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计算机网络

无线传输

无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。

利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。

当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。

通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。

数字调制技术

数字调制是指用数字数据调制模拟信号，主要有三种形式：

移幅键控法ASK、移频键控法FSK、移相键控法PSK。

幅度键控（ASK）：

即按载波的幅度受到数字数据的调制而取不同的值，例如对应二进制0，载波振幅为0；对应二进制1，载波振幅为1。

调幅技术实现起来简单，但容易受增益变化的影响，是一种低效的调制技术。

在电话线路上，通常只能达到1200bps的速率。

频移键控（FSK）：

即按数字数据的值（0或1）调制载波的频率。

例如对应二进制0的载波频率为F1，而对应二进制1的载波频率为F2。

该技术抗干扰性能好，但占用带宽较大。

在电话线路上，使用FSK可以实现全双工操作，通常可达到1200bps的速率。

相移键控（PSK）：

即按数字数据的值调制载波相位。

例如用180相移表示1，用0相移表示0。

这种调制技术抗干扰性能最好，且相位的变化也可以作为定时信息来同步发送机和接收机的时钟，并对传输速率起到加倍的作用

无线传输是利用电磁波。

分发射部分和接收部分。

发射部分由产生高频信号的振荡器，将音频信号加到电磁波上的调制器和高频功率放大器，最后由天线发射到空间去。

接收部分由接收天线，高频放大，变频器，中频放大器，检波器和音频功率放大器等组成，最后由喇叭还原出声音。

现在无线传输已经超出了广播通信的范围。

如无线电导航，无线电定位，无线上网等许多领域。

常见的无线传输方式：

（1）波导方式当电磁波频率为30kHz以下（波长为10km以上）时，大地犹如导体，而电离层的下层由于折射率为虚数，电磁波也不能进入，因此电磁波被限制在电离层的下层与地球表面之间的空间内传输，称为波导传波方式

（2）地波方式沿地球表面传播的无线电波称为地波（或地表波），这种传播方式比较稳定，受天气影响小；

（3）天波方式射向天空经电离层折射后又折返回地面（还可经地面再反射回到天空）的无线电波称为天波，天波可以传播到几千公里之外的地面，也可以在地球表面和电离层之间多次反射，即可以实现多跳传播。

（4）空间波方式主要指直射波和反射波。

电波在空间按直线传播，称为直射波。

当电波传播过程中遇到两种不同介质的光滑界面时，还会像光一样发生镜面反射，称为反射波。

（5）绕射方式由于地球表面是个弯曲的球面，因此电波传播距离受到地球曲率的限制，但无线电波也能同光的绕射传播现象一样，形成视距以外的传播。

（6）对流层散射方式地球大气层中的对流层，因其物理特性的不规则性或不连续性，会对无线电波起到散射作用。

利用对流层散射作用进行无线电波的传播称为对流层散射方式。

（7）视距传播指点到点或地球到卫星之间的电波传播。

红外线

红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长在0.75微波（μm）至1毫米之间，在光谱上位于红色光外侧。

因为红外线也是光的一种，所以它也同样具有光的特性，它无法穿越不透光的物体。

当他遇到如墙面等物体时就会反射。

根据红外线的一些特征，红外线传输有低成本、跨平台、小角度（30度锥角以内），短距离、点对点直线数据传输的特点，而且在保密性和传输速率上都有很好的表现。

传输速率能达到4M（FIR技术）和16M（VFIR技术）。

红外线传输过程中要求通信设备的位置固定，其点对点的传输连接，也导致无法灵活的组成网络，红外线多用于室内短距离传输，之前在家用移动设备上也有红外线传输，目前很多应用场合逐渐被蓝牙所取代。

蓝牙

蓝牙是我们生活中随处可见的传输技术，蓝牙的数据速率为1Mb/s，传输距离月10米左右。

支持点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHZISM（工业、科学、医学）频段。

蓝牙较多用于手机，游戏机，PC外设，表，体育健身，医疗保健，汽车，家用电子等，现在手机上几乎都有蓝牙，虽然用的比较少。

无线数传电台

无线数传电台是数字式无线数据传输电台的简称。

它是采用数字信号处理、数字调制解调、具有前向纠错、均衡软判决等功能的一种无线数据传输电台。

数传电台的使用从最初的案件电码、电报、模拟电台加无线MODEM，发展到目前的数字电台和DSP、软件无线电。

工作频率大多使用220-240MHz或400-470MHz频段，有效覆盖半径约有几十公里。

无线数传电台是通信行业发展较早的通信方式，也是比较成熟的一项无线通信技术，已经在各行业取的广泛应用，从航空航天、铁路、电力、石油、气象、地震等各行业均有规模的应用，可以传输包括遥控遥测数据、数字化语音、动态图像等业务。

