常用无线传输技术简介30页PPT

调相（PM）
02
通过改变载波信号的相位来传递信息，具有抗干扰能力强、信
号质量稳定等优点。
调相调频（PM/FM）
03
结合调相和调频两种调制方式，具有更高的信息传输效率和更
好的抗干扰能力。
无线信号的编码方式
模拟信号编码
将模拟信号转换为数字信号进行 传输，具有抗干扰能力强、传输 质量高等优点。
数字信号编码
大气折射
无线电波在大气中传播时，由于大气密度和温度的变化，会导致电 波传播路径发生弯曲。
地球曲率传播
由于地球表面曲率的影响，无线电波在地面传播时会受到一定的限 制，需要考虑到地球曲率对信号传播的影响。
无线信号的调制方式
调频（FM）
01
通过改变载波信号的频率来传递信息，具有抗干扰能力强、信
号质量稳定等优点。
将数字信号转换为适合传输的格 式进行传输，具有传输速度快、 可靠性高等优点。
03
无线传输技术标准
IEEE 802.11标准
IEEE 802.11标准，也被称为Wi-Fi，是一种无线局域网（ WLAN）标准。
它定义了无线局域网技术的电子和电气要求，包括物理层和 数据链路层。该标准支持多种传输速率，包括2Mbps、 54Mbps（在802.11g及以后的版本中）以及600Mbps（在 802.11ac及以后的版本中）。
终端之间的通信。
无线网络
利用无线传输技术构建 无线网络，实现计算机 、智能设备之间的互联
互通。
物联网
利用无线传输技术实现 物联网设备的互联互通 ，实现智能化管理和控
制。
卫星通信
利用卫星进行无线信号 传输，实现全球范围内
的通信和信息传递。
02

WIFI的基本原理
无线信号传输
WIFI利用无线电波传输数据，通过调制解调器将电脑和其他设备产生的数字信号转换成适合通过无线信号传输 的形式。
频段和频率
WIFI信号在2.4GHz和5GHz频段运行，不同频率拥有不同的传输速度和覆盖范围。
安全保护
WIFI支持多种安全协议，如WEP、WPA和WPA2，以确保数据的安全传输。
WIFI技术的应用领域
家庭和办公场所
WIFI在家庭和办公场所中广泛使用，提供快速和 便捷的互联网连接。
公共场所和城市
许多公共场所和城市都提供免费的WIFI服务，让 人们随时随地都能上网。
交通和运输
交通工具和运输系统使用WIFI技术实现车载互联， 提供乘客和驾驶员的网络连接。
物联网
WIFI作为连接物联网设备的重要技术之一，促进 了物联网的发展和智能化应用。
WIFI的优点和不足
优点
• 无线连接的方便性 • 高速的数据传输速度 • 广泛的应用领域 • 可同时连接多个设备
不足
• 受限于覆盖范围 • 可能受到干扰和安全性问题 • 信号强度受距离和物理障碍影响 • 可能存在网络拥塞问题
WIFI性能的改进和未来发展
为了提升WIFI的性能和用户体验，研发人员正在进行以下方面的努力： • 引入更高频段和更宽的频谱 • 研究新的调制解调技术 • 增强网络安全性能 • 改善网络覆盖范围和稳定性
WIFI技术的普及使得无线连接变得异常便利，不需要使用网线，任何具备WIFI功能的设备都可以轻松实现互联 网接入。
提升生产力和效率
在现代工作中，WIFI的普及使得远程办公成为可能，提供了更灵活的工作方式，提高了生产力和工作效率。
推动数字化生活
WIFI的便捷和高速连接推动了数字化生活的发展，如智能家居、智能穿戴设备的普及。

