个蜂窝系统使用此频段（模拟系统和第二代蜂

窝）；1.8-2.0GHZ：这是蜂窝通信的主要频段；2.4—2.5GHZ：工业、

科学和医疗（ISM）频段。

42.发射天线有两种基本功能：把从馈线取得的能量向周围空间辐射

出去；将大部分能量向所需的方向辐射。

43.天线根据其方向性可分为：全向天线一一天线把所有的能量集中

于一小束电磁波，方向性（或定向）天线一一信号沿所有方向传播，

可被所有的天线接收，发射设备和接收设备不必在物理上对准。

44.对于预测平均信号场强并用于估计无线覆盖范围的传播模型，由

于描述的是发射机与接收机之间（T-R）长距离（几百米到几千米）

上的信号场强变化，所以我们称之为大尺度传播模型。

45.小尺度衰落简称衰落，指无线电信号在短时间或短距离传播后其

幅度，相位或多径时延快速变化，以至于大尺度路径损耗的影响可以

忽略不计。这种衰落一般是由同一传输信号沿两个或多个路径传播，

以微小时间差到达接收机的信号互相干扰所致，这些波称为多径波。

46.无线信号的传播将发生如下三种现象：反射一一当信号遇到表面

大于信号波长的障碍物（地球表面、高建筑物、大型墙面）导致信号

的相位发生漂移，衍射（Diffraction,也称为绕射）一一当信号遇到大

于波长的不可穿透物的边缘（如无线电波中途遇到的尖锐不规则的边

缘物），即使没有来自发送器的视线信号，也可接收到信号，散射一

一当信号遇到比波长更小的物体（树叶、街牌、灯柱）就发散成几个

弱的散射信号。

47.自由空间传播模型用于预测接收机和发射机之间是完全无阻挡的

视距路径时接收信号的场强。

48.电波的多径传播和衰落

三大损耗：路径损耗、慢衰落损耗、快衰落损耗。

电波传播的长期慢衰落，由传播路径上固定障碍物的阴影引起，也称

为阴影衰落一一由地形、地物、气象等原因对电磁波的遮蔽引起，由

此引起的衰落为慢衰落。例如，当移动用户穿过不同高度建筑物、

十字路口，接收到的信号平均功率发生变化，且是缓慢的变化。

(1)(长期丁慢衰落

长期慢衰落由传播路径上的固定障碍物的阴影引起，其信号衰落缓

慢，且衰落速率与工作频率无关，仅与地形、地物分布和高度以及物

体的移动速度有关

(2)(短期)快衰落

电波具有反射、折射、绕射的特性，接收信号是发送信号经过多种传

播途径的叠加信号；而反射、折射、绕射物体的位置随时间而变化，

接收端接收到的多径信号在不同时刻会不同，信道条件随时间变化，

即接收信号具有多径时变(短期快衰落)特性

快衰落和慢衰落随着移动台的移动而产生变化，这二者构成移动

通信接收信号不稳定的因素。

多径效应：

由于多径传播，造成多径信号的幅度、相位和到达时间不同，它们

相互叠加会产生电平衰退(fading)和时延扩展，产生附加的调频噪声,

出现接收信号失真。

多普勒(Doppler)效应：

由于移动台与基站的相对运动引起接收信号的附加频率变化，距离

越近，附加频率越高。

49.多普勒频移：

多普勒频移与移动台运动的方向、速度以及无线电波入射方向之间的

夹角有关：

若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正（接收信号频率

上升）；反之若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负（接

收信号频率下降）。

信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩散，

因而增加了信号带宽。

四、无线随意网络与无线传感器网络

50.

