无线个域网中的若干关键技术
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5G网络中的无线覆盖技术随着信息化技术的不断发展,人们对于网络的需求日益增长,这也催生了一个新的网络时代。
5G网络是目前最为热门的话题之一,它无疑将成为未来网络发展的主要趋势。
而在5G网络中,无线覆盖技术将是关键性的一环,它将决定着我们能否畅享网络世界。
因此,本文将从5G网络的背景出发,重点讲解无线覆盖技术的发展和其在5G网络中的应用。
一、5G网络背景随着人工智能、云计算、物联网等新兴技术的发展,对网络的承载能力和传输速率提出了全新的要求。
而5G网络便参照这些要求进行了设计和研发。
相比于4G网络,5G网络具备了更高的传输速率、更低的延迟、更大的设备连接数量、更为广泛的应用场景等特点。
这也让5G网络成为了一个将推动数字化经济、社会和国家发展的全新平台。
二、无线覆盖技术发展的历程无线覆盖技术是关键的一环,它的发展贯穿了整个通信网络的历史。
从最初的1G、2G,到我们现在使用的4G网络,无线覆盖技术在每一代网络中都有着重要的贡献。
在早期的1G、2G网络中,由于技术水平的限制,网络的覆盖范围和传输速率较低,无线信号传输也较为不稳定。
而随着技术逐渐升级,4G网络不仅解决了1G、2G网络的缺陷,更为重要的是实现了高速和稳定的数据传输。
那么在5G网络中,无线覆盖技术将面临怎样的挑战?我们需要将目光投向未来。
三、5G网络中的无线覆盖技术5G网络的核心点之一就是“网络边缘化”,也就是在网络边缘部分建立更多的网络节点,以实现更好的用户体验。
而这也就要求5G网络必须具备更为广阔的覆盖范围和更高的传输速率。
下面,我们来看看5G网络中无线覆盖技术应该如何实现。
1.微基站要实现5G网络的全面覆盖,建设更多的基站显然是必要的。
但是,行政、经济、技术等因素都会对这一目标造成影响。
因此,与传统大规模的基站建设方式不同,5G网络中引入了微基站的概念,它可以解决传输距离短和覆盖面积小的难题。
微基站本质上是一种小型化、低功耗的设备,可以通过在城市的建筑物、信号灯杆等地方设置,便于覆盖信号更多的领域。
MIMO 技术的关键是有效避免天线之间的干扰,以区分多个并行数据流。
众所周知,在水平衰落信道中可以实现更简单的MIMO 接收。
而在频率选择性信道中,由于天线间干扰和符号间干扰混合在一起,很难将MIMO 接收和信道均衡分开处理。
如果采用将MIMO 接收和信道均衡混合处理的MIMO 接收均衡的技术,则接收机会比较复杂。
因此,由于每个OFDM 子载波内的信道(带宽只有15KHz)可看作水平衰落信道,MIMO 系统带来的额外复杂度可以控制在较低的水平(随天线数量呈线性增加)。
相对而言,单载波MIMO 系统的复杂度与天线数量和多径数量的乘积的幂成正比,很不利于MIMO 技术的应。
MIMO 系统在一定程度上可以利用传播中多径分量,也就是说MIMO 可以抗多径衰落,但是对于频率选择性深衰落,MIMO 系统依然是无能为力。
目前解决MIMO 系统中的频率选择性衰落的方案一般是利用均衡技术,还有一种是利用OFDM。
4G 需要极高频谱利用率的技术,而OFDM 提高频谱利用率的作用毕竟是有限的,在OFDM 的基础上合理开发空间资源,也就是MIMO-OFDM,可以提供更高的数据传输速率。
另外ODFM 由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰能力。
由于多径时延小于保护间隔,所以系统不受码间干扰的困扰,这就允许单频网络(SFN)可以用于宽带OFDM系统,依靠多天线来实现,即采用由大量低功率发射机组成的发射机阵列消除阴影效应,来实现完全覆盖。
1、多普勒频移设手机发出信号频率为fT,基站收到的信号频率为fR,相对运动速度为V,C为电磁波在自由空间的传播速度(光速);fdoppler即为多普勒频移。
