第01课 短距离无限通信技术发展趋势

短距离无线通信第一课：课程简介本科程的主要内容短距离无线通信无线通信概述无线通信基础知识网络通信基础知识常用短距离无线通信协议介绍蓝牙网络原理无线局域网络网络原理无线传感器网络协议无线通信概述无线通信发展历史1896年，Marconi使用high-powertransmitter，

以长波(波长>>1kmwavelength)收送

Morsecode。（1909获得诺贝尔奖）第一次世界大战，通信技术在监听科技

(intercepttechnology)、密码学(cryptography)等影响当今无线通信的领域得到发展。1915年，NewYork与

SanFrancisco之间完成Wirelessvoicetransmission。1920年，Marconi发现短波传输(wavelength<100m)，是更有效率的传输方式。无线通信发展历史1921年，底特律第一个使用广播分派系统。1934年，TheFCCorFederalCommunicationsCommission在美国成立。双向警用通信系统开始在美国广泛使用。1940年，MOTOROLA生产了第一个AM

双向无线手持设备（Handie-Talkie），2.3kg，1.6-4.8km1942年，MOTOROLA设计了第一个

FM双向可移动无线设备（Walkie-Talkie），16kg，16~32km1946年，美国25个主要城市开始开始使用RF(RadioFrequency)頻寬120kHz以半双工方式提供Mobiletelephoneservice(MTS)。1947年，AT&T向FCC建议扩大容许频率范围，同年，晶体管诞生了晶体管与电子管相比的优越性晶体管的构件是没有消耗的。无论多么优良的电子管，都将因阴极

原子的变化和慢性漏气而逐渐劣化。由于技术上的原因，晶体管制

作之初也存在同样的问题。随着材料制作上的进步以及多方面的改

善，晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍，称得起永久性器件的美名。晶体管消耗电子极少，仅为电子管的十分之一或几十分之一。它不像电子管那样需要加热灯丝以产生自由电子。一台晶体管收音机只要几节干电池就可以半年一年地听下去，这对电子管收音机来说，是难以做到的。晶体管不需预热，一开机就工作。例如，晶体管收音机一开就响，晶体管电视机一开就很快出现画面。电子管设备就做不到这一点,开机后，非得等一会儿才听得到声音，看得到画面。显然，在军事、测量、记录等方面，晶体管是非常有优势的。晶体管结实可靠，比电子管可靠100倍，耐冲击、耐振动，这都是电子管所无法比拟的。另外，晶体管的体积只有电子管的十分之一到百分之一，放热很少，可用于设计小型、复杂、可靠的电路。晶体管的制造工艺虽然精密，但工序简便，有利于提高元器件的安装密度。

无线通信发展历史1955年，FM的信道间隔由120KHz减小到30KHz1956年，FCC分配的带宽总共只能支持44个信道。1964年，ImprovedMTS可以自动搜索频道，全双工因为FCC频率限制，直到1976年纽约只有545用户，3700个用户等待加入；在美国全国有44000个用户，20000个用户等待加入。怎么办？无线通信发展历史信号随距离快速衰落：障碍物越密，衰落越快1968年，AT&TproposedthecellularconcepttotheFCC(FederalCommunicationsCommission)。该方法的主要原理是通过频率复用来增加系统容量图1-5大区覆盖与小区覆盖(a)大区覆盖；(b)小区覆盖无线通信发展历史每个低发射塔只覆盖一小块区域低发射功率、切换、复用和小区分割蜂窝系统的频率再用无线通信发展历史蜂窝系统将通信区域分割后带来了移动管理的复杂问题。移动性管理包括两个方面：即位置管理及切换（Handoff）管理。位置管理实际包含两个步骤，即位置登记（更新）及呼叫提供（Delivery）。前者要求用户的移动终端周期地向网络提交新的接入点，让网络对用户进行验证及数据库位置更新，后者应完成数据库检索及终端的寻呼。无线通信发展历史1982年，theEuropeanGlobalSystemforMobileCommunications(GSM)wasestablished。1994年，引進IS-95code-divisionmultipleaccess(CDMA)技術，当时约有1600万蜂窝电话在使用中。最终，基于CDMA的3G无线体统把声音和数据通信集合到了一起。无线通信发展历史发展趋势数据业务（P2P）超过语音业务—〉宽带无线通信.随着无线通信模块规模越来越小—〉无线通信普及应用为了增加系统容量，延长工作时间，网络向微蜂窝（microcell）甚至（piconet）发展。较之长距离的无线与移动通信网络技术，短距离无线与移动通信网络技术以牺牲通信距离为代价，为用户提供更高的数据传输速率（高达几十上百兆比特每秒）、更低的成本（无需支付通信费用或频谱使用费）和更大的通信范围（不受基站等通信基础设施的限制）免费频段（ISMband）工业医学用频段（Theindustrial,scientificandmedical(ISM)radiobands)

TheISMbandsdefinedbytheITU-Rare(bandsinitalicsaresubjecttolocalacceptance):6.765–6.795

MHz(centrefrequency6.780MHz)13.553–13.567MHz(centrefrequency13.560MHz)26.957–27.283MHz(centrefrequency27.120MHz)40.66–40.70MHz(centrefrequency40.68MHz)433.05–434.79MHz(centrefrequency433.92MHz)inRegion1

902–928MHz(centrefrequency915MHz)inRegion2

2.400–2.500GHz(centrefrequency2.450GHz)

（最常用频段）5.725–5.875GHz(centrefrequency5.800GHz)24–24.25GHz(centrefrequency24.125GHz)61–61.5GHz(centrefrequency61.25GHz)122–123GHz(centrefrequency122.5GHz)244–246GHz(ce