,无线随意网络（WirelessAdHocNetwork）

•又称：无线自组织网络

•适用于无基础设施的环境（如：无基站）

•最早使用于战场，通过通信节点自行相互连接（只要彼此在

通讯范围内，就相互连接），形成一个通信网络

,无线传感器网络（WirelessSensorNetwork,WSN）

•在一定区域内部署具有感知能力、低功耗、（有限）计算能

力和通信能力的无线传感器节点，探测环境变化并回报感

测资料

•由于无线传感器具有传输距离低、电池寿命有限与计算功

能较差等特点，因此传统的无线网络的通讯协议并不适用

于无线传感器网络

•可运用于环境监测（如土石流监测）、工厂安全监测（如火灾

监测）、医疗监护（如远程的病人监测）

51.信息言俞典无线信号传播特性

•信息量I是消息x出现的概率P（x）间的关系式

,I=log2（l/P（x））=-log2P（x）

,信噪比（signal-to-noiseratio,SNRorS/N）

,SNR"=10lg（Powerjjgnai/Power^ise）

•表示信号超出噪声的量，单位为分贝db,信噪比越高越好。

・自由空间路径损耗：在自由空间传输中路径损耗与距

离的平方成正比，在实际的环境中的损耗通常会更大。

•无线信号的传播会因为反射、绕射、散射造成多径传

播的现象。

•三大损耗：路径损耗、（长期）慢衰落损耗、（短期）快

奇法相珏

52.多路复用技术：用单一信道携载多个信号使得传输系统更有效率。

(1)时分多路复用是将时间切分成许多个小时段，各个计算机轮流

使用这些小时段。轮到某台计算机使用时一，整个媒体都可使用。

(2)频分多路复用是招步第普分成多彳固暹率苴步直道，每台重月皆可以使用

其中的一彳固步直道。

53.随机多址主要分为以下2种实现方式：

(1)Aloha协议

连续时间Aloha(纯Aloha,PureAloha)

时隙Aloha(SlottedAloha)

预约随机多址(ReservationAloha)

(2)载波侦听(CSMA)

54.标签信号冲突：随着阅读器通信距离的增加其识别区域的面积也

逐渐增大，这常常会引发多个标签同时处于阅读器的识别范围之内。

但由于阅读器与所有标签共用一个无线通道，当两个以上的标签同一

时刻向阅读器发送标识信号时一，信号将产生叠加而导致阅读器不能正

常解析标签发送的信号。这个问题通常被称为标签信号冲突问题(或

碰撞问题)，解决冲突问题的方法被称为防冲突算法(或防碰撞算法,

防冲突算法)。

55.纯ALOHA算法的实现过程：

1）各个标签随机的在某时间点上发送信息

2）阅读器检测收到的信息，判断是成功接收或者碰

撞

3）若发生碰撞，标签在发送完信息后等待随机长时

间再重新发送信息

4）假设某一帧信息的长度为F,起始时间为脸另一

帧的起始时间力满足关系式

t0-F—=t0+F

碰撞发生

56.吞吐量S:（Overhead）单位时间内平均成功传输的分组数，等于在帧

的发送时间TO内成功发送的平均帧数。

57.时隙Aloha（SlottedAloha）

S-ALOHA算法将纯ALOHA算法的时间轴分为若干时

隙，每个时隙大于或等于标签标识符发送的时间长度，

并且每个标签只能在时隙开始时刻发送标识符。由于

系统进行了时间同步，S-ALOHA协议的最大吞吐量S

达到36.8%,是纯ALOHA的两倍。

58.预约ALOHA（ReservationALOHA）：把信道时一间分成帧，每个帧分

成A+1个时隙，前A个时隙用来发送数据包，与前面的A个时隙不

同，第A+1时隙被再进一步细分成B个子时隙，专门供网中的端站

发送预约信号。一旦预约成功，端站便可利用前A个时隙中的某个

空闲时隙发送信息.当某端站需要发送数据时，则向中心站发送一个

申请，并说明需要发送的数据量。按需分配处理器通过入站载波把定

量的时隙分配给发出申请的端站。当同时有多个端站向中心站发出申

请时，则进行排队等候。由于在前A个时隙内不会发生“碰撞”，最

大信道利用率可达83.3%o

59.载波侦听CSMA（协议指的是每个节点在发送前，首先要侦听信

道是否有分组正在传输，若信道空闲（没有检测到载波），才可以发

送，若信道忙，按照设定的准则推迟发送分组。

CSMA/CD:collisiondetection（冲突检测）

CSMA/CA:collisionavoidance(冲突避免)

不持续CSMA

持续CSMA

P-持续CSMA

1-持续CSMA

60.具有冲突检测的载波侦听多路访问技术(CSMA/CD),只适用于总

线型网络拓朴结构。

61.多址技术：指区分不同用户的技术，为了让用户地址之间互不干

扰，地址之间必须满足正交特性。主要解决多用户如何高效共享给定

频谱资源问题。常规的多址方式有三种：频分多址(FDMA)、时分多

址(TDMA)、码分多址(CDMA)。

62.频分多址(FDMA)