无线数传电台在市场的空间一直还不是很大，一个原因是SCADA（数据采集与监视控制）系统的每一个节点的一次性造价较高；二是通信规约，协议，至今尚没有一个明确的、统一的行业标准。

造成大部分厂商产品自成体系、互不兼容，从而很难规模化应用，影响了行业的发展。

WIFI

Wi-Fi（WirelessFidelity,无线相容性认证），与蓝牙一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。

Wifi的频段很多，2.4G，也有5G的，一般的传输功率要在100毫瓦之间，虽然在数据安全性方面，该技术比蓝牙技术差一点，但是在电波覆盖范围方面则要略胜一筹。

Wi-Fi的覆盖范围则可达300英尺左右（约合90米），在整栋大楼之中都可以使用。

我们也会在平时看到很多公共场所或者酒店商场等提供WiFi热点接入。

根据使用的标准不同WiFi的速度也有所不同。

其中IEEE802.11b最高为11Mbps，IEEE802.11a最高为54Mbps，IEEE802.11g最高为54Mbps（NetgearSUPERg技术可以讲速度提升到108Mbps）。

GPRS

GPRS是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。

GPRS可说是GSM的延续。

这项技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通讯技术之间，56~115Kbps的传输速度，品吨有850/900/1800/1900MHz。

GPRS可以让工业用的RS232/485串口设备的串口通信立即转换为GPRS无线网络通信。

内置TCP/IP协议透明传输，可以用于长距离通信或控制。

3G无线传输

3G标准有CDMA2000，WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX等，3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。

3G和2G一样，同样需要大面积的网络覆盖，依赖数以万计的基站来支撑起网络。

这种网络的部署与实施，价格也是极其高昂的。

CDMA2000，WCDMA,TD-SCDMA我们在日常生活中经常会接触到。

WiMAX（全球微波接入互操作性，Worldinteropera-bilityforMicrowaveAccess）,是一项宽带无线接入城域网（BWA-MAN）技术，该技术是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准，其重点目标是提供一种在城域网一点对多点的多生产厂家环境下，可有效的互操作的宽带无线接入手段。

其网络覆盖面积是3G发射塔的10倍，只要少数基站建设就能实现全城覆盖。

UWB无线传输

超宽带UWB无线电:

用很低功率，很宽频带共用授权频段

目的：

提高无线电资源利用率

UWB（UltraWideband）无线通信是一种不用载波，而采用时间间隔极短（小于1ns）的脉冲进行通信的方式，UWB也称做脉冲无线电（impulseRadio）、时域（TimeDomain）或无载波（CarrierFree）通信。

与普通二进制移相键控（BPSK）信号波形相比，UWB方式不利用余弦波调制而发送许多小于1ns的脉冲，因此这种通信方式占用带宽非常之宽，且由于频谱的功率密度极小，它具有通常扩频通信的特点。

UWB通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至树Gbit/s的数据传输速率。

UWB具有抗干扰性强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。

UWB系统结构的实现比较简单，UWB的传输距离只有10M左右，现在UWB的有效距离已扩展到20M左右。

由于UWB具有强大的数据传输速率优势，同时受发射功率的限制，在短距离范围内提供高速无线数据传输将是UWB的重要应用领域，主要分为军用和民用两方面。

军用方面：

UWB雷达、UWBLPI/D无线内通系统；民用方面：

家庭数字娱乐中心等需要短距离快速传输的环境下。

Zigbee无线传输

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。

根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。

主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

简而言之，ZigBee就是一种低成本，低功耗、网络容量大、安全可靠的近距离无线组网通讯技术。

Zigbee技术的一个重要应用是无线传感网络（WirelessSensorNetworks,WSNs）。

无线网络传感器网络是由分布在给定局部区域内足够多的无线传感节点构成的一种新型信息获取系统。

通信行业比较重视的高技术产业。

（隔壁楼）

RFID

射频识别，RFID（RadioFrequencyIdentification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。

某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。

标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。

与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。

NFC：

这个技术由非接触式射频识别（RFID）演变而来，由飞利浦半导体（现恩智浦半导体公司）、诺基亚和索尼共同研制开发，其基础是RFID及互连技术。

近场通信（NearFieldCommunication,NFC）是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于10厘米距离内。

其传输速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三种。

目前近场通信已通过成为ISO/IECIS18092国际标准、ECMA-340标准与ETSITS102190标准。

NFC采用主动和被动两种读取模式。

NFC近场通信技术是由非接触式射频识别（RFID）及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。

工作频率为13.56MHz，但是使用这种手机支付方案的用户必须更换特制的手机。

目前这项技术在日韩被广泛应用。

手机用户凭着配置了支付功能的手机就可以行遍全国：

他们的手机可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等

无线网络类型

无线个域网（WirelessPersonalAreaNetwork，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。

