江苏省自考12580无线通信技术高频考点重点

12580无线通信技术高频考点·重点汇总·划书笔记指定教材：《无线网络技术——原理、应用与实验》（第4版），金光、江先亮编著，清华大学出版社，2020年课程结构：第一章从计算机网络到无线网络第二章无线通信和网络仿真技术基础第三章无线局域网第四章无线城域网和蜂窝移动通信第五章卫星网络和空天信息网络第七章无线传感器网络第八章无线个域网第九章物联网能力层次比例：识记30%，领会40%，简单应用20%，综合应用10%难度比例：易:较易:较难:难=2:4:3:1题型：单项选择题、判断改错题、简答题、综合题课程重点：无线局域网、蜂窝通信网络、卫星网络、无线个域网技术课程难点：WiFi技术演进；蜂窝移动通信网络演进（2G到5G）第一章从计算机网络到无线网络一、学习目的与要求了解无线通信网络基础知识，掌握无线通信简史和无线网络分类。二、核心知识点（一）无线通信和无线网络简史【识记】★★1901年，英国人马可尼完成了从英国西南到加拿大纽芬兰的无线电通信试验，标志着无线通信的诞生。★★1997年，IEEE发布了IEEE802.11无线局域网标准（Wi-Fi），开启了无线局域网时代。★★2019年，第五代移动通信（5G）在我国和其他国家陆续开始商用，标志着万物互联时代的到来。★★2020年，我国北斗卫星基本发射完毕，建成北斗三号卫星导航系统，为全球提供导航定位和短报文通信服务。（二）无线网络的分类【识记】★★无线网络按覆盖范围分为四种类型：①无线个域网（WPAN）——覆盖范围约10m以内，如蓝牙、ZigBee、UWB；②无线局域网（WLAN）——覆盖范围100m级，如Wi-Fi；③无线城域网（WMAN）——覆盖范围数千米到数十千米，如WiMAX；④无线广域网（WWAN）——覆盖范围全球，如蜂窝移动通信（2G/3G/4G/5G）和卫星通信。【领会】★★根据不同应用目的，无线网络分为两大类：①接入网——用于终端接入互联网，如WLAN、蜂窝网络；②自组织网络（AdHoc）——无固定基础设施，节点自组织组网，如无线传感器网络、Mesh网络。三、本章重点与难点【本章重点】无线通信和无线网络的历史发展。【本章难点】无线网络的分类。第二章无线通信和网络仿真技术基础一、学习目的与要求了解和掌握无线通信基础知识：无线电频谱、传输介质和方式、损耗和衰落、复用和多址、天线、MIMO等。二、核心知识点（一）无线电频谱【识记】★★无线电频谱的6个特点：①有限性——频谱资源不可再生；②排他性——同一频段同一地点不能被多个用户同时使用；③复用性——通过频率复用技术可提高利用率；④非消耗性——使用不会消耗；⑤传播无国界——具有国际共享属性；⑥易受干扰。【领会】★★ISM频段（工业、科学、医疗频段）是各国免许可使用的频段，主要包括2.4GHz（全球通用）、5GHz（部分国家）、Sub-1GHz（各国不同）等。我国2.4GHz频段为2.4-2.4835GHz。（二）无线传输介质和方式【识记】★★红外线可分为3部分：近红外线（波长0.75～1.5μm）、中红外线（波长1.5～6μm）、远红外线（波长6～1000μm）。红外通信方向性强、不能穿墙，适合短距离点对点通信。【领会】★★微波传输的主要损耗源于衰减（自由空间路径损耗），频率越高衰减越大。微波通信分为地面微波（视距传输，需中继站）和卫星微波。（三）损耗和衰落【识记】★★无线通信中的损耗主要包括6个方面：①自由空间路径损耗；②大气吸收损耗；③雨雾衰减；④多径衰落；⑤阴影衰落（遮挡）；⑥多普勒频移。★★4种噪声类型：①热噪声（约翰逊噪声）；②互调噪声；③串扰；④脉冲噪声。★★平面衰落（平坦衰落）指收到信号的所有频率成分同时按相同比例波动，即信号带宽小于信道相干带宽。【领会】★★3种多径传播机制：①反射——信号遇到比波长大得多的物体表面反射；②绕射（衍射）——信号遇到障碍物边缘发生弯曲；③散射——信号遇到粗糙表面或小物体向多个方向散开。（四）调制【识记】★★脉冲调制的5种方式：①脉冲幅度调制（PAM）；②脉冲宽度调制（PWM/PDM）；③脉冲位置调制（PPM）；④脉冲频率调制（PFM）；⑤脉冲编码调制（PCM）。【领会】★★QAM（正交幅度调制）信号有两个相同频率的载波，但相位相差90°（1/4周期），分别称I（同相）和Q（正交）信号，可分别表示成正弦波和余弦波。QAM同时调制幅度和相位，频谱效率高，WiFi和LTE广泛使用，如16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM。（五）扩频【领会】★★跳频扩频（FHSS）是用一定的扩频码序列进行选择的多频率频移键控调制，使载波频率不断跳变。收发双方按相同跳频序列同步跳频，具有抗干扰、抗截获能力。蓝牙使用FHSS。（六）复用和多址【识记】★★多址通信方式有：①频分多址（FDMA）——不同用户占用不同频段；②时分多址（TDMA）——不同用户占用同一频段的不同时隙；③码分多址（CDMA）——不同用户使用不同正交编码，同一时间同一频率通信；④空分多址（SDMA）——利用空间方向区分用户。★★TDMA中各用户占用同一频带的不同时间，符合时域的正交条件。★★NOMA（非正交多址接入）是5G通信应用的新技术方案，在功率域实现多用户复用，提高频谱效率和连接数。【领会】★★正交频分复用（OFDM）将高速数据流分成多个低速子流，在多个正交子载波上并行传输，抗多径能力强；正交频分多址（OFDMA）是OFDM的多用户版本，将子载波组分配给不同用户，WiFi6和5G使用。（七）天线【识记】★★天线分类：按用途分通信天线、广播天线、雷达天线等；按工作频段分长波、中波、短波、微波天线；按方向性分全向天线和定向天线；按外形分线状天线、面状天线、阵列天线。