二频分多址技术按照频率来分割信道，即给不同的用户分配不同

的载波频率以共享同一信道

•频分多址技术是模拟载波通信、微波通信、卫星通信的基本技

术,是第一代模拟移动通信的基本技术

•在FDMA系统中，信道总频段被分割成若干个间隔相等且互不相

交的子频段(地址),每个子频段分配给一个用户，每个子频段在

同一时间只能供给一个用户使用，相邻子频段之间无明显的干

扰

63.时分多址(TDMA)

•时分多址技术按照时隙(timeslot)来划分信道，即给不

同的用户分配不同的时间段以共享同一信道

•在TDMA系统中，时间被分割成周期性的帧(Frame),每

一帧再分割成若干个时隙(地址)。无论帧或时隙都是

互丕重叠的。然后，根据一定的时隙分配原则，使各

个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号

64.扩频多址(SSMA)

卷通过伪随机序列将窄带信号在发射前转换成宽带信号,

SSMA可以抵抗多径干扰而增强多址能力

・目前，扩频多址技术主要有两种类型：直接序列扩频

多址(DSMA)和跳频多址(FHMA)。

•直接序列扩频多址(DSMA)也称为码分多址(CDMA)

65.直接序列扩频(DSSS)

是将原来的讯号「1」或「0」，利用多他以上的chips码片来代表

「1」或「0」位，使得原来较高功率、较窄的频谱变成具有较宽频的

低功率频谱。

66.码分多址(CDMA)

•码分多址技术按照码序列来划分信道,即给不同的用

户分配一个不同的编码序列以共享同一信道。

•在CDMA系统中,每个用户被分配给一个惟一的伪随机

码序列(扩频序列),各个用户的码序列相互正交,因而

相关性很小，由此可以区分出不同的用户。

67.跳频多址(FHMA)

跳频多址是一个数字多址系统，此系统中单个用户的载波频率在

宽带信道范围内以伪随机的方式变化。用户载频的伪随机变化使得在

任意时刻对具体信道的占用也随机变化，这样就可以实现一个大频率

范围的多址接入。

68.跳频技术（Frequency-HoppingSpreadSpectrum；FHSS）：

在2.4GHz频带以1MHz的带宽将其划分为75-81个调频通道，并

且以使用接收和发送两端一样的频率跳跃模式（FrequencyHopping）

来接发讯号及防止数据撷取（跳跃频率的最大时间间隔为250ms,也

就是每秒跳频至少4次）。

69.Only2.4GHzistheworld-acceptedISMband.

70.智能天线的基本思想：

•天线具高度方向性（定向性天线）

•天线以多个高增益窄带波束动态地跟踪多个期望用

户

•接收模式下，来自窄带波束以外的信号被抑制

•发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，

同时使窄带波束照射范围以外的非期望用户受到的

干扰最小

71.空分多址的概念

•与传统的频分多址（FDMA）、时分多

址（TDMA）和码分多瓦不同，智能天

线引入空分多址（SDMA）,利用用户

空间位置的不同来区分不同用户

•在相同时隙，相同频率或相同地址码的

情况下，仍然可以根据信号不同的传播

路径来区分

SDMA是一种信道增容方式，与其他多址方式完全兼容，从而可实现

组合的多址方式，例如“空时一码分多址”（SD-CDMA）

弟二早

72.

802.11协议发布频率带宽每条流的速率MIMO

(GHz)(MHz)(Mbit/s)