例360km/h车速,3GHz频率的多普勒频移:子载波间隔确定-多普勒频移影响■2GHz频段,350km/h带来648Hz的多普勒频移,对高阶调制(64QAM)造成显著影响。
■低速场景,多普勒频移不显著,子载波间隔可以较小■高速场景,多普勒频移是主要问题,子载波间隔要较大■仿真显示,子载波间隔大于11KHz,多普勒频移不会造成严重性能下降■当15KHz时,EUTRA系统和UTRA系统具有相同的码片速率,因此确定单播系统中采用15KHz的子载波间隔■独立载波MBMS应用场景为低速移动,应用更小的子载波间隔,以降低CP开销,提高频谱效率,采用7.5KHz子载波■Wimax的子载波间隔为10.98KHz,UMB的子载波间隔为9.6KHz2、OFDM(1)OFDM技术的优势■频谱效率高各子载波可以部分重叠,理论上可以接近Nyquist极限。
浅谈 5G移动通信网络架构及关键技术摘要:本文以5G移动通信系统为研究对象,重点阐述2G-5G网络架构的演进,分析5G移动通信关键技术,为通信学习者提供一定的理论借鉴。
关键词:5G;网络结构;关键技术5G作为4G技术的“升级”版,其中一个重要因素是,5G是一个更聪明的网络,而4G的网络是一个预定义的网络。
这个聪明的网络不光体现在网络架构上,还体现在采用的关键技术上。
与2G/3G/4G网络相比,5G 网络架构是一个更加灵活、智能、高效和开放的网络系统,要求5G接入网与核心网功能需要进一步增强、逻辑功能界面清晰,但是部署方式却更加灵活,甚至可以融合部署。
此外,由于引入了SDN、NFV等多种关键技术,5G可以根据你的需求,不停地变形,找到你个人最需要的业务。
本文重点从网络结构和关键技术两个角度进行5G介绍。
1.2G-5G移动通信网络结构的演进随着公用移动通信网络从1G到5G技术不断的发展、业务不断的演进,网络结构也在不断的发生变化。
对比2G-5G系统网络结构的演进过程,变化主要有5个方面:(1)整体架构名称的演变2G到5G的网络架构分成了终端、无线接入网以及核心网三个部分,但是具体的名称发生了变化。
2G网络由移动台MS、基站子系统BSS、网络子系统NSS组成;3G网络由用户设备UE、无线接入网RAN和核心网CN组成;4G网络由用户设备UE、无线接入网RAN、核心网EPC构成;5G网络由用户设备UE、无线接入网NG-RAN、核心网NGC构成。
(2)基站系统的演进2G基站系统称为基站子系统BSS,由BSC基站控制器和BTS基站收发信台组成。
在一个BSC下有多个BTS,BSC主要完成无线信道的分配、BTS和MS发射功率的控制以及越区信道切换等功能。
BTS主要负责无线传输功能,受BSC控制。
3G基站系统称为UTRAN,由RNC和NodeB组成。
在一个RNC下可以有多个NodeB。
RNC是交换和控制单位,实现无线资源管理和控制功能。
试析无线网络通信基本原理与实践应用摘要:无线网络通信的理论依据和应用体系结构非常广阔。
文章选取五个重点,分别从无线频谱、无线传输、信号传播、应用空间与技术分析等议题,加以探讨。
无线网络通信技术的核心是其工作机制:调幅、调频、调相等;无线通信承担着多种网络的功能,可以看作是有关技术中的一个感应器;在通讯中,信号传输是通信的主要组成部分,能够发展出无线网络信号。
最后,在实际的技术和技术上,也要有相应的技术支撑。
关键词:无线网络;通信基本原理;实践应用一、无线频谱在无线网络中,频谱是实现无线网络通信的关键技术。
频谱是无线网络通信的核心,它是一种非常关键的信息来源。
无线电通信频段可划分为未经许可的频段和经许可的频段:如名称所示,不需要工信部批准,直接就能使用,当然要符合他们制定的相关标准。
Wi-Fi使用2.4GHz和5GH,使用许可的频率。
通信频率标准涉及到不同的场景,不同的信道,不同的技术方案,不同的应用领域也不尽相同。
在不同环境下,无线信道在不同环境下会有一定的差异。
通信频率的选择不同,通信效果也会有很大的差别。
只有经过国家通信管理局的许可,才可以获得许可的频率,而且使用过程中必须遵循相关的法律和规章。