蓝牙协议的最初版本为IEEE802.15.1，对应于蓝牙1.1实现， 速度为1Mbps，由SIG负责开发，后期又发展了多个版本。
- 21 -
1.3.1 蓝牙技术——特点
蓝牙工作在2.4GHz的 ISM频 段，全球大多数国家ISM频段 的范围是2.4-2.4835GHz。
蓝牙采用电路交换和分组交换 技术，支持异步数据信道、三路 语音信道以及异步数据与同步语 音同时传输的信道。
网络的融合化
包括核心网、接入技术，以及业务的融合 核心网的融合表现为移动与固定网络，通信、计算机与广 电网，以及信息通信网与基于传感器和RFID的物联网融合。
无线通信终端的信息个人化
移动智能终端将是移动智能网与IP技术的进一步融合
无线通信技术的跨行业创新应用
多个学科，如健康、生物、环境、信息之间彼此关联
越洋通信、中距离通信、地 下岩层通信、远距离导航
船用通信、业余无线电通信、 移动通信、中距离导航 远距离短波通信、国际定点 通信 电离层散射、流星余迹通信、 人造电离层通信、对空间飞 行体通信、移动通信 小容量微波中继通信、对流 层散射通信、中容量微波通 信 大容量微波中继通信、数字 通信、卫星通信 卫星通信、对流层散射通信、 微波接力通信、波导通信
- 27 -
1.3.2 WiFi技术——特点
IEEE802.11b的无线电波覆盖半径最 远可达300米，Vivato公司推出的新型 交换机能把目前WiFi无线网络的通信 距离扩大到约6.5公里。 覆盖范围广 传输速度快 IEEE802.11b速度为11Mbps， IEEE802.11a/g为54Mbps， IEEE802.11n为300Mbps。
- 20 -
1.3.1 蓝牙技术——起源

• 无线介质（信号在大气或外层空间自由传播）
– 使用电磁波或光波携带信息
– 优缺点：
• 无需物理连接
• 适用于长距离或不便布线的场合
• 易受干扰
• 反射，为障碍物所阻隔
– 主要类型：
• 无线电、地面微波
• 通信卫星
• 红外线
发射站
接收站
接收站
接收站
1
• 微波通信
– 通过地面站之间接力传送 – 接力站之间距离：50 -100 km – 速率：每信道 45 Mb/s
• 激光的频率更高，可获得更高的带宽。 • 激光束的方向性好，不受电磁干扰的影响，不怕偷听。 • 受天气影响 • 只能在短距离通信中使用
4
• 红无线通信
红外传输系统利用墙壁或屋顶反射红外线从而形 成整个房间内的广播通信系统。
• 特点：
– 红外通信的设备相对便宜，可获得高的带宽 – 传输距离有限，而且易受室内空气状态（例如有
烟雾等）的影响。
5
• 短波通信
– 基站与终端之间通信采用无线链路 – 应用领域：移动通信、无线局域网（WLAN）
基站覆盖的无线电区域
BS 基站
BS
用户计算机和终端
6Leabharlann 地球地面站之间的直视线路
微波传送塔
2
• 地球同步卫星
– 与地面站相对固定位置
– 使用3颗卫星即可覆盖全球
– 传输延迟时间长（≈270ms）
– 广播式传输
– 应用领域：
• 电视传输 • 长途电话 • 专用网络 • 广域网
35,784 公里
地球
3
• 激光传输
– 将激光束调制成光脉冲传输数据。 – 特点：

PPT课件
20
信道频率的划分
信道标号 1 2 3 4 5 6 中心频率 2412MHz 2417MHz 2422MHz 2427MHz 2432MHz 2437MHz 信道低端/高端频率 2401/2423MHz 2406/2428MHz 2411/2433MHz 2416/2438MHz 2421/2443MHz 2426/2448MHz
2406
2428 3 2422 4 2427 5 2432
2456
2478
2433
2436
2458
2461
2483 Lowest frequency
2416
2438
2441
2463
2421
2443
2446
2468
2400 MHz
ISM-bandwidth
2483.5 MHz
PPT课件
22
IEEE 802.11g无线信道的划分
BSS1
1208E
AP
DS 1208E AP
• DS( Distribution System):分发系统
BSS2
• AP (Access Point):一种特殊的STA
PPT课件 5
802.11网络的基本元素 – ESS
BSS1
Service set identify (SSID1)
ESS
AP1 DS AP2
– 传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由 目前802.11a及802.11g提供的54Mbps提高到 108Mbps，甚至高达500Mbps。这得益于将 MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)技术相结 合而应用的MIMO OFDM技术，这个技术不但提高 了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。 – 在覆盖范围方面，802.11n采用智能天线技术，通 过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调整波 束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可以 减少其它信号的干扰。因此其覆盖范围可以扩大到 好几平方公里，使WLAN移动性极大提高。

