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4.请给出802.16的架构以及802.16介质访问控制的新特点?
802.16介质访问控制是如何实现的?
5.为什么除了高速网络协议,物联网还需要低速网络协议?
6.对比Wi-Fi,理解蓝牙和红外技术的适用范围和特点?
7.什么是3G?
目前我国实现的3G标准有哪些,他们的技术特点分别是什么?
8.4G指的是什么?
未来的发展方向有哪些?
三、实验要求:
利用网络检索相关信息,按以上内容顺序完成本次试验报告(报告内容写在下面)。
四、报告内容1.什么是WEB1.0、WEB2.0、WEB3.0,请给出WEB3.0与物联网的联系。
第1页共9页计算机科学与工程学院《物联网概论》实验报告①Web1.0:
以静态、单向阅读为主;
Web2.0:
以分享为特征的实时网络;
Web3.0:
将以网络化和个性化为特征,提供更多人工智能服务。
②Web3.0的主要特征概括为:
应用程序相对较小、数据处于云中、应用程序可以在任何设备上运行(PC或移动电话)、应用程序的速度非常快并能进行很多自定义。
另外,网络将向人工智能进化,开放技术、开放身份、分布式万维数据库也均是其特征。
Web3.0时代将实现无处不联网的伟大构想,正因为如此,所有物品均联入网络,人们可以通过网络实时管理控制各自的物品,可以说人们每时每刻均参与在网络之中。
而无处不联网的场景在过去是难以想象的,由于科技水平的不断提高,这一构想即将成为现实,这就是Web3.0物联网时代的到来。
①基本元素:
SSID、BSSID②无线宽带网络包含:
无线个人网(WPAN)、无线局域网(WLAN)、无线LAN-to-LAN网桥、无线城域网(WMAN)和无线广域网(WWAN)。
③WSN与物联网的关系,如果把互联网(物联网完全依托在互联网上)比作人体,则RFID可以视为眼睛,WSN可以视为皮肤。
RFID解决WHO,利用应答器,实现的是对物品的标志与识别;
而WSN解决HOW,利用传感器,实现对物体状态的把握;
眼睛可以识别,皮肤可以感觉,眼睛的功能不在于感觉温度的变化,而皮肤的功能也不是用来辨别哪个人或哪件东西。
WSN利用无线技术可以自成体系地单独使用,也可以作为互联网的神末梢。
①IEEE802.11是一种针对无线区域网路(WLAN)所制定的国际性标准,它定义了多媒体处理控制(Mediumaccesscontrol,MAC)子阶层,包括MAC管理协定和服务,以及1和2Mbps等三种低速实体层(PHY)的操作。
近年来,随著无线用户兴第2页共9页计算机科学与工程学院《物联网概论》实验报告日俱增以及对高速多媒体服务兴起,对频宽需求也随之增加。
为支援新一代无线系统。
目前802.11标准已开发出一种在5GHzU-NII频段中执行的高速实体层IEEE802.11aPHY标准。
该标准采用OFDM调变方式,可提供八种不同资料传输率,其范围从6Mbps到54Mbps。
除了比较进阶调变系统与现有的低速PHY以外,802.11aPHY的另一项重点是1/2速率的回旋码(convolutionalcode),其中还包含了实体层针对改善讯框的传输能力。
然而,802.11a的PHY必须工作在最初为低速PHY所设计的MAC协定中,因此,对目前的MAC协定来说,增加linkadaptation能力是相当重要的。
在此同时,「产量(Goodput)」也关系到用户实际上所接收的频寛。
为分析802.11无线区域网路,Goodput采用了WirelessLAN无线晶片组。
然而,由於高速OFDMPHY在此时间内是无效的,所以我们假设QPSK调变没有前向纠错(Forwarderrorcorrection,FEC)能力,同时分析了MSDU(MACservicedataunits)之不同大小的Goodput效能。
而此单位是由IEEE802.2逻辑连结控制(LogicalLinkControl,LLC)子阶层所产生的。
实际上,在802.11标准中即指出,MSDU能够更进一步分裂成较小的MAC讯框。
换句话说,也就是专门应用在传输的MAC协定资料单位(MACprotocoldataunits,MPDU)。