802.111997年6月2.4201,21

802.11a1999年9月5206,9,12,18,24,36,48,541

3.7

802.11b1999年9月2.4201,2,5.5,111

802.11g2003年6月2.4206,9,12,18,24,36,48,541

802.11n2009年102.4/5207.2,14.4,21.7,28.9,43.3,4

月57.8,65,72.2

4015,30,45,60,90,120,

135,150

802.11ac2012年12520最大87.68

月

40最大200

80最大433.3

160最大866.7

802.11ad2013年1月2A/SB0最大70001

73.IEEE802.11中定义了雨种基本服务组合(BasicServiceSet,BSS)。

1)中控型基本服务组合(InfrastructureBSS),主要是由基地台(Access

Point,AP)负责中控型网路中所有的传输，包括同一服务区域中所有

行动节点之间的通讯。

2)独立型基本服务组合(IndependentBSS,IBSS),工作站能彼此为

直接通讯，无须透过基地台协助。

74.媒介访问控制层(MACLayer)：它提供一机制(mechanisms)使得许多

终端机(terminals)或网络节点(networknodes)可以在一多点网络

(multipointnetwork)(如LAN或MAN(metropolitanareanetwork))中相

互通连。

75.对于无线媒介的存取，IEEE802.ilMAC规范了分布式协调功能

(DistributedCoordinationFunction,DCF)与中枢协调功能(Point

CoordinationFunction,PCF)雨种协调功能。

1)分布式协调功能(DCF)为标准CSMA/CA的访问机制，工作站

在传送资料之前，会先检查无线媒介的状态。当无线媒介为净空状态

时，工作站会延迟一段时间，若在此段时间内，媒介仍为净空，工作

站即可开始传送资料。

2)中枢协调功能(PCF)不同于分布式协调功能所提供的竞争服务,

中枢协调功能提供的是免竞争服务。在中枢协调功能的机制中，必须

有AP作为中枢协调者(Pointcoordinator),因此只有在中控型网路

中才会有中枢协调功能的服务。

76.Beacon间隔(interval):两连续Beacon的时间间隔

聆听间隔(ListenInterval)：多少Beacon间隔后醒来，去聆听(wakes

tolisten)Beacon管理讯框(Beaconmanagementframes)。聆听间隔愈

长AP须有较大的缓冲存储空间(bufferspace)。

77.传输数据的封包称为讯框(Frame)。

78.分布式协调功能(DCF)：当一工作站要传送讯框前必须遵循

CSMA/CA原则来等待一段时间，依据讯框的种^1,IEEE802.il定

义不一样的讯框间隔(InterframeSpace,IFS),优先权高的讯框将被

分配较短的讯框间隔，而优先权低的则分配到较长的讯框间隔。讯框

间隔可以分为下列几

短讯框间隔(ShortIFS,SIFS)

中枢协调功能讯框间隔(PCFIFS,PIFS)

分布式协调功能讯框间隔(DCFIFS,DIFS)

延长讯框间隔(ExtendedIFS,EIFS)

79.中枢式协调功能(PCF)：提供免竞争服务(contention-freeservices)o

一工作站(STA)成为中枢协调者(PointCoordinator,PC)［一般在有AP

的系统，则由AP担任PC。］每一个BSS有一个中枢协调者，PCoPCF

是为非必须的(optional)一项功能.

第四章

一、蓝牙的介绍

80.iBeacon技术：透过使用低功耗蓝牙技术(BluetoothLowEnergy,

也就是Bluetooth4.0或者BluetoothSmart),iBeacon基站便可以自动

创建一个信号区域，当装置进入该区域时，相应的叩p程序便会提示

用户是否需要接入这个信号网络。透过能够放置在任何物体中的小型

无线传感器和低功耗蓝牙技术，用户便能使用智能型装置来传输数

据。

81.蓝牙的三个主要应用领域:

,数据与语音存取点(accesspoints)

•实时语音与数据传输

•缆线(Cable)替代[WlOm]

•消除任何通讯装置间的缆线连接

,随意网(Adhocnetworking)

•具有蓝牙无线电(radio)的装置；只要在另一个蓝牙装

置进入通讯范围内就可迅速连结成网今微网，

piconet=

82.微网(Piconet)：在盛牙中，形成网路的基本单位是微网(Piconet),

一个微网内的装置数目最多为八个，其中包含至少一个主装置

(Masterdevice),以及一至七个的从装置(Slavedevice)。

在一个微网中，基本的网路架构是星状，其形态是各个从装置都

会和一个主装置速接。

若几个微网间有共享的装置，则由这些微网形成的网路称为分散

网(Scatternet)

蓝牙装置使用分时双工(TDD)*作传输。piconet是主从式使用TDD

方式交互传输。主装置是使用偶数时槽做传输，而从装置是使用奇数

时槽做传输。

83.叠牙无线电层协定

,登牙的无线电层(Bluetoothradiolayer)和许多其他的

无线网路协议一样使用免执照的ISM频带;在大部分的

地区中，欧牙使用的频率范围为2.400至2.4825GHz,并

且将这段器围分成79个，每个带宽为1MHz的频道。

•蓝牙采纳FHSS(FrequencyHoppingSpreadSpectrum),于

79(?)频道，每一频超宽为1MHZ;蒋时间切成一段一段

的时槽；每换一时槽即换一频道.每一个时槽的长度为

625Us6其跳频速率为1600(=1000000微秒/625微秒)

hops/sec=

•注意：在”呼叫(page)"和”查询(query)”状态下，切换时槽(频道)