-6-
4.1 WiFi技术概述
802.11的技术转变
-7-
4.2 WiFi系统组成
✓ WiFi是用无线通信技术将计算机设备互联 ✓ WiFi局域网的本质特点：不再使用通信电缆将计算机与网络进行连接，而
是用无线的方式，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。
-8-
4.2 WiFi系统组成
➢ 网络拓扑结构 ➢ 协议架构
-9-
4.2.1 网络拓扑结构
✓ WiFi可以通过不同的网络拓扑结构进行组网，其发现和接入网络也有
自身的要求和步骤。
✓ WiFi无线网络包括两种类型的拓扑形式：基础网（Infrastructure）和
自组网（Ad-hoc）。
✓ 两个重要的基本概念： • 站点(Station，STA)：网络最基本的组成部分，每一个连接到无线
IEEE802.11k 通过信道选择、漫游和TPC来进行网络性能优化。通过有效加载网络中的所有接入 点，包括信号强度强弱的接入点，来最大化整个网络吞吐量。
IEEE802.11n 工作在2.4GHz和5GHz ISM频段，兼容IEEE802.11b/a/g，采用MIMO（导入多重输入 输出）无线通信技术和OFDM等技术、更宽的RF信道及改进的协议栈，传输速率可 高达300Mbps甚至600Mbps，完全符合绝大多数个人和社会信息化的需求。
第4章
WiFi技术
-1-
本章目标
了解WiFi技术标准 掌握WiFi拓扑结构 掌握WiFi协议架构 理解WiFi网络加入过程 了解WiFi-M03模块的工作模式 掌握WiFi-M03模块的配置方法和流程
-2-
4.1 WiFi技术概述 4.2 WiFi系统组成 4.3 WiFi信道 4.4 TCP/IP协议 4.5 WiFi网络安全机制 4.6 WiFi模块

一个天线辐射出去的功率是全方位的，然而 并非在所有方向上辐射出的功率都是相等的。
描述天线性能特性的常用方法是辐射模式， 它是作为空间协同函数的天线的辐射属性的图形 化表示。
理想的辐射模式
2．2．2 天线类型
• 偶级天线 • 抛物反射天线
简单〔偶级〕天线
偶级天线散射模式
抛物线反射天线
2．2．3 天线增益
30~15cm
S
2~4GHz
15~7.5cm
C
4~8GHz
7.5~3.75cm
X
8~13GHz
3.75~2.31cm
Ku
13~18GHz
2.31~1.67cm
K
18~28GHz
1.67~1.07cm
Ka
28~40GHz
1.07~0.75cm
感兴趣的3个频段
• 微波：1GHz~100GHz，可实现高方向性的波束， 而且非常适用于点对点的传输，也可用于卫星通 信。
距离而逐渐减弱 • Ld=20lgf+20lgd-147.56〔dB〕
• f:MHz • d:m
• 3、噪声: • 噪声有如下四类： • ①热噪声〔thermal noise〕 • ②互调噪声〔intermodulation noise〕 • ③串扰〔crosstalk〕 • ④脉冲噪声〔impulse noise〕
• 无线电播送频段：30MHz～1GHz，适用于全向 应用。
• 红外线频谱段：3×1011Hz～2×1014Hz，适于 本地应用，在有限的区域(如一个房间)内对于局 部的点对点及多点应用非常有用。
• 广义的射频也包括红外线频谱，但红 外线传输路径上不能有任何阻挡，它 无法远距离应用，只能用在超短程室 内无线电场合