2G、3G、4G、5G技术是中国移动、中国联通、电信三大电信公司的专利。
在频带上有两种不同的用途:FDD(频分复用)和TDD(时分复用)。
在FDD中,手机接收与发送的讯号各有差异。
对于电信公司来说,最有价值的是频段。
把无线网络看成是水田,而无线波段则是耕作农田的土壤。
当土地较少时,如果想要高产率,只能下功夫工作在种植改进的种类上。
各个时代的手机通讯发展都等同于更多的高产品种的培养,结合荒地的开垦,我们还可以找到一种方法来使用在以前困难的不毛之地,实现产量的翻倍增长。
从通信角度看,为了增加产量,在相同带宽(单位:MHz)下实现更快的数据传输速度(单位:Mbit/s)。
4G、5G能够提供多种不同的频段,为了测定其能力,需要计算作为频谱效率而公知的每单位频带的传输速度:速率(Mbit/s)/带宽(MHz)=频谱效率(bit/s/Hz)。
1.在网络安全体系构成要素中“响应”指的是()。
(单选题2分)A.硬件响应和软件响应B.一般响应和应急响应C.环境响应和技术响应D.系统响应和网络响应2.信息系统安全等级保护是指()。
(单选题2分)A.对国家安全、法人和其他组织及公民的专有信息以及公开信息和存储、传输、处理这些信息的信息系统分等级实行安全保护,对信息系统中使用的信息安全产品实行按等级管理,对信息系统中发生的信息安全事件分等级响应和处置。
B.对国家安全、法人和其他组织及公民的专有信息以及公开信息和存储、传输、处理这些信息的信息系统分等级实行安全保护,对信息系统中发生的信息安全事件分等级响应和处置。
C.对国家安全、法人和其他组织及公民的专有信息以及公开信息和存储、传输、处理这些信息的信息系统分等级实行安全保护,对信息系统中使用的信息安全产品实行按等级管理。
D.对国家安全、法人和其他组织及公民的专有信息以及公开信息和存储、传输、处理这些信息的信息系统分等级实行安全保护。
3.下列可以用作从互联网计算机拷贝资料到涉密计算机的存储介质是()。
(单选题2分)A.软盘B.移动硬盘C.U盘D.一次性刻录光盘4.网络舆情监测的过程应该是()?(单选题2分)A.1汇集、2分类、3整合、4筛选B.1汇集、2筛选、3分类、4整合C.1汇集、2筛选、3整合、4分类D.1筛选、2汇集、3整合、4分类5.第四代移动通信技术(4G)是()集合体?(单选题2分)A.3G与LANB.3G与WANC.2G与3GD.3G与WLAN6.有时候我们需要暂时离开计算机,但经常又会忘记了锁定系统时,可以设置()口令。
(单选题2分)A.CMOSB.锁定C.系统账户登录D.屏保锁定7.不属于网络攻击的攻击扫尾阶段的任务是()。
(单选题2分)A.清理攻击痕迹B.留下后门C.清除系统日志D.使网络瘫痪8.无线个域网的关键技术中,其中有一种技术的名称来源于蜜蜂的通信方式,这种技术是()?(单选题2分)A.HomeRF技术B.ZigBee技术C.UWB技术D.蓝牙技术9.如果某个网站允许用户能上传任意类型的文件,黑客最可能进行的攻击是()。
一、实训背景随着信息技术的飞速发展,无线局域网(WLAN)技术在各个领域得到了广泛应用。
为了提高我国无线网络技术水平和人才培养质量,我校与华为公司合作,开展了无线局域网实训项目。
通过本次实训,使学生掌握无线局域网的基本原理、配置方法以及实际应用,提高学生的实践能力和综合素质。
二、实训目标1. 理解无线局域网的基本原理和关键技术;2. 掌握华为无线局域网设备的配置方法;3. 熟悉无线局域网的安全策略和优化措施;4. 学会无线局域网的故障排除和性能优化;5. 提高学生的团队合作能力和沟通能力。
三、实训内容1. 无线局域网基本原理实训首先介绍了无线局域网的基本概念、发展历程、关键技术等。
通过学习,学生了解了无线局域网的传输方式、频段、协议等基本知识。
2. 华为无线局域网设备实训中,学生学习了华为AirEngine系列无线接入点(AP)和接入控制器(AC)等设备的性能特点、功能配置和部署方法。
3. 无线局域网配置实训重点讲解了华为无线局域网的配置方法,包括VLAN划分、IP地址规划、安全策略、无线信号优化等。