物理层的主要特点:
1)由于在OSI之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备所采用,加之,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特性。
2)由于物理连接的方式很多,传输媒体的种类也很多,因此,具体的物理协议相当复杂。
数据链路层的主要特点;
数据链路层传输的是数据帧,链路层负责转发数据,链路管理,主要有交换机和网桥等②WiMax1.基站和用户之间的连接基站使用视线或非视线点对多点连接为用户提供服务,这段连接被称为最后一英里。
在城市中,由于建筑物的阻挡,基站与用户之间多使用非视线通信。
与WiFi不同的是,多数的802.16协议采用时分双工或者频分双工支持全双工传输并提供服务质量,即基第3页共9页计算机科学与工程学院《物联网概论》实验报告站可以根据用户的需求分配上行传输(由用户到基站)和下行传输(由基站到用户)信道各自的带宽。
2.基站和上层网络的连接基站通过光纤、电缆、微波连接等其他告诉的点对点连接与上层的网络相连,这段连接被称为回程。
回程需要的是告诉、稳定的连接。
WiMAX使用了两个频宽范围。
1)10~66GHz毫米的波频段。
它可以供分配的频宽较大,因此有较大的数据载荷能力。
它使用于数据高速传输,但由于波长较短,适合视线传输,可作为回程连接的载波。
2)2~11GHz厘米波频段。
它相对毫米波波长较长,受阻碍去的干扰较小,适合做非视线传输的载波,因此所用于基站和用户之间的点到多点数据传输。
WiMax物理层采用正交频分复用技术,频谱利用率较高;
支持时分双工、频分双工,同时也支持半频分双工;
可支持移动和固定的情况,移动速度最高可达120km/h;
带宽划分灵活,系统的带宽范围为1.25-20MHz;
使用先进的多天线技术提高系统容量和覆盖范围;
采用了混合自动重传、自适应调制编解码和功率控制技术;
采用了先进的信道编码技术增加通信质量,扩大覆盖范围。
IEEE802.16负责对无线本地环路的无线接口及其相关功能制定标准,它由三个小工作组组成,每个小工作组分别负责不同的方面:
IEEE802.16.1负责制定频率为10G到60G赫兹的无线接口标准;
IEEE802.16.2负责制定宽带无线接入系统共存方面的标准;
IEEE802.16.3负责制定频率范围在2G到10G赫兹之间获得频率使用许可的应用的无线接口标准。
我们可以看到,802.16.1所负责的频率是非常高的,而它的工作也是在这三个组中走在最前沿的。
由于其所定位的带宽很特殊,在将来802.16.1最有可能会引起工业界的兴趣。
IEEE802.16无线服务的作用就是在用户站点同核心网络之间建立起一个通信路径,这个核心网络可以是公用电话网络也可以是因特网。
IEEE802.16标准所关心的是用户的收发机同基站收发机之间的无线接口。
其中的协议专门对在网络中传输大数据块时的无线传输地址问题做了规定,协议标准是按照三层结构体系组织的。
第4页共9页计算机科学与工程学院《物联网概论》实验报告三层结构中的最底层是物理层,该层的协议主要是关于频率带宽、调制模式、纠错技术以及发射机同接收机之间的同步、数据传输率和时分复用结构等方面的。
对于从用户到基站的通信,标准使用的是按需分配多路寻址-时分多址DAMA-TDMA技术。
按需分配多路寻址DAMA技术是一种根据多个站点之间的容量需要的不同而动态地分配信道容量的技术。
时分多址TDMA是一种时分技术,它将一个信道分成一系列的帧,每个帧都包含很多的小时间单位,称为时隙。
时分多路技术可以根据每个站点的需要为其在每个帧中分配一定数量的时隙来组成每个站点的逻辑信道。
通过DAMA-TDMA技术,每个信道的时隙分配可以动态地改变。
在物理层之上是数据链路层,在该层上IEEE802.16规定的主要是为用户提供服务所需的各种功能。
这些功能都包括在介质访问控制MAC层中,主要负责将数据组成帧格式来传输和对用户如何接入到共享的无线介质中进行控制。
MAC协议对基站或用户在什么时候采用何种方式来初始化信道做了规定。