的速率为3200次/sec；

,盛牙调变方式采用高斯频移键控(GaussianFrequency

ShiftKeying,GFSK)调变。

84.跳频

•蓝牙中跳频目的：

•提供了抵抗干扰与多重路径效应*

•提供给在不同微网内装置［co-located］的多重存取形式

・依主装置的(48位)蓝牙装置地址(BD_ADDR)与频

率由79［在法国为23］实体信道(每个通道带宽为

1MHz)乘决定一虚拟随机跳频序列(pseudo-

randomhoppingsequence)。微网内依此跳跃序

列(hoppingsequence)切换通道。由主装置与从

装置可能有相位差(偏移量)，须先同步化。

85.蓝牙分时双工

,町荷筱斯芬成舟槽(timeslots)，每一个时槽(625〃s)相当于一个调频

的(RF)跳跃(hop)5HOPrate=1600hops/s=

,微网(Piconet)：

•通讯技术：蓝牙设备使用分时双工(TDD)机制

•存取技术：采用TDMA

•FH-TDD-TDMA

•piconet为主从式、使用TDD方式(scheme)交互传输=

•下传(downlink)'［master^slave］；

•上传(uplink):［slave》master］

•主装置是度用偶数时槽做传输而从装置是使用奇数时槽做传输

•多时槽(使用同一频道)可上传/T传但要交互出现

•(大量资料要传时)减少(gap)时槽浪费，增加传输速率

86.蓝牙的基频层协定

传

送

语

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87.错误检查

•蓦才出候用工时错误检查机制，分别是比率

1/3的错误校正码(1/3Rateforwarderror

correction)、比率2/3的错误校正码_(2/q.R?te、

forwarderrorcorrection),并且以自动重送请求

(AutomaticRepeatreQuest,ARQ)来确保资料

能在发生错误时能够再次被传输。

•比率1/3的错误校正码是将同样的资料传送三份，再

用多数投票(Majorityvoting)的方法来决定每个位

正确的值:

,比率2/3的错误校正码是利用汉明码(Hammingcode)

的概念，可以校正单一的位错误，或是检查出雨个位

错误的情形。

88.自动重送请求(ARQ)方案

―金否(Errordet—ution)—|=J白勺士也与贝II至U至白i发：

[URUJ、至昔白勺率寸旬..

■_l_t£J(F*ositix/enukco\/\zIedwmriect)——白勺ztt±L々文工力

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f-血彳电泅U山q至昔G昊白勺圭d旬i.目白勺土也尸1个纭6且g

弄屋以乐分班里1企“七击寸d一

89.蓝牙封包格式

•访|可代码(Accesscode)-用于时间的同步(timesynchroni叁ion)、偏差量补俸

(offsetcompensation)o传呼(paging)与询问(inquiry)。无前导码(preamble)为

68位；有林哥3为72位

•标头(Header)-用来辨别封包种类(packettype)和携带协议控制信息(protocol

controlinformation)o

•承载心doad)-假如存在，则包含用户语音或数据，而在多数情况下，包含

承载标头(payloadheader)0

•标头及承载是选项(option)

90.访问代码AccessCode

.翳㈱相鄙■图钞踹谴醯嗯霆幽粉低

,腰唱n蟒螺睛牌标施微装

-翅童船叁戮船爱酷礴孤舒装置想要查询附近是否有其

•查询访问代码(GeneralInquiryAccessCode,GIAC):查询所有的装置

•蕾鎏喜询访问代码(DedicatedInquiryAccessCode,DIAC)：查询某一特定种^

•蓝牙装置会以自己目前状态判断收到的访问代码

•装置已连结-通道访问代码(CAC)

•装置在建立微网的过程”装置访问代码(DAC)或询问访问代码

(IAC)

91.访问代码(AccessCodes)格式

,访问代码内含前导码(Preamble)、同步字符(Syncword)以及后缀

(Trailer)前导相和后缀的布用却是做为DC补鹿(Decompensation),前

导码是依据同步字符的第一个LSB位来决定其值。64位的同步您^sync_

word)是由BCHcode、LAP(LowerAddressPart)与Barkercode二个部分运

算而成。

•前符(导)码(Preamble)-用于DC的补偿(DC

compensation?)

・若同步字(Syncword)中的LSB位为0，前符码为0101

•若同步字(Syncword)中的LSB位为1，前符码为1010

•同步字(Syncword)-64位今使主从同步化。

•标尾(Trailer)—用于DC的补偿(DCcompensation?)