★★回波损耗是天线接头处的反射与入射功率之比，反映了天线的匹配特性，回波损耗越大匹配越好。【领会】★★分集技术两个特点：①通过多个独立衰落路径传输相同信息；②在接收端合并多路信号以降低衰落影响。分集类型包括空间分集、频率分集、时间分集、极化分集。★★波束赋形指根据系统性能指标，形成对基带（中频）信号的最佳组合或分配，通过调整天线阵列各阵元的相位和幅度，使信号能量集中指向目标方向。（八）MIMO【识记】★★MIMO（多输入多输出）指在发送端和接收端都使用多根天线，利用空间维度提高信道容量和可靠性的技术。【领会】★★MIMO的四种关键技术：①空间分集——多天线收发相同数据提高可靠性；②空间复用——多天线并行传输不同数据流提高速率；③波束赋形——定向发送提高信噪比；④空时编码——在时间和空间两维编码。【简单应用】★★MIMO利用了时间、频率和空间3种分集技术，有效增强了对噪声、干扰和多径的容忍，将多径从不利因素转化为有利因素。（九）认知无线电【识记】★★CR（认知无线电）的目标是提高频谱利用率，通过感知周围无线环境，动态利用空闲频谱（频谱空洞），在不影响授权用户的前提下进行通信。三、本章重点与难点【本章重点】无线电频谱；传输介质和方式；损耗和衰落；复用和多址；天线。【本章难点】MIMO的技术原理。第三章无线局域网一、学习目的与要求了解无线局域网工作特点、拓扑结构和应用场景，掌握WLAN标准演进中关键技术改进。二、核心知识点（一）无线局域网概述【识记】★★WLAN领域主要有两个标准：IEEE802.11标准（Wi-Fi）和ETSI的HiperLAN标准。★★根据业务类型，WLAN可分为无连接（数据报）和面向连接（虚电路）两类。【领会】★★无线局域网的4个优点：①移动性——支持终端移动中通信；②灵活性——无需布线，部署方便；③可扩展性——增加终端方便；④成本低——节省布线成本。【简单应用】★★WLAN主要有3种应用：①WLAN接入——终端通过AP接入互联网；②无线网络互联——多个局域网无线互联；③定位——利用Wi-Fi信号进行室内定位。（二）WLAN组成、拓扑结构与服务【识记】★★组成WLAN的4个部分：①站点（STA）——终端设备；②接入点（AP）——提供无线接入；③分布式系统（DS）——连接多个AP的骨干网络；④无线介质（WM）——射频信道。★★WLAN拓扑结构：物理拓扑分单小区和多小区；逻辑拓扑分BSS和ESS；控制方式分集中式和分布式；与外网连接性分独立式和基础设施式。★★DS提供的服务称为分布式系统服务（DSS），包括关联、重关联、去关联、分发、集成等。【领会】★★无线接入点（AP）类似于移动通信网络的基站（BS），常处于BSA（基本服务区域）中心，固定不动。★★分布对等式网络是独立BSS（IBSS，AdHoc模式），任意站之间可直接通信而无须依赖AP转接。★★ESA（扩展服务区域）是多个BSA通过DS连接形成的扩展区域，范围可达数千米。（三）IEEE802.11协议技术标准【识记】★★2018年WiFi联盟宣布将IEEE802.11ax更名为WiFi6，802.11ac更名为WiFi5；802.11n传输速率最高600Mb/s。★★802.11ac支持20/40/80/160MHz带宽模式，最高支持8×8MIMO天线架构，引入256QAM调制，每个符号承载8bit数据。★★WiFi6最大传输速率理论值可达9.6Gb/s，首次将已用于4G/5G的OFDMA引入无线局域网标准，定义了1024QAM，每个符号传输10bit数据。【领会】★★IEEE802.3（以太网）采用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测），而IEEE802.11采用CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免），因为无线设备难以同时收发无法检测冲突。★★WiFi6（802.11ax）技术特点：①OFDMA正交频分多址；②上行MU-MIMO；③1024QAM高阶调制；④BSS着色机制减少同频干扰；⑤TWT目标唤醒时间降低功耗；⑥WPA3安全增强。（四）WLAN应用【综合应用】★★无线局域网主要应用领域：企业办公、家庭上网、公共场所（机场、酒店、校园）、工业无线、智慧医疗、智慧城市、物联网接入等。三、本章重点与难点【本章重点】WLAN基本原理、组网结构、WiFi应用场景。【本章难点】WiFi新标准在频段利用和关键技术方面的改进。第四章无线城域网和蜂窝移动通信一、学习目的与要求了解无线城域网和蜂窝移动通信演进发展、技术原理、协议体系和市场应用，掌握4G和5G关键技术。二、核心知识点（一）IEEE802.16（WiMAX）标准【识记】★★IEEE主导的802.16标准也称WiMAX（全球微波互联接入），802.16m成为ITU的IMT-Advanced技术标准，适于4G网络。【领会】★★802.16初期标准工作在10～63GHz频段，要求基站和终端是视距链路，后续版本扩展到Sub-11GHz支持非视距。【简单应用】★★WiMAX的4种应用场景：①固定宽带无线接入；②游牧式宽带接入；③便携式宽带接入；④全移动宽带接入。（二）2G和3G技术【识记】★★GSM是2G蜂窝通信的代表技术，采用TDMA和FDMA结合，工作在900/1800MHz频段。★★ITU在2000年确定的三大3G技术标准：WCDMA（欧洲）、CDMA2000（美国）、TD-SCDMA（中国主导）。★★TD-SCDMA是由我国大唐电信主导提出的3G国际标准，采用TDD双工方式和智能天线技术。【领会】★★相比模拟移动通信，GSM具有7项特点：①数字化；②频谱效率高；③安全性好；④容量大；⑤可提供数据业务；⑥漫游能力强；⑦终端小型化。