因为MAC层之上的一些层如ATM需要提供服务质量服务QoS,所以MAC协议必须能够分配无线信道容量。
位于多个TDMA帧中的一系列时隙为用户组成一个逻辑上的信道,而MAC帧则通过这个逻辑信道来传输。
IEEE802.16.1规定每个单独信道的数据传输率范围是从2M比特/秒到155M比特/秒。
在MAC层之上是一个会聚层,该层根据提供服务的不同提供不同的功能。
对于IEEE802.16.1来说,能提供的服务包括数字音频/视频广播、数字电话、异步传输模式ATM、因特网接入、电话网络中无线中继和帧中继。
高速网络协议用于连接网络中的节点,其特点是快速、容量大,功耗相对较高;
而低速网络协议用于连接物联网中的传感、信号采集点,其特点是速度足够,连接广泛,功耗相对较低。
物联网背景下连接的物体,既有智能的也有非智能的。
低速网络协议适应物联网中那些能力较低的节点。
其特点有:
1、低速率;
2、低通信半径;
3、低计算能力,和低能量要求。
我们对物联网中各种各样的物体进行操作的前提就是先将他们连接起来,低速网络协议是实现全面互联互通的前提。
无线低速网络协议包括:
蓝牙、红外、ZigBee等等。
第5页共9页计算机科学与工程学院《物联网概论》实验报告7.什么是3G?
3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,未来的3G必将与社区网站进行结合,WAP与WEB的结合是一种趋势,如时下流行的微博客网站:
大围脖、新浪微博等就已经将此应用加入进来。
[1-2]3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,它能够在全球范围内更好地实现无线漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务,同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。
为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆比特/每秒)、384kbps(千比特/每秒)以及144kbps的传输速度(此数值根据网络环境会发生变化)。
1995年问世的第一代模拟制式手机(1G)只能进行语音通话。
1996到1997年出现的第二代GSM、CDMA等数字制式手机(2G)便增加了接收数据的功能,如接收电子邮件或网页。
3G是第三代通信网络,目前国内支持国际电联确定三个无线接口标准,分别是中国电信的CDMA2019,中国联通的WCDMA,中国移动的TD-SCDMA,GSM设备采用的是时分多址,而CDMA使用码分扩频技术,先进功率和话音激活至少可提供大于3倍GSM网络容量,业界将CDMA技术作为3G的主流技术,国际电联确定三个无线接口标准,分别是美国CDMA2019,欧洲WCDMA,中国TD-SCDMA。
原中国联通的CDMA卖给中国电信,中国电信已经将CDMA升级到3G网络,3G主要特征是可提供移动宽带多媒体业务。
其实,3G并不是2009年诞生的,早在2019年国外就已经产生3G了,而中国也于2003年第6页共9页计算机科学与工程学院《物联网概论》实验报告开发出中国的3G,但2009年才正式上市。
下行速度峰值理论可达3.6Mbit/s(一说2.8Mbit/s),上行速度峰值也可达384kbit/s。
不可能像网上说的每秒2G,当然,下载一部电影也不可能瞬间完成。
3G标准:
它们分别是WCDMA,CDMA2019,和TD-SCDMAWCDMAARTTFDD异步CDMA系统:
无GPS带宽:
5MHz码片速率:
3.84Mcps中国频段:
1940MHz-1955MHz(上行)、2130MHz-2145MHz(下行)TD-SCDMARTTTDD同步CDMA系统:
有GPS带宽:
1.6MHz码片速率:
1.28Mcps中国频段:
1880-1920MHz、2010-2025MHz2300-2400MHzCDMA2019RTTFDD同步CDMA系统:
1.25MHz码片速率:
1.2288Mcps中国频段:
1920MHz-1935MHz(上行)、2110MHz-2125MHz(下行)8.4G指的是什么?