学生通过实际操作,掌握了华为设备的配置技巧。
4. 无线局域网安全策略实训介绍了无线局域网的安全机制,如802.1X认证、WPA2加密、无线入侵检测等。
学生学会了如何设置安全策略,确保无线网络的稳定性和安全性。
5. 无线局域网性能优化实训讲解了无线局域网的性能优化方法,如调整无线信号、调整AP功率、调整AP数量等。
学生通过实际操作,掌握了优化无线网络性能的方法。
6. 无线局域网故障排除实训介绍了无线局域网常见故障的原因及排除方法。
学生学会了如何分析故障现象、定位故障原因,并采取相应措施解决故障。
四、实训过程1. 实训准备实训前,学生需了解无线局域网的基本知识,掌握华为设备的配置方法。
同时,实训指导教师对设备进行调试,确保实训环境正常运行。
2. 实训实施实训过程中,学生按照实训指导书进行操作,完成以下任务:(1)配置VLAN和IP地址;(2)配置无线安全策略;(3)调整无线信号和功率;(4)优化无线网络性能;(5)排除无线网络故障。
无线个域网中的若干关键技术
无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)
是为了实现活动半径小、业务类型丰富、面向特定群体、无
线无缝的连接而提出的新兴无线通信网络技术。WPAN能够
有效地解决“最后的几米电缆”的问题,进而将无线联网进
行到底。
WPAN介绍与标准现状
WPAN是一种与无线广域网(WWAN)、无线城域网
(WMAN)、无线局域网(WLAN)并列但覆盖范围相对较小的无
线网络。在网络构成上,WPAN位于整个网络链的末端,用
于实现同一地点终端与终端间的连接,如连接手机和蓝牙耳
机等。WPAN所覆盖的范围一般在10m半径以内,必须运行
于许可的无线频段。WPAN设备具有价格便宜、体积小、易
操作和功耗低等优点。
图1 IBM的无线蓝牙鼠标
目前,IEEE、ITU和HomeRF等组织都致力于WPAN标准
的研究,其中IEEE组织对WPAN的规范标准主要集中在
802.15系列。802.15.1本质上只是蓝牙底层协议的一个正式
标准化版本,大多数标准制定工作仍由蓝牙特别兴趣组(SIG)
完成,其成果由IEEE批准,原始的802.15.1标准基于
Bluetooth1.1,目前大多数蓝牙器件中采用的都是这一版本。
新的版本802.15.1a对应于Bluetooth1.2,它包括某些QoS增
强功能,并完全后向兼容。802.15.2负责建模和解决WPAN
与WLAN间的共存问题,目前正在标准化。802.15.3也称
WiMedia,旨在实现高速率,原始版本规定的速率高达
55Mb/s,使用基于802.11但与之不兼容的物理层。后来多数
厂商倾向于使用802.15.3a,它使用超宽带(UWB)的多频段
OFDM联盟的物理层,速率高达480Mb/s。并且生产802.15.3a
产品的厂商成立了WiMedia联盟,其任务是对设备进行测试
和贴牌,以保证标准的一致性。802.15.4也称Zigbee技术,
主要任务是低功耗、低复杂度、低速率的WPAN标准制定,
该标准定位于低数据传输速率的应用。附表给出了各种技术
之间的比较。
WPAN的关键技术
蓝牙 这是大家熟知的无线联网技术,也是目前WPAN
应用的主流技术。蓝牙标准是在1998年,由爱立信、诺基
亚、IBM等公司共同推出的,即后来的IEEE802.15.1标准。
蓝牙技术为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用
的无线空中接口,将通信技术与计算机技术进一步结合起来,
使各种3C设备(通信产品、电脑产品和消费类电子产品)在没
有电线或电缆相互连接的情况下能在近距离范围内实现相
互通信或操作。蓝牙可以提供720kb/s的数据传输速率和10m
的传输距离。不过,蓝牙设备的兼容性不好。
图1为一款IBM的无线蓝牙鼠标,右边是无线接收器。
UWB(超宽带) 即802.15.3a技术,是一种无载波通信技