（三）4G/LTE技术【识记】★★ITU要求4G传输速率达到100Mb/s或更高；LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced被确定为4G标准。LTE上行使用SC-FDMA、下行使用OFDMA，自适应使用QPSK、16QAM和64QAM调制。★★LTE-Advanced是LTE的增强，完全兼容LTE，采用载波聚合、增强MIMO、中继等技术。【领会】★★LTE的10项技术细节：①OFDMA/SC-FDMA；②MIMO；③扁平化架构；④全IP网络；⑤灵活带宽（1.4-20MHz）；⑥FDD/TDD双工；⑦低时延；⑧自组织网络（SON）；⑨MBMS多媒体广播；⑩VoLTE。★★LTE-Advanced的6项主要技术：①载波聚合（CA）；②增强MIMO（下行8×8、上行4×4）；③中继（Relay）；④协同多点传输（CoMP）；⑤异构网络（HetNet）；⑥增强小区间干扰协调。（四）5G技术【识记】★★5G频段分两部分：Sub-6GHz（低频段，最大信道带宽100MHz，覆盖广）和毫米波（高频段，最大信道带宽400MHz，速率高但覆盖弱）。毫米波频率30～300GHz，传播损耗大、穿透能力弱，但带宽大、速率高。★★5G固定架构沿用4G，包括时长10ms的无线帧和1ms的子帧；4G核心网设备称为ATCA；5G实现端到端网络切片的关键是NFV（网络功能虚拟化）。★★5G选用LDPC（低密度奇偶校验码）对数据信道编码，选择Polar（极化码）对广播和控制信道编码。【领会】★★5G基站分4类：①宏基站——广覆盖；②微基站——补盲补热；③皮基站——室内覆盖；④飞基站——家庭/企业。★★5G关键技术：大规模MIMO、毫米波通信、网络切片、边缘计算（MEC）、波束赋形、D2D通信、NFV/SDN、超密集组网。★★WiFi6和5G性能对比：WiFi6速率9.6Gbps、5G速率20Gbps；WiFi6覆盖百米级、5G宏基站覆盖千米级；WiFi6工作在免授权频段、5G工作在授权频段。【综合应用】★★5G三大应用场景：①eMBB（增强移动宽带）——高速率应用如4K/8K视频、VR/AR；②uRLLC（超可靠低时延通信）——低时延高可靠如自动驾驶、远程手术、工业控制；③mMTC（海量机器类通信）——大连接如智慧城市、智能抄表。★★5G应用领域涉及9个行业：媒体直播、智慧物流、智能制造、视频安防、智慧医疗、智慧教育、智慧交通、智慧能源、智慧金融。（五）6G技术展望【领会】★★6G面临的技术挑战：太赫兹通信、空天地海一体化网络、AI原生网络、全息通信、通信感知一体化、智能超表面（RIS）、量子通信等。三、本章重点与难点【本章重点】蜂窝通信网络覆盖、技术特点和应用场景。【本章难点】4G和5G组网结构、关键技术和性能指标。第五章卫星网络和空天信息网络一、学习目的与要求了解卫星网络特点、结构、原理、体制、关键技术和应用，掌握北斗系统组成、特点及服务类型。二、核心知识点（一）卫星网络概述【识记】★★卫星通信指利用人造卫星作为中继站，转发两个或多个地面站之间的无线电信号。1957年苏联成功发射人类第一颗人造地球卫星（斯普特尼克1号）。★★地球静止轨道（GEO）卫星通信系统在地球高纬度地区通信效果不好（仰角过小）。★★卫星星座3类基本拓扑结构：①星型拓扑；②网状拓扑；③混合拓扑。卫星网络两种组网方式：天星地网和天基网络。【领会】★★卫星网络通信6个特点：①覆盖范围大；②通信距离远成本与距离无关；③广播能力强；④信道容量大；⑤不受地理条件限制；⑥建设速度快。技术限制：①传播时延大（GEO约250ms）；②雨衰影响；③卫星寿命有限；④发射成本高；⑤存在星蚀和日凌中断。（二）卫星网络原理【识记】★★低轨卫星（LEO）信号传播时延短，单跳时延10～40ms，支持多跳通信，链路损耗小。卫星通信系统分为空间段和地面段两部分；通常包括通信分系统、控制分系统、电源分系统和温控分系统4个分系统。★★从发信地面站到卫星称上行链路，从卫星到收信地面站称下行链路。MEO和LEO卫星通过轨间链路（ISL）通信；地面网关与覆盖它的LEO卫星之间通过用户数据链路连接。【领会】★★卫星通信中使用CDMA具较强抗干扰能力，有一定保密性，改变地址较灵活。与卫星TCP/IP相比，传统地面有线网络中的时延和误码率较低。（三）典型卫星网络系统【识记】★★铱星移动通信系统共发射88颗低轨卫星，由66颗卫星组成星座（另有备份），轨道高733～785km，采用极轨道，支持全球个人卫星通信。★★Inmarsat（国际海事卫星组织）系统包括一个GEO卫星星座，使用12颗GEO卫星，卫星距离地面约35400公里，主要提供海事、航空和陆地移动通信服务。（四）卫星网络应用【识记】★★GPS（全球定位系统）空间部分由24颗工作卫星组成，位于距地表20200km上空，均匀分布于6个轨道面（每个轨道面4颗），提供全球定位、导航和授时服务。（五）北斗卫星导航系统【识记】★★我国于2020年全面建成北斗三号系统。北斗系统由三部分组成：①空间段——GEO+IGSO+MEO三种轨道卫星组成混合星座；②地面段——主控站、注入站、监测站；③用户段——各类北斗终端。★★北斗三号采用有源定位和无源定位两种体制，是世界上首个具备短报文通信功能的卫星导航系统。【领会】★★北斗系统三项特点：①三种轨道混合星座——GEO提供区域增强、IGSO增强亚太覆盖、MEO实现全球覆盖；②有源与无源结合——无源定位与GPS类似，有源定位支持短报文通信；③导航与通信一体化——具备位置报告和短报文通信能力。★★北斗系统服务：全球用户提供定位导航授时、全球短报文通信、国际搜救服务；中国及周边地区用户提供精密单点定位、星基增强、区域短报文通信服务。