短距离无线通信技术课程讲义第六七讲_精品文档.ppt
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短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室1短距离无线通信技术短距离无线通信技术主讲教师:
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13851584809结束放映开始放映短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室2目录q短距离无线通信技术的基本理论短距离无线通信技术的基本理论q短距离无线通信技术的研究方向短距离无线通信技术的研究方向q短距离无线通信技术的典型应用短距离无线通信技术的典型应用q蓝牙(蓝牙(Bluetooth)蓝牙基本原理与蓝牙相关的九个实验:
数字基带仿真、服务发现、语音传输、数据传输、电话网接入、局域网接入、通信传输的有效性和可靠性分析、数字图像的采集传输和处理、无线多点组网q无线传感器网络(无线传感器网络(WSN)无线传感器网络基本原理无线传感器网络实验qGSM/GPRSGSM/GPRS接入基本原理GSM/GPRS接入实验qCDMACDMA接入基本原理CDMA接入实验短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室3基于蓝牙技术的系列实验基于蓝牙技术的系列实验局域网接入结束放映开始放映短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室4局域网接入应用场景局域网接入应用场景短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室5基本原理回目录一、一、串行通信与串行通信与PPP协议协议1.串行通信串行通信2.EIA-232-E接口标准接口标准3.点对点点对点协议协议PPP二、二、网络互连网络互连与与网际协议(网际协议(IP)1.网络互连设备网络互连设备2.IP协议及其配套协议协议及其配套协议3.IP层路由选择机制层路由选择机制三、三、无线局域网技术无线局域网技术1.无线局域网的产生无线局域网的产生2.无线局域网技术标准无线局域网技术标准3.蓝牙局域网接入系统蓝牙局域网接入系统短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室6一、一、串行通信与串行通信与PPP协议协议1.串行通信串行通信:
在一根传输线上一位一位的传送信息,所用的传输线少,并且可以借助现成的电话网进行信息传送,特别适合于远距离传输。
2.EIA-232-E接口标准:
接口标准:
美国电子工业协会(EIA)制订的著名的物理层标准;由1962年制订的RS-232标准发展而来。
DTE与DCE之间的接口标准;短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室7两个两个DTE通过通过DCE进行通信进行通信数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment):
具备一定数据处理能力以及发送和接收数据能力的设备,PC机就是典型的DTE。
数据电路端接设备DCE(DataCircuit-terminatingEquipment):
在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能,负责建立、保持和释放数据链路的连接,拨号上网用的调制解调器就是最常见的DCE。
两台计算机相距很近的时候,可以不通过DCE用电缆直接相连,需要采用虚调制解调器(串口电缆)的方法。
短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室83.3.点对点协议点对点协议PPP(Point-to-PointProtocol)用户通过Modem拨号接入Internet,或是两台计算机通过串口电缆连接进行上层应用间的通信,都需要数据链路层协议。
目前使用最为广泛的是PPP协议,它是在串行线路网际协议(SLIP)的基础上发展起来的。
三个组成部分:
三个组成部分:
一个将IP数据报封装到串行链路的方法,即在串行链路上对数据报进行封装。
PPP既支持异步串行链路,也支持面向比特的同步串行链路;一个用来建立、配置和测试数据链路连接的链路控制协议LCP(LinkControlProtocol)。
通信双方可以协商一些选项。
一套用于建立和配置不同网络层协议的网络控制协议NCP(NetworkControlProtocol)。
为了在点对点连接上建立通信,每个PPP端必须首先发送LCP包以配置和检测数据链接。
在连接建立而且可选的选项都已经由LCP设置完成后,PPP必须发送NCP包用以选择和配置一个或多个网络层协议,给主机分配一个临时的IP地址。
在每层的协议被配置完成后,就可以在链路上进行通信了。
短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室9PPPPPP协议的工作状态图协议的工作状态图链路控制协议LCP协议主要用于“建立”阶段,负责链路的建立和管理。
网络控制协议NCP协议主要用于“网络”阶段,负责配置网络层协议,给新接入的计算机分配一个临时的IP地址。
“鉴别”阶段常用的协议有密码授权协议PAP、咨询握手鉴别协议CHAPChallengeHandshakeAuthenticationProtocol等。
短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室10二、网络互连与网际协议(二、网络互连与网际协议(IP)1.网络互连设备网络互连设备2.中继(relay系统:
将网络互连起来使用的一些中间设备。
3.不同连接设备的主要区别在于它们连接面对的网络层次不同。
根据中继系统所在的层次,有以下5种中继系统:
转发器(repeater)物理层网桥或桥接器(bridge)数据链路层路由器(router)网络层网桥和路由器的混合体桥路器(brouter)网关(gateway)网络层以上短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室11网络层在网络互连中起着重要的作用,网络层的主要协议是IP协议及其配套协议。