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相 连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-Fi
Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通 性。现时一般人会把Wi-Fi及IEEE 802.11混为一谈。甚至把Wi-Fi等同于无线网际
如何使用Wlan?
连接条件
CMCC- EDU
电脑
手机
Wlan
Wlan业务开通
如何使用中国移动Wlan?
典型的短距离无线通讯系统
Zigbee 简介
短距离无线应用的深入， 对低成本无线网络技术提出了需求
• 应用中很多节点在密集区域 —— 需求组网，高效率空中防碰撞。 • 工业应用中环境复杂，要求穿透多层水泥墙等障碍物，传输路径不
感
• 由大量传感器结点通过无线通信技术构成的自组网络。
器
• Wsn 的应用是进行各种数据的采集、处理和传输，一般并不需要很高的
结
带宽，但是在大部分时间必须保持低功耗，以节省电池的消耗。
点
• 由于无线传感结点的存储容量受限，因此对协议栈的大小有严格的限制 。
的
• 无线传感器网络还对网络安全性、结点自动配置、网络动态重组等方面
网路
常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电 可以采用WIFI连接方式进行联网
波覆盖的有效范围都
Wi-Fi是一种帮助用户访问电子邮件、Web和流式媒体的赋能技术。它为用户提供了无线 的宽带互联网访问。同时，它也是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径
WIFI突出优势
• 覆盖范围广，半径大约只有50
• IEEE 的 802.16 工作组是无线城域网标准的制订者，而 WiMAX 论 坛则是 802.16 技术的推动者。

20射还与障碍物表面的粗糙度有关。表 面越粗糙，越容易引起散射。 例如，
– 在户外，树木和路标都会导致移动电话信号 的散射。
– 在室内，椅子、书籍和计算机都会导致无线 Lan信号的散射。
2020/11/30
13
反射、衍射和散射
2020/11/30
与此同时，无线电通信逐渐被用于战争。在第一次和第二次世界 大战中，它都发挥了很大的威力，以致有人把第二次世界大战称
之为“无线电战争”。
2020/11/30
3
10.1概述
二、无线通信的特点
1.传输环境的复杂性 2.电磁波的传播不需要任何有形介质 3.接收信号的时变多径 4.多个无线电载波同存于同一空间 5.频率资源有限，需统一划分
14
10.2 无线传播环境及其特性
10.2.1 天线基本知识
1. 天线方向性 2.天线增益 3. 波瓣宽度 4. 天线的极化
2020/11/30
15
天线方向性
天线的基本功能是把从馈线输入的能量向周围 空间辐射出去，辐射的无线电波强度随空间方 位不同而不同，根据天线辐射强度的空间分布 特点可分为无方向性、全向天线和定向天线。
7
全向传播与定向传播
定向传播（directional）
– 天线把所有的能量集中于一 小束电磁波
2020/11/30
全向传播（Omnidirectional）
– 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
8
无线信号传播
理想情况下，无线信号在从发射器到接 收器间的一条直线上传播，称为“视线” （line of sight, LOS）
米，电文内容为——“海因里斯·赫兹”；在1897年5月18日，意大利的马

6.2 无线局域网
2. 红外局域网基本技术有优点 l 红外线不会穿过墙壁或其他的不透明的 物体，具有以下几个优点
Ø 红外线通信比起微波通信不易被入侵，提高了安全性 Ø 由于封闭红外线网络能互不干扰，建立一个更大的红外
线网络是可行的 Ø 红外线局域网设备相对便宜又简单
3. 缺点
Ø 红外线局域网也存在一些缺点。如，室内环境中的阳 光或室内照明的强光线，都会成为红外线接收器的噪声 部分，因此限制了红外线局域网的应用范围。
C I
EK
长度 连接编号 头部 CRC
数据
CRC
(a) 通用帧结构
11 6
16
16
8
1 0 类型
需要 字节数
连接编号 头部 CRC
(b) 带宽请求帧
6.4 蓝牙技术
l 蓝牙技术实现了设备的无连接工作，提 供了接入数据网的功能，并且具有外围设 备接口，可以组成一个特定的小网
6.2 无线局域网
6.2.3 扩频无线局域网 l 扩展频谱技术是指发送信息带宽的一种技 术。它将信号扩展到更宽的频谱上传输， 因此，它被称为扩频技术。 l 它是一种信息传输方式， 其信号所占有的 频带宽度远大于所传信息必须的最小带宽。 l 频带的扩展是通过一个独立的码序列来完 成，用编码及调制的方法来实现的，与所 传信息数据无关；在接收端也用同样的码 进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息 数据。
Ø 位速率为常数的服务 Ø 位速率可变的实时服务 Ø 位速率可变的非实时服务 Ø 尽力投递的服务。
6.2 无线局域网
6.3.5 802.16帧结构
l 所有的MAC帧都以一个通用头部作为开始， 该头部之后跟着一个可选的数据字段和一个 可选的校验和(CRC)字段