【综合应用】★★北斗系统应用领域：交通运输（车辆监控、船舶导航）、农林渔业（农机自动驾驶、渔船监控）、气象测报、水文监测、通信授时、电力调度（时间同步）、救灾减灾（短报文求救）、公共安全等。（六）空天信息网络【识记】★★星链（Starlink）计划2027年底之前在3个不同高度轨道上部署近12000颗卫星，组建低轨卫星群，为全球提供高速互联网接入服务。三、本章重点与难点【本章重点】卫星网络概念、特点、原理体制、关键技术和应用。【本章难点】北斗系统组成、特点和服务类型。第七章无线传感器网络一、学习目的与要求了解WSN特点和体系结构，掌握WSN三种功能及对应三项信息技术。二、核心知识点（一）传感器技术简介【识记】★★WSN是物联网的核心技术之一。传感器按工作原理分电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式等；按用途分温度、压力、流量、位移传感器等；按制作工艺分MEMS传感器、集成传感器等；按构成分物性型和结构型。（二）WSN概述【识记】★★WSN首先具有AdHoc网络的自组织性，此外还有7个特点：①节点数量大密度高；②资源受限；③多跳路由；④动态拓扑；⑤以数据为中心；⑥应用相关；⑦无人值守。（三）WSN体系结构【识记】★★传感器、感知对象和用户是WSN三要素；无线网络是传感器之间、传感器与用户之间的通信路径。★★WSN宏观系统架构包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。传感器节点由传感模块（数据采集）、计算模块（数据处理）、存储模块（数据存储）、通信模块（数据传输）、电源模块（供电）和嵌入式软件组成。【领会】★★WSN涉及数据采集、处理和传输3种功能，对应现代信息技术中的传感器技术、计算机技术和通信技术。（四）WSN协议分析【识记】★★WSN通信协议分5层：①物理层——信号调制解调和无线收发；②数据链路层——数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制；③网络层——路由生成与选择；④传输层——数据流传输控制及与互联网连接；⑤应用层——基于监测任务的应用软件。（五）WSN应用【简单应用】★★WSN应用领域：军事（战场监测）、环境监测（森林火灾、洪水）、医疗健康（生理监测）、智能家居、工业监控、智能交通、智慧农业等。（六）水声通信和水下无线声音传感器网络【识记】★★中高频无线电波在水下仅能传播50～120cm；低频长波无线电波在水下可传播6～8m；30～300Hz超低频电磁波可传播100多米但需大尺寸接收天线。声波在水中传播速度约1500m/s，每千米时延约0.67s，是水下通信的主要方式。★★水下无线声音传感器网络协议物理层主要负责数字化调制与解调。三、本章重点与难点【本章重点】WSN特点；传感器节点组成。【本章难点】WSN三种功能对应三项信息技术。第八章无线个域网一、学习目的与要求了解WPAN分类和设备特点，掌握UWB、蓝牙和ZigBee等关键技术特点。二、核心知识点（一）WPAN概述【识记】★★WPAN（IEEE802.15）通信范围约在10m以内，设备有价格便宜、体积小、易操作和功耗低等优点。低速WPAN主要为近距离网络互联而设计，采用IEEE802.15.4标准。【领会】★★WPAN按传输速率分3类：①高速WPAN（HR-WPAN）——传输速率>100Mb/s，如802.15.3/UWB；②中速WPAN——如蓝牙；③低速WPAN（LR-WPAN）——传输速率<250kb/s，如802.15.4/ZigBee。（二）WPAN关键技术【识记】★★WPAN关键技术包括IrDA（红外）、UWB（超宽带）、HomeRF、蓝牙和ZigBee等。IrDA传输速率115.2kb/s；蓝牙工作于2.4GHz频段；ZigBee工作于2.4GHz频段，传输速率20～250kb/s。【领会】★★5种WPAN关键技术共同优势：低成本、低功耗、短距离、体积小、易操作。【简单应用】★★蓝牙主要应用场景：无线耳机/音箱、可穿戴设备、车载免提、智能家居控制、医疗设备、文件传输、Beacon室内定位等。（三）IEEE802.15标准【识记】★★IEEE802.15.4主要针对低速WPAN，以低功耗、低速率、低成本为目标，工作在ISM频段（868/915MHz/2.4GHz）。★★IEEE802.15.3针对高速WPAN制定MAC层和物理层规范，允许连接多达上百个设备，传输速率高，适合多媒体数据传输，有效距离较小。【领会】★★UWB技术7项特点：①系统结构简单；②高速率（Gb/s级）；③低功耗；④低成本；⑤抗多径能力强；⑥保密性好；⑦定位精度高（厘米级）。（四）WPAN协议【识记】★★蓝牙使用跳频技术（FHSS）；蓝牙4.0使用2MHz单信道频宽，可容纳40个信道（3个广播信道+37个数据信道）；从蓝牙4.0开始低功耗蓝牙（BLE）逐渐成为主流。BLE具备高可靠、低成本、高安全、不同厂商设备间互操作性强等特点。三、本章重点与难点【本章重点】WPAN分类和设备特点。【本章难点】UWB、蓝牙和ZigBee关键技术特点。第九章物联网一、学习目的与要求了解物联网概念、结构和支撑技术，以及RFID和NFC技术特点，比较RFID和NFC异同。二、核心知识点（一）物联网概述【识记】★★物联网指通过各种信息传感设备，按约定协议将物体信息接入网络，实时采集物体信息，实现物与物、物与人的信息交互，并有效识别、管理和控制。