无线局域网络英文全名：

WirelessLocalAreaNetworks；简写为：

WLAN。

它是相当便利的数据传输系统，它利用射频（RadioFrequency；RF）的技术，使用电磁波，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，在空中进行通信连接。

无线局域网的不足之处体现在以下几个方面：

⑴性能。

无线局域网是依靠无线电波进行传输的。

这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。

⑵速率。

无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。

无线局域网的最大传输速率为1Gbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。

⑶安全性。

本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。

从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。

无线城域网的推出是为了满足日益增长的宽带无线接入（BWA）市场需求。

虽然多年来802.11x技术一直与许多其他专有技术一起被用于BWA，并获得很大成功，但是WLAN的总体设计及其提供的特点并不能很好地适用于室外的BWA应用。

当其用于室外时，在带宽和用户数方面将受到限制，同时还存在着通信距离等其他一些问题。

基于上述情况，IEEE决定制定一种新的、更复杂的全球标准，这个标准应能同时解决物理层环境（室外射频传输）和QoS两方面的问题，以满足BWA和“最后一英里”接入市场的需要。

WIMAX

无线广域网WWAN是采用无线网络把物理距离极为分散的局域网（LAN）连接起来的通信方式。

WWAN连接地理范围较大，常常是一个国家或是一个洲。

其目的是为了让分布较远的各局域网互连，它的结构分为末端系统（两端的用户集合）和通信系统（中间链路）两部分。

典型应用：

电力系统、医疗系统、税务系统、交通系统、银行系统、调度系统等领域

无线广域通信网络

CDMA网络制式：

CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA允许所有的使用者同时使用全部频带，并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞（collision）的问题。

CDMA网络是中国联通运营的网络，目前，又推出更为稳定的CDMA1X网络系统。

CDMA1X是在原来CDMA基础上的升级，速度更快，容量更高。

CDMA1X能给用户提供更宽的带宽，除基本业务外，还提供了无线数据业务。

无线数据业务包括以下服务：

（1）短消息业务：

如收发短消息、话费查询、小区广播、铃声下载、LOGO图片下载、如意呼等；

（2）无线Internet业务：

如WWW浏览、WAP浏览、收发E-mail、FTP、移动QQ、信息点播等；

（3）移动定位业务：

如紧急救助、跟踪服务、导航、城市地图、基于位置信息的定点内容广播、移动黄页等；

（4）移动电子商务业务：

如电子银行、电子彩票、电子购票、移动付款、预定服务、移动股票交易等；

（5）移动多媒体业务：

如视频点播、可视电话、交互式游戏等；

（6）移动VPN业务，银行、外企等大的集团用户还可以直接利用CDMA网络构建自己的虚拟专用网络。

GPRS网络制式：

GPRS的英文全称为“GeneralPacketRadioService”，中文含义为“通用分组无线服务”，它是利用“包交换”（Packet-Switched）的概念所发展出的一套基于GSM系统的无线传输方式。

所谓的包交换就是将Date封装成许多独立的封包，再将这些封包一个一个传送出去，形式上有点类似寄包裹，采用包交换的好处是只有在有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对用户来说是比较合理的计费方式，因为像Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是间置的。

相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。

CDPD网络制式：

CDPD是Cellulardigitalpacketdata的缩写，即蜂窝数字式分组数据交换网络，是以分组数据通信技术为基础、利用蜂窝数字移动通信网的组网方式的无线移动数据通信技术，被人们称作真正的无线互联网。

CDPD网是以数字分组数据技术为基础，以蜂窝移动通信为组网方式的移动无线数据通信网。

使用CDPD只需在便携机上连接一个专用的无线调制解调器，即使坐在时速100公里的车厢内，也不影响上网。

CDPD拥有一张专用的无线数据网，信号不易受干扰，可以上任何网站。

与其它无线上网方式相比，CDPD网可达19.2千比特/秒。

CDPD使用中还有诸多特点：

安装简便，使用者无需申请电话线或其它线路；通信接通反应快捷，如在商业刷卡中，用MODEM接通时间要20-45秒，而CDPD只要1秒；终端系统分移动、固定两种，能实现本地及异地漫游。

CDPD可以支持移动上网、远程遥测、车辆调度、银行提款、无线炒股、现场服务、商业POS系统等等。

3G

3G：

第三代移动通信系统IMT2000，由国际电信联盟（ITU）在1985年提出，当时称为陆地移动系统，1996年更名IMT2000.3G即为英文3rdGeneration的缩写，代表着第三代移动通信技术。

第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力。

与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类通信的通信系统。

手机自问世至今，共经历了第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），而当前通信运营商和终端产品制造商倡导的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。