①4G通信的概念来自其他无线服务的技术,从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G;
有人说4G通信是一个超越2010年以外的研究主题,4G通信是系统中的系统,可利用各种不同的无线技术;
但不管人们对4G通信怎样进行定义,有一点人们能够肯定的是4G通信可能是一个比3G通信更完美的新无线世界,它可创造出许多消费者难以想象的应用。
4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s,这个速率是移动电话数据传输速率的1万倍,也第7页共9页计算机科学与工程学院《物联网概论》实验报告是3G移动电话速率的50倍。
4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容,并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。
它也可以接受高分辨率的电影和电视节目,从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。
此外,4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。
还有,4G有望集成不同模式的无线通信从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
4G通信技术并没有脱离以前的通信技术,而是以传统通信技术为基础,并利用了一些新的通信技术,来不断提高无线通信的网络效率和功能的。
如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话,那么4G通信会是一种超高速无线网络,一种不需要电缆的信息超级高速公路,这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。
与传统的通信技术相比,4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。
然而,在通话品方面,移动电话消费者还是能接受的。
随着技术的发展与应用,现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。
数据通信速度的高速化的确是一个很大优点,它的最大数据传输速率达到100Mbit/s,简直是不可思议的事情。
另外由于技术的先进性确保了成本投资的大大减少,未来的4G通信费用也要比2009年通信费用低。
②从全球范围看,2010年是海外主流运营商规模建设4G的元年,多数机构预计海外4G投资时间还将持续3年左右。
2019年,谷歌光纤概念开始在全球发酵,在美国国内成功推行的同时,谷歌光纤开始向非洲、东南亚等地推广,这给如火如荼的全球4G网络建设再次添柴加火。
截至2019年三季度,全球4G用户数已由2010年的380万发展至4370万,有机构预计至2019年全球4G用户可能超过10亿。
到2019年为止,美日韩在4G网络建设上已先行一步,欧洲及发展中国家也在积极部署,海外4G建网高潮已经拉开帷幕。
在国内,4G在技术标准、频率分配、终端准备、网络设备准备等方面已基本成熟。
近期,有消息称工信部初定的4G牌照发放方案是首先向3家运营商发放TD-LTE牌照,再向有意向建设FDD-LTE网络的运营商发放FDD-LTE牌照。
中国移动3G网络竞争处于劣势,急于推进4G建设,积极争取4G牌照的提前发放,并已经开始在13个主要城市展开扩大规模试验。
[9]第8页共9页计算机科学与工程学院《物联网概论》实验报告随着全球4G网络部署推进,运营商的资本支出规模正在高速增长。
根据iSuppli公司的报告,预计2019年全球4G技术的资本支出将达到243亿美元,相比2019年87亿美元增长率将达到惊人的179%。
[10]在国内,2019年将是4G投资爆发性增长的一年,机构普遍预计建网高潮将持续3年。
中信证券预测数据显示,2019年-2019年我国4G设备投资额分别为411亿元、475亿元、500亿元,增长率分别为513%、16%、5%。
其中,三年间主设备、传输投资、基站配套、电源的投资总额分别约为619亿107亿479亿和179亿。
单从2019年来看,主设备、射频器件、网络优化覆盖、传输等市场的投资增长率将分别达到523%、573%、613%和322%。
4G投资的三个阶段正好匹配建网的三个阶段:
在建网的连续覆盖阶段,时间跨度为2019-2019年,特征表现为投资的高速增长,2019和2019年的增速分别达到了730%和41%,在建网的发展用户阶段,时间跨度为2019-2019年,特征表现为投资增速的下降,2019年的投资增速为-3%,而建网的精品网络阶段特征,时间跨度为2019年以后,特征表现为投资再次高速增长,2019和2019年的增速分别恢复到了33%和41%中国移动4G建网三阶段名称时间跨度特征原因[11]第一连续覆投资高速增长,低成本快分流2G网络数据压力;
树立移动宽带市2019-2019阶段盖阶段速实现连续覆盖场的品牌和竞争力投资增速下降,OPEX增第二发展用积极营销发展4G数据用户;
加快培育新2019-2019加,通过网优提升用户体阶段户阶段业务验4G网络数据流量快速增长;
运营商业务第三精品网2019-阶段络阶段投资再次高速增长,扩容模式创新取得规模突破,新业务收入快速和深度覆盖成为重点增加五、教师评分成绩:
日期:
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