网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一,用于将多个包交换网络连接起来,将数据报从源地址传送到目的地址。
与IP协议配套使用的还有三个协议三个协议:
Internet控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol):
作用是减少分组丢失,提高发送效率。
ICMP允许主机或路由器将异常情况以ICMP报的形式写入IP数据报中,向其它主机发送。
地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol):
由IP地址获得物理地址。
反向地址解析协议RARP(ReverseAddressResolutionProtocol):
由物理地址获得IP地址。
2.IP协议及其配套协议协议及其配套协议协议关系示意图协议关系示意图短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室123.IP地址与物理地址地址与物理地址IP地址:
地址:
给每一个连接在Internet上的主机分配一个在全世界范围内唯一的32bit地址。
IP地址分为五类:
即A类到E类(见下图)。
常用的A类、B类、C类地址都由网络号(net-id)和主机号(host-id)两个字段构成。
D类地址是组播地址,E类地址则为以后的用途保留。
短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室13IPIP地址与物理地址地址与物理地址IP地址与物理地址的区别短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室14TCP/IP体系中体系中地址的转换地址的转换主机名字和主机名字和IP地址间的转换地址间的转换对于较小的网络,使用hosts文件。
Hosts文件上存有许多主机名字到IP地址的映射,供源主机使用。
对于较大的网络,使用几个装有域名系统DNS(DomainNameSystem)的域名服务器。
DNS上面分层次放有许多主机名到IP地址转换的映射表。
当源主机需要与目的主机通信时,源主机中的名字解析软件resolver会自动找到DNS的域名服务器来完成这种转换。
主机主机IP地址和物理地址间的转换地址和物理地址间的转换该转换由地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol)来完成。
ARP:
将IP地址(长度是32bit)与局域网的物理地址(MAC地址,长度是48bit)一一对应的协议。
每台主机都应有ARP缓存来存放IP地址到物理地址的映射;ARP缓存的内容是动态更新的,需要时自动生成,一段时间不用就被清除。
短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室15IPIP层的路由选择机制层的路由选择机制以目的站所在的网络号选择路由指明目的主机的路由4个A类网络通过3个路由器连接在一起:
回原理目录短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室16三、无线局域网技术无线局域网技术1.无线局域网的产生无线局域网的产生计算机局域网:
计算机局域网:
将分布在数公里内的不同物理位置的计算机设备连在一起,在网络软件的支持下可以相互通信和资源共享的网络系统。
只包含了最低的两个层次,还包括对传输媒体和拓扑结构的规格说明。
其中数据链路层分为媒体接入控制MAC(MediumAccessControl)和逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)两个子层。
局域网体系结构(IEEE802参考模型)短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室17计算机局域网在通常情况下主要是有线局域网。
有线局域网的缺陷:
有线局域网的缺陷:
布线、改线工程量大;线路容易损坏;网中的各站点不可移动;这些问题给正迅速扩大的联网需求造成严重的瓶颈阻塞,解决此最迅速和最有效的方法是采用计算机无线通信和无线计算机网络系统。
无线局域网无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork):
是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网,是有线网络的延伸和补充。
短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室182.无线局域网技术标准无线局域网技术标准无线接入区别于有线接入的特点之一:
标准不统一,不同的标准有不同的应用。
下面是几种最热门的无线局域网技术标准:
IEEE802.11标准:
IEEE最初制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入,业务主要限于数据存取。
此后又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准。
HomeRF标准:
由家庭无线联网业界团体制定的标准,是专门为家庭用户设计的。
蓝牙(Bluetooth)标准蓝牙技术是一种无线个人联网技术。
作为一种开放性的标准,蓝牙可以提供在短距离内的数字语音和数据的传输,可以支持在移动设备和桌面设备之间的点对点或者点对多点的应用。
下表对它们做了简要的技术标准比较:
短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室19802.11b802.11aHomeRFBluetooth应用范围商用及公共场所商用及公共场所家庭个人、家庭工作频率(Hz)2.4G5G2.4G2.4G扩频方式直接序列扩频(DSSS)正交频分复用(OFDM)跳频扩频(FHSS)跳频扩频(FHSS)承载业务数据数据、语音、图像数据、语音数据、语音最大数据传输速率11Mbps25Mbps(传输层)2Mbps721kbps最大通信距离室外300m室内100m同左50m10m,100m增加功率几种无线局域网技术标准比较几种无线局域网技术标准比较短距离无线通信技术短距离无线通信技术东南大学移动通信国家重点实验室东南大学移动通信国家重点实验室203.蓝牙局域网接入系统蓝牙局域网接
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