（二）物联网标准化、架构和中间件【识记】★★物联网相关标准及目标：IEEE802.15.4（低速WPAN物理层/MAC层）、IETF6LoWPAN/RPL/CoAP（IP化）、3GPPNB-IoT/eMTC（蜂窝物联网）、EPCGlobal（RFID编码）。一种简洁的物联网结构自底向上分为感知层、网络层、应用层。【领会】★★互联网和移动通信网络属于物联网网络层，RFID标签和智能终端属于物联网感知层。（三）物联网支撑技术【识记】★★电子不停车收费（ETC）系统采用RFID技术。一般RFID系统由标签、读写器和应用系统组成。NFC（近场通信）是在极短距离（10cm内）运行的高频（13.56MHz）无线通信技术，允许电子设备间非接触式点对点通信。【领会】★★RFID标签分类：按读写方式分只读标签和读写标签；按工作模式分主动式（有源）、被动式（无源）和半主动式；按工作频率分低频、高频、超高频、微波；按封装材质分纸质、塑料、玻璃、金属标签。【简单应用】★★RFID和NFC相同点：都工作在13.56MHz高频频段；都基于电磁感应原理；都用于短距离识别。不同点：①NFC距离更短（<10cmvsRFID可达数米）；②NFC增加了点对点通信功能；③NFC兼容多种RFID标准；④NFC支持卡模拟、读写器和点对点三种模式；⑤NFC更安全。（四）物联网操作系统【识记】★★物联网操作系统需满足6个技术要求：低功耗、轻量级、实时性、安全可靠、互联互通、可裁剪。【领会】★★物联网操作系统分类：①通用型嵌入式OS（Linux、Android）；②实时OS（FreeRTOS、RT-Thread）；③物联网专用OS（TinyOS、Contiki、HuaweiLiteOS、AliOSThings）。（五）低功耗广域物联网【识记】★★LoRaWAN网关发射功率100mW，城市密集环境覆盖2km左右，郊区超过10km。NB-IoT基于已有蜂窝网络，使用授权频段，只占用约180kHz传输带宽，可直接部署于GSM/LTE网络，成本低易升级。【领会】★★LoRaWAN由终端、网关（基站）、网络服务器和应用服务器4部分组成。三、本章重点与难点【本章重点】物联网结构；RFID系统组成；RFID标签分类。【本章难点】比较RFID和NFC的相同点和不同点。补充第一章无线通信基础精讲一、无线电波传播★无线电波频段划分：①甚低频VLF（3-30kHz）——潜艇通信；②低频LF（30-300kHz）——导航、授时；③中频MF（300kHz-3MHz）——AM广播；④高频HF（3-30MHz）——短波通信、远距离通信；⑤甚高频VHF（30-300MHz）——FM广播、电视、移动通信；⑥特高频UHF（300MHz-3GHz）——移动通信、WiFi、蓝牙；⑦超高频SHF（3-30GHz）——卫星通信、微波通信、5G；⑧极高频EHF（30-300GHz）——毫米波通信。★无线电波传播方式：①地波传播——沿地球表面传播，适用于中长波，传播距离远但衰减大；②天波传播——经电离层反射传播，适用于短波（HF），可实现数千公里通信，但受电离层变化影响；③视距传播——直线传播，适用于VHF以上频段，传播距离受地球曲率限制（d≈4.12(√h1+√h2)km）；④散射传播——利用对流层或电离层散射，用于超视距微波通信。★移动通信中的多径效应：无线电波经多条路径（直射、反射、散射、绕射）到达接收端，各路径信号相位不同造成叠加增强或抵消，导致接收信号幅度快速起伏（快衰落）。多径效应还导致时延扩展，引起码间干扰。★多普勒效应：移动台与基站之间存在相对运动时，接收信号频率发生偏移。f_d=v·f·cosθ/c，车速越快、频率越高，多普勒频移越大。导致接收信号频率色散（时间选择性衰落）。二、调制与多址技术★模拟调制：①调幅AM——载波幅度随基带信号变化，带宽2f_m，抗干扰差；②调频FM——载波频率随基带信号变化，带宽2(Δf+f_m)，抗干扰强但带宽大；③调相PM——载波相位随基带信号变化。★数字调制：①ASK幅移键控——载波幅度变化；②FSK频移键控——载波频率变化；③PSK相移键控——载波相位变化（BPSK、QPSK）；④QAM正交幅度调制——幅度和相位同时变化（16QAM、64QAM、256QAM），频谱效率高但抗噪性差。★多址技术：①FDMA频分多址——不同用户使用不同频率（1G）；②TDMA时分多址——不同用户使用不同时隙（2GGSM）；③CDMA码分多址——不同用户使用不同码字（3G）；④OFDMA正交频分多址——将子载波分配给不同用户（4GLTE）；⑤NOMA非正交多址——功率域复用（5G）。★扩频通信：将信号频谱扩展到远大于信息带宽的频带上传输。①直接序列扩频DSSS——用高速伪随机码与信号相乘扩频；②跳频扩频FHSS——载波频率按伪随机序列跳变。优点：抗干扰、抗多径、保密性好、可多址复用。补充第二章移动通信系统精讲一、蜂窝通信原理★蜂窝概念：将覆盖区域划分为多个小区（Cell），每个小区设一个基站，相邻小区使用不同频率，相隔一定距离的小区可重复使用频率（频率复用），大大提高频谱利用率。小区分裂可增加容量。★蜂窝组网关键技术：①频率复用——N=7（4/3频率复用模式常见）；②小区分裂——将大区分成更小小区增加容量；③越区切换——移动台从一个小区进入另一个小区时自动切换信道，硬切换（先断后连，GSM）和软切换（先连后断，CDMA）；④位置管理——位置登记和寻呼；⑤功率控制——远近效应（CDMA中尤为重要）。二、移动通信代际演进★1G（第一代）：模拟蜂窝通信，AMPS/TACS系统，FDMA，仅语音业务，容量小、质量差、无加密。★2G（第二代）：数字蜂窝通信，GSM（TDMA）和CDMA（IS-95），语音+低速数据（短信、GPRS/EDGE），频谱效率高、保密性好。GSM频段900/1800MHz，GPRS速率115kbps，EDGE速率384kbps。