它主要定位于实时视频、高速多媒体和移动Internet访问业务。

利用先进的空中接口技术、核心包分组技术，再加上对频谱的高效利用，是可以实现上述业务的。

虽然高速数据传输能力是第三代无线网络的关键特征之一，但其真正优势是扩大高质量话音业务容量。

与第二代移动通信系统相比有以下特点：

1.全球普及和全球无缝漫游；

2.具有支持多媒体业务的能力，特别是支持Internet的能力；

3.便于过渡和演进；

4.高频谱利用率；

5.能够传送高达2Mbit/s的高质量图像。

在传输声音和数据的速度上的提升是与2G最主要的区别，它能够在全球范围内更好的实现无线漫游，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的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。

WCDMA与CDMA2000都是采用FDD（频分数字双工）模式，TD-SCDMA采用TDD（时分数字双工）模式。

WCDMA与CDMA2000能够支持移动终端在时速500公里左右时的正常通信，而TD-SCDMA只能支持移动终端在时速120公里左右时的正常通信。

TD-SCDMA在高速公路及铁路等高速移动的环境中处于劣势

其核心技术是码分多址（CDMA），CDMA系统是基于码分技术（扩频技术）和多址技术的通信系统，系统为每个用户分配各自特定的地址码。

地址码之间具有相互准正交性，从而在时间、空间和频率上都可以重叠；将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的伪随机码进行调制，使得原有的数据信号带宽被扩展，接收端进行相反的过程，进行解扩，增强抗干扰能力。

CDMA就是利用展频的通信技术，因而可以减少手机之间的干扰，可以增加用户的容量，而手机功率还可以做得比较低。

不但可以使使用时间更长，而且可以降低电磁波对人体的伤害。

WCDMA：

宽带码分多址，是第三代无线移动通信技术，是一种由3GPP具体制定的，基于GSMMAP核心网，UTRAN（UMTS陆地接入网）为无线接口的第三代移动通信系统。

WCDMA全称为WidebandCDMA，意为宽频码分多址。

采用FDD制式，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。

该标准提出了GSM（2G）—GPRS—EDGE—WCDMA（3G）的演进策略。

GPRS是GeneralPacketRadioService（通用分组无线业务）的简称，EDGE是EnhancedDatarateforGSMEvolution（增强数据速率的GSM演进）的简称，这两种技术被称为2.5代移动通信技术。

WCDMA是中国联通的主流技术。

在3GPP成员和专家的努力下，WCDMA已经推出了成熟的可供商用的版本Release99和包括TD-SCDMA全套规范的Release4、Release5、Release6版本。

目前中国联通采用这种3G通讯标准。

但是，由于无线通信技术和IP技术的迅速发展，WCDMA标准也在不断发展中，新的兼容的无线技术和核心网络技术也在不断被提出和采纳，从现在的情况看，WCDMA还是一个“活”的标准，在后面会介绍WCDMA还有许多需要研究的课题，需要学术界和产业界的共同开发。

WCDMA是一个ITU（国际电信联盟）标准，从码分多址演变而来，从官方看被认为是IMT-2000的直接扩展，与现在市场上通常提供的技术相比，它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。

WCDMA采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA），频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mbps，载波带宽为5MHz。

基于Release99、Release4版本，可在5MHz的带宽内，提供最高384kbps的用户数据传输速率。

WCDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图像、数据、以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384kbps（对于宽带网而言）。

输入信号先被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输，窄带CDMA使用的是200KHz宽度的载频，而WCDMA使用的则是一个5MHz宽度的载频。

WCDMA已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种3G标准。

已有538个WCDMA运营商在246个国家和地区开通了WCDMA网络，3G商用市场份额超过了80%。

而WCDMA向下兼容的GSM网络已经覆盖了184个国家，遍布全球，WCDMA用户数已经超过6亿。

WCDMA将沿着HSDPA、HSUPA、HSPA+过渡到LIE。

目前，HSPA+已在一些国家开始建设。

现在经中国联通的努力研究与投入，现已可升级至HSPA+，4G制式，已在上海开通试验田，网速可达21.9Mbps的传输速率。

CDMA2000：

CDMA2000是一个3G移动通讯标准，国际电信联盟ITU的IMT-2000标准认可的无线电接口，也是2GCDMAOne标准的延伸。

根本的标准是IS-2000。

CDMA2000与其他的3G标准并不兼容。

CDMA2000也成为CDMAMulti-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。

这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原来的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。

但使用者和支持者也少些。

不过CDMA2000的研发技术却是当时3G各标准中进度最快的。

CDMA2000是一个3G移动通讯标准，国际电信联盟ITU的IMT-2000标准任何的无线电接口，也是2GCDMA标准（IS-95，标志CDMA1X）的延伸。

CDMA2000有多个不同的版本：

CDMA20001x，CDMA20001xRTT、CDMA20001xEV-DV、CDMA20001xEV-DO、CDMA20003x等。

在我国，中国电信获得了CDMA2000的运营牌照。

目前，CDMA的技术演进已经基本达成共识，除了一部分转网建设HSPA，