术。它是一种超高速的短距离无线接入技术。它在较宽的频
谱上传送极低功率的信号,能在10m左右的范围内实现每秒
数百兆比特的数据传输率,具有抗干扰性能强、传输速率高、
带宽极宽、消耗电能小、保密性好、发送功率小等诸多优势。
UWB早在1960年就开始开发,但仅限于军事应用,美国FCC
于2002年2月准许该技术进入民用领域。不过,目前,学
术界对UWB是否会对其他无线通信系统产生干扰仍在争论
当中。
图2 Freescale UWB芯片组
图2为一款Freescale UWB芯片组。
Zigbee 这是一种新兴的短距离、低功率、低速率无线接
入技术。Zigbee标准是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发
的关于组网、安全和应用软件等方面的技术标准,是
IEEE802.15.4的扩展集,它由Zigbee联盟与IEEE802.15.4工
作组共同制定。Zigbee工作在2.4GHz频段,共有27个无线
信道,数据传输速率为20kb~250kb/s,传输距离为10~75m。
图3 Zigbee产品MPR2400CA
图3为美国Crossbow公司开发的一款符合Zigbee协议
的产品MPR2400CA。
RFID 俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,
通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标
签、解读器和天线三个基本要素组成。RFID可被广泛应用于
物流业、交通运输、医药、食品等各个领域。然而,由于成
本、标准等问题的局限,RFID技术和应用环境还很不成熟。
主要表现在:制造技术复杂,生产成本高;标准尚未统一;
应用环境和解决方案不够成熟,安全性将接受考验。
图4 RFID读卡器
图4为一款RFID读卡器。
WPAN的未来展望
在过去的几年里,WPAN技术得到了飞速的发展,蓝牙、
UWB、Zigbee、RFID、Z-Wave、NFC以及Wibree等各种技术
竞相提出,在功耗、成本、传输速率、传输距离、组网能力
等方面又各有特点。而WPAN的初衷是实现各种外围设备小
范围内的无缝互联,这种想法在未来很长的一段时间内可能
还只是一个美好的愿望。但是,无论如何,在当前标准林立
的短距离无线通信市场,我们所要做的应该是完善和创新。
未来这些技术的命运,是走向融合,还是多足鼎立,我们只
能等待市场的选择。
蓝牙、UWB、Zigbee与RFID技术对比
链 接:其他无线个域网技术
NFC 这是由飞利浦、诺基亚和索尼主推的一种由RFID
衍生出来的短距离无线通信技术。使用双方只需互相接近,
就可以完成信息交换,并访问内容和服务。NFC可以对无线
网络进行快速、主动设置,也可以用作虚拟连接器,服务于
现有蜂窝状网络、蓝牙和802.11设备。
Wibree 这是诺基亚在赫尔基辛的研究中心宣布的一种
新的短距离无线通信技术。该技术可以在设备间进行连接,
并且突破了蓝牙固有的能量局限,功耗仅为蓝牙的1/10。
2007年6月12日,SIG与Wibree论坛宣布Wibree并入蓝牙,
Wibree将作为蓝牙的超低耗电通信标准重新进行定义。
Z-Wave 2005年1月,为了开发家庭自动化应用市场,
美国芯片和软件开发商Zensys公司与其他60多家厂商在
CES(Consumer Electronics Show)大会上宣布成立Wave联盟。
该联盟推出了基于射频的、低成本、低功耗、高可靠的适于
组网的双向无线通信技术,即Z-Wave。Z-Wave的数据传输
速率为9.6kb/s,信号有效覆盖范围在室内是30m,室外可达
100m,适合窄宽带应用场合。随着通信距离的增大,设备的
复杂度、功耗以及系统成本都在增加。相对于现有的各种无
线通信技术,Z-Wave技术是最低功耗和最低成本的技术,
Z-Wave正有力地推动着低速率无线个域网的发展。