★3G（第三代）：CDMA技术为核心，WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA三大标准，支持高速数据（384kbps-2Mbps），可视频通话和移动互联网。中国标准TD-SCDMA由大唐电信提出。★4G（第四代）：LTE/LTE-Advanced，OFDMA+MIMO，全IP网络，峰值速率100Mbps（移动）-1Gbps（静止），支持高清视频、在线游戏等。TD-LTE和FDD-LTE两种制式。关键技术：OFDM、MIMO、载波聚合、高阶调制。★5G（第五代）：NR（NewRadio），关键技术包括大规模MIMO（64/128天线）、毫米波、超密集组网、网络切片、边缘计算。三大场景：eMBB增强移动宽带（10Gbps）、URLLC超低时延高可靠（1ms）、mMTC海量机器通信（100万/km²）。三、无线通信新技术★MIMO技术：多输入多输出，使用多根发射和接收天线。①空间分集——对抗衰落；②空间复用——并行传输多个数据流提高速率；③波束赋形——定向发射提高覆盖和降低干扰。4G/5G核心技术。★OFDM技术：正交频分复用，将高速数据流分成多个低速子流在正交子载波上并行传输。优点：抗码间干扰、频谱效率高、实现简单（FFT/IFFT）。是4G/5G/WiFi的物理层基础。★WiFi技术：IEEE802.11系列标准。802.11b/g/n工作在2.4GHz，802.11a/n/ac/ax工作在5GHz。WiFi6（802.11ax）支持OFDMA、MU-MIMO，速率达9.6Gbps。CSMA/CA介质访问控制。★蓝牙技术：短距离无线通信，工作在2.4GHzISM频段，跳频扩频，Class1传输距离100m，Class2为10m。蓝牙5.0速率2Mbps、距离300m。用于无线耳机、智能家居等。★LoRa技术：低功耗广域网（LPWAN）技术，工作在Sub-GHz频段，传输距离1-10km，速率低（0.3-50kbps），电池寿命可达10年。适用于物联网传感、智能抄表等低速率长距离场景。考点精讲第一章★★1901年，英国人马可尼完成了从英国西南到加拿大纽芬兰的无线电通信试验★★1997年，IEEE发布了IEEE802.11无线局域网标准★★2019年，第五代移动通信(5G)在我国和其他国家陆续开始商用★★2020年，我国北斗卫星基本发射完毕，建成北斗三号卫星导航系统。（四）无线网络的分类识记★★无线网络按覆盖范围分成的四种类型的名称。领会★★根据不同的应用目的，无线网络分成的两大类。（五）计算机网络和无线网络应用（本节内容不作考核要求）（六）计算机网络技术进展（本节内容不作考核要求）（七）相关标准化和权威组织（本节内容不作考核要求）（八）本书概要（本节内容不作考核要求）考点精讲第二章★★无线电频谱的6个特点。领会★★ISM频段的定义和各国使用的频段。（二）无线传输介质和方式识记★★红外线可分为3部分★★和其他传输系统一样，微波传输的主要损耗源于衰减。（三）损耗和衰落识记★★无线通信中的损耗主要包括6个方面的名称★★4种噪声类型的名称★★平面衰落指收到信号的所有频率成分同时按相同比例波动。领会★★3种多径传播机制。（四）调制识记★★脉冲调制的5种方式的名称。领会★★QAM信号有两个相同频率的载波，但相位相差90°(1/4周期)，分别称I和Q信号，可分别表示成正弦波和余弦波。（五）扩频领会★★跳频扩频是用一定的扩频码序列进行选择的多频率频移健控调制，使载波频率不断跳变。（六）复用和多址识记★★多址通信的方式有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）等★★TDMA中各用户占用同一频带的不同时间，符合时域的正交条件★★NOMA是5G通信应用的新技术方案。领会★★正交频分复用和正交频分多址的原理和区别。（七）天线识记★★天线分别按用途、工作频段、方向性和外形可分成的具体类型★★回波损耗是天线接头处的反射与入射功率之比，反映了天线的匹配特性。领会★★分集技术的两个特点★★分集技术包括的类型名称★★波束赋形指根据系统性能指标，形成对基带(中频)信号的最佳组合或分配。（八）MIMO识记★★MIMO的定义。领会★★MIMO的四种关键技术。简单应用★★MIMO利用了时间、频率和空间3种分集技术，有效增强了对噪声、干扰和多径的容忍。（九）认知无线电识记★★CR（认知无线电）的目标是提高频谱利用率。（十）可见光通信和激光通信（本节内容不作考核要求）（十一）无线充电（本节内容不作考核要求）（十二）网络仿真技术简介（本节内容不作考核要求）（十三）NS2和NS3基础知识和示例（本节内容不作考核要求）（十四）用NS2和NS3进行无线网络仿真（本节内容不作考核要求）（十五）构建无线网络仿真实验环境和无线信号测量实验（本节内容不作考核要求）考点精讲第三章★★WLAN领域主要有两个标准★★根据业务类型，WLAN可分为无连接和面向连接两类。领会★★无线局域网的4个优点。简单应用★★WLAN主要有3种应用，即WLAN接入、无线网络互联和定位。（二）无线局域网的组成、拓扑结构与服务识记★★组成WLAN的4个部分★★WLAN的拓扑结构分别根据物理拓扑、逻辑拓扑、控制方式、与外网的连接性等四方面分成哪些类型★★DS提供的服务称为分布式系统服务。领会★★无线接入点(AP)类似于移动通信网络的基站(BS)，常处于BSA中心，固定不动★★分布对等式网络是独立BSS，任意站之间可直接通信而无须依赖AP转接★★ESA是多个BSA通过DS连接形成的扩展区域，范围可达数千米。