•若同步字(Syncword)中的MSB位为1＞前符码为0101

・若同步字(Syncword)中的MSB位为0，前符码为1010

•标头码共有18个位。以下是标头各橄位所代表的意义：

,醯疆麟罐涔微榔镯RAM_Addr)代表的是主

•流量(Flow)是在使用异步无速接传输时用来控制流量：

•代表的是这个封包的种凝以及这个封包使

­空2尔瑞告知传送端8IB

用。

•序列号码(SEQuenceNumber,SEQN)是在接收端收到封包时用

购断这个封包是否是重复的封包：

,悌头错误鱼杳(HeaderErrorCheck,HEC)用来检查标头在传送

的过程中是否发生错误。

•负载用于记资料，总共分为三个部分：标头、

主体(Body)、CRC(CycleRedundancyCheck)

检查码。标头代表负载的资料种单时槽封包

和多时槽封包负载内的标头大小分别是8位和16

位。主体代表的是资料的内容。传送端送出封包

前会计算出负载的标头和主体的CRC数值，并将

他加到负载中。接收端收到封包以后以同样的方

式算出CRC数值，再和收到的CRC检查码比较，

就可以判断封包是否错误。

92.状态(states)

,新增从属(slaves)时的七个暂时的(Interim)子状态

・1.询问(Inquiry)-主装置发出询问，找寻范围内装置的身

份

•2.询问扫瞄(Inquiryscan)-装置倾听询问

•3.迦司响应(Inquiryresponse)-发出询问的装置收到询问

响应

・4.传呼(Page)-主装置发出传呼(page"由主装置启动)

•5.传呼扫瞄(Pagesc则卷算倾听是否有属自己DAC

[deviceaccesscode]的传呼(page)

・翥^噩懦曲鞫牌■蠲收到一个

徐晶翳哥(Slaveresponse)-从属装置响应来自于主

93.联机后的各种状态

•在进入速线状态后，从装置有四种模式可以选择:

•主动模式：主装置和从装置传递资料的一般模式，在

这个模式下，主装置要定期地传送同步讯息来维持与

其他从装置的同步。

•监听模式：从装置只有在某些特定的时槽时才醒来监

听主装置的讯号，但仍然保有和主装置同样的跳频序

列。

•保持模式：从装置进入保持模式以后将不支持异步无

定向的传输，但仍可加入其他微网，进行上述与主装

置建线的传输。

•休眠模式：从装置不参与任何微网内的传输，但仍是

微网的一员，而且与微网仍保持同步U

第五章移动计算

94.相关移动计算的定义

>利用移动终端通过无线和圈定网络与远程服务器交换数

据的分布计算环境称其为移动计算

>移动计算是指使人们能够在任何时间和任何地点进行工

作的技术和设备……移动计算的关键是确保人们不论在

任何地方、任何时间都可以工作，能够为他们提供一个

无处不在的移动计算环境

>移动计算指“网络中在一个节点开始的计算可移动到其

它节点继续执行”的方法

移动计算狭义的定义可认为是：使用便携终端在流动中进行信息处理。这里

所说的便携终端通常指体积小、重量轻、集成度高的移动设备。

95.存在两种意义上的移动：

代码的移动、设备的移动

共同点：在移动环境访问数据或者进行信息处理，用户能够“在任何

时间和任何地点”进行信息访问或/和处理。

96.移动计算的三个要素：移动终端、无线通信、信息交互

97.移动计算的历史发展

•计算模型的四个阶段

>集中计算(Centralizedcomputing)

>分布式计算(Distributedcomputing)

>移动计算(Mobilecomputing)

>普适计算(Ubiquitous/PervasiveComputing)

98.移动计算的基本特点

■有限的带宽一蜂窝通信余统波特率9.6Kbp$,1MT-

2000144KbpsJi]EDGE300Kbps,述述低于固定网

络中的铜缆或光纤通信的速率。

■移动性一必须迨应不同地点的连接请求，并旦经•常

左移动时要求保持连接；在不同服务器覆盖花围之

间移动，越区切换比较常见。

■可靠性一由于其便携性和工作环境，可靠性更低，

更家易受到干扰而出现网络故障。可能长时间地域

网络新接，一些假设条件不同于传统的分布系统。

移动计算装置也有一些潜在的不安全因素，如碰撞、

磁场干扰、易于遗失和失密等。

■安全性

■与住置相关一应用程序可能与住置相关，移动导致核置的不

新变换。

■有限的电源能力一通过蓄电池供电，但求量非售有限，一般

只能维持2〜5个小时，而计算密集型程序能嫁耗更大。

■频繁新接性一移动计算凯在移动过程中，一般不