（三）IEEE802.11协议技术标准识记★★2018年，WiFi联盟宣布将IEEE802.11ax更名为WiFi6，将IEEE802.11ac更名为WiFi5；IEEE802.11n传输速率最高600Mb/s★★IEEE802.11ac可支持20/40/80/160MHz带宽模式，最高可支持8×8的MIM0天线架构★★IEEE802.1lac引入了256QAM调制，每个符号可承载8bit数据，WiFi6的最大传输速率理论值可达9.6Gb/s★★WiFi6首次将已用于4G/5G的OFDMA引入无线局域网标准★★IEEE802.11ax定义了更高阶的1024QAM，每个符号可传输10bit数据。领会★★IEEE802.3采用载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)机制，而IEEE802.11采用CSMA/CA★★IEEE802.11ax(WiFi6)标准的技术特点。（四）IEEE802.11测量及工具（本节内容不作考核要求）（五）其他无线局域网标准（本节内容不作考核要求）（六）无线局域网的应用综合应用★★了解无线局域网的主要应用领域。（七）无线局域网的仿真实验（本节内容不作考核要求）（八）无线局域网的实测实验（本节内容不作考核要求）★★无线局域网的基本原理、★★组网结构★★WiFi的应用场景，如企业、家庭、公共场所等。本章难点★★WiFi新标准在频段利用、关键技术等方面的技术改进★★以及这些改进对无线通信性能和覆盖范围的影响考点精讲第四章★★IEEE主导的IEEE802.16标准也称WiMAX★★IEEE802.16m成为ITU的IMT-Advanced技术标准，适于4G网络。领会★★IEEE802.16初期标准工作在10～63GHz频段，要求基站和终端是视距链路。简单应用★★WiMAX的4种应用场景。（二）蜂窝通信网络技术概述识记★★蜂窝移动通信系统将地理区域分割成许多蜂窝单元，即小区。（三）2G和3G技术识记★★GSM是2G蜂窝通信的代表技术★★ITU在2000年确定的三大技术标准的名称★★TD-SCDMA是由我国主导的3G标准。领会★★相比模拟移动通信，GSM具有7项特点。（四）4G/LTE技术识记★★ITU要求4G传输速率达到100Mb/s或更高★★ITU将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced确定为4G标准；LTE上行、下行均自适应使用QPSK、16QAM和64QAM等调制技术★★LTE-Advanced是LTE的增强，完全兼容LTE。领会★★LTE的具体技术细节（共10项）★★LTE-Advanced采用的主要技术（共6项）。（五）5G技术识记★★5G频段可分成的两部分频段的名称和带宽；5G确定的高频段毫米波频谱的大致范围★★5G固定架构沿用4G，包括时长10ms的无线帧和时长1ms的子帧★★4G的核心网设备称为ATCA★★5G实现端到端网络切片的关键是NFV★★毫米波频率为30～300GHz，缺点是传播损耗大、穿透能力弱，但带宽大、速率高★★5G选用LDPC对数据信道编码，选择Polar对广播和控制信道编码。领会★★5G基站分4类，每一类的名称和特点★★5G应用的部分关键技术的名称★★WiFi6和5G的部分性能指标对比。综合应用★★5G定义的三大应用场景的名称和特点★★5G的应用领域涉及的9个行业。（六）6G技术展望领会★★6G面临的几大技术挑战。（七）无线城域网和蜂窝通信网络的应用领会★★高速列车对蜂窝移动通信的主要影响因素★★智能高铁中的5G关键技术。（八）无线城域网和蜂窝移动通信的实验（本节内容不作考核要求）★★蜂窝通信网络的网络覆盖、★★技术特点和★★应用场景。本章难点★★4G和5G的组网结构、★★关键技术和性能指标考点精讲第五章★★卫星通信指利用人造卫星作为中继站，转发两个或多个地面站之间进行通信的无线电信号★★1957年，苏联成功发射了人类第一颗人造地球卫星★★地球静止轨道卫星通信系统在地球高纬度地区的通信效果不好★★卫星星座的3类基本拓扑结构★★卫星网络的的两种组网方式。领会★★与其他通信方式相比，卫星网络通信具有的6个特点★★卫星通信在技术上存在的限制和不足。（二）卫星网络原理识记★★低轨卫星信号传播时延短，单跳时延为10～40ms，支持多跳通信，链路损耗小★★卫星通信系统分为两个部分的名称★★卫星通信网络系统通常包括的4个分系统的名称★★从发信地面站到卫星这一段称上行链路，而从卫星到收信地面站这一段称下行链路★★MEO和LEO卫星通过轨间链路进行通信★★地面网关与覆盖它的LEO卫星之间通过用户数据链路连接。领会★★卫星通信中使用码分多址（CDMA）具较强抗干扰能力，有一定保密性，改变地址较灵活★★与卫星TCP/IP相比，传统地面有线网络中的时延和误码率较低。（三）典型的卫星网络系统识记★★铱星移动通信系统共发射了88颗低轨卫星，由66颗卫星组成星座，轨道高733～785km★★Inmarsat系统包括一个GEO卫星星座，使用12颗GEO卫星，卫星距离地面约35400公里。（四）移动卫星系统通信标准和网络设计（本节内容不作考核要求）（五）卫星网络系统的应用识记★★GPS的空间部分由24颗工作卫星组成，位于距地表20200km的上空，均匀分布于6个轨道面上。（六）北斗卫星导航系统识记★★我国于2020年全面建成北斗三号系统★★组成北斗系统的三部分名称★★北斗系统空间段采用3种轨道卫星组成混合星座卫星★★北斗三号系统采用有源和无源服务两种体制。领会★★北斗系统的三项特点★★北斗系统能为全球用户和中国及周边地区用户分别提供的服务类型。综合应用★★北斗系统在交通运输、农林渔业、气象测报、水文监测、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到的应用。（七）空天信息网络识记★★星链（Starlink），计划2027年底之前在3个不同高度轨道上部署近12000颗卫星，组建低轨卫星群，为全球提供高速互联网接入服务。（八）卫星网络的发展前景（本节内容不作考核要求）（九）卫星网络实验（本节内容不作考核要求）★★我国北斗系统的组成★★提供服务类型考点精讲第七章★★WSN是物联网的核心技术之一★★传感器可按多种方法分类，分别按工作原理、用途、制作工艺、构成等可分成的具体类型。（二）无线传感器网络概述识记★★WSN首先具有AdHoc网络的自组织性，此外还有7个特点。（三）无线传感器网络的体系结构识记★★传感器、感知对象和用户是WSN的三要素★★无线网络是传感器之间、传感器与用户之间的通信路径★★WSN的宏观系统架构中通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点★★传感器节点通常由传感模块、计算模块、存储模块、通信模块、电源模块和嵌入式软件等组成，以及这些部分负责的具体功能。领会★★WSN涉及数据采集、处理和传输3种功能，对应现代信息技术中的传感器技术、计算机技术和通信技术。（四）无线传感器网络的协议分析识记★★WSN的通信协议分为5层，每一层名称和负责的功能。（五）无线传感器网络的应用简单应用★★了解5个以上无线传感器网络的应用领域，并结合实例分析。（六）水声通信和水下无线声音传感器网络识记★★中高频无线电波在水下仅能传播50～120cm；低频长波无线电波在水下可传播6～8m；30～300Hz超低频电磁波可传播100多米，但需大尺寸的接收天线★★声波在水中传播速度约1500m/s，每千米时延约为0.67s★★水下无线声音传感器网络协议的物理层主要负责数字化调制与解调。（七）无线传感器网络的研究进展（本节内容不作考核要求）（八）无线传感器网络的仿真实验（本节内容不作考核要求）考点精讲第八章★★WPAN（IEEE802.15）的通信范围约在10m以内★★WPAN设备有价格便宜、体积小、易操作和功耗低等优点★★WPAN设备的技术特点★★低速WPAN主要为近距离网络互联而设计，采用IEEE802.15.4标准。领会★★通常将WPAN按传输速率分为3类。（二）无线个域网的关键技术识记★★WPAN的关键技术包括IrDA、UWB、HomeRF、蓝牙和ZigBee等★★IrDA传输速率115.2kb/s★★蓝牙工作于2.4GHz频段★★ZigBee工作于2.4GHz频段，传输速率为20～25Okb/s。领会★★5种WPAN关键技术具有的共同优势。简单应用★★列举出一些蓝牙的主要应用场景。（三）IEEE802.15标准识记★★IEEE802.15.4主要针对低速WPAN，以低功耗、低速率、低成本为目标★★IEEE802.15.4工作在ISM频段★★IEEE802.15.3是针对高速WPAN制定的无线MAC层和物理层规范，允许连接多达上百个无线应用设备，传输速率高，适合多媒体数据传输，有效距离较小。领会★★UWB技术具有的7项特点。（四）无线个域网的协议识记★★蓝牙使用跳频技术★★蓝牙4.0使用2MHz的单信道频宽，可容纳40个信道★★从蓝牙4.0开始，低功耗蓝牙(BluetoothLowEnergy，BLE)逐渐成为主流蓝牙技术★★BLE还具备高可靠、低成本、高安全、不同厂商设备间互操作性强等特点。（五）ZigBee的协议体系结构（本节内容不作考核要求）（六）无线个域网的应用（本节内容不作考核要求）（七）无线个域网的仿真实验（本节内容不作考核要求）（八）无线个域网的实测实验（本节内容不作考核要求）考点精讲第九章★★物联网指通过各种信息传感设备，根据不同需要，将物体信息接入到网络中，实时采集任何物体的信息，最终实现物与物、物与人的信息交互，并有效识别、管理和控制。（二）物联网的标准化、架构和中间件识记★★物联网相关标准的名称，以及其对应的目标★★一种简洁的物联网结构，自底向上分为感知层、网络层、应用层。领会★★互联网和移动通信网络属于物联网的网络层，RFID标签和智能终端属于物联网的感知层。（三）物联网的支撑技术识记★★电子不停车收费（ETC）系统采用RFID技术★★一般的RFID系统由标签、读写器和应用系统组成。近场通信（NFC），是在极短距离（10cm内）运行的高频无线通信技术，允许电子设备间进行非接触式点对点通信。领会★★标签可以从不同角度进行分类，根据读写方式、工作模式、工作频率、封装材质分别分成不同的类型。简单应用★★比较分析RFID和NFC的相同点和不同点。（四）物联网硬件平台（本节内容不作考核要求）（五）物联网的操作系统识记★★物联网操作系统需满足的6个技术要求。领会★★物联网操作系统的分类以及分别举例。（六）物联网的技术协议（本节内容不作考核要求）（七）物联网的应用（本节内容不作考核要求）（八）低功耗广域物联网和窄带物联网（本节内容不作考核要求）（九）物联网应用系统开发识记★★LoRaWAN网关发射功率为100mW，在城市密集环境可覆盖2km左右，而在郊区覆盖范围可超过10km★★NB-IoT基于已有蜂窝网络，使用授权频段，只占用约180kHz传输带宽，可直接部署于GSM/LTE等网络，成本低，易升级。领会★★LoRaWAN由终端、网关（基站）、网络服务器和应用服务器4部分组成；（十）物联网的实验（本节内容不作考核要求）考点精讲第十二章一、自学考试大纲的目的和作用二、课程自学考试大纲与教材的关系三、关于自学教材四、关于自学要求和自学方法的指导★★制定合理的学习计划★★利用多样化的学习资源★★注重实践和项目★★定期进行复习和总结★★制定阶段性的小结和检查点★★培养自我激励和坚持的意识五、应考指导六、对社会助学的要求★★正确处理基础知识和应用能力的