1第6章無線通信應(yīng)用技術(shù)成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院通信導(dǎo)論（第2版）陳金鷹教授第6章無線通信應(yīng)用技術(shù)6.1遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)6.2近距離無線傳輸技術(shù)6.1.1移動通信技術(shù)6.1.2無線智能終端技術(shù)6.1.3無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)6.1.4智能無線信道獲取技術(shù)6.1.5衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)6.1.6特殊無線傳輸技術(shù)6.1遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)6.2近距離無線傳輸技術(shù)6.2.1Zigbee技術(shù)6.2.2Z-Wave技術(shù)6.2.3Wibree技術(shù)6.2.4藍(lán)牙技術(shù)6.2.5UWB技術(shù)6.2.6NFC技術(shù)6.2.760GHz技術(shù)6.2.8RFID技術(shù)4無線技術(shù)的進(jìn)步可以從遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)、近距離傳輸技術(shù)、低速傳輸技術(shù)幾個方面來觀查。泛在網(wǎng)和移動IP應(yīng)用發(fā)展方向任何地點任何時間任何人一機(jī)在手操控萬物51.WiMAX技術(shù)WiMAX技術(shù)的基本概念微波接入全球互通(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess，WiMAX)技術(shù)，是一項基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入城域網(wǎng)技術(shù)，是第四個3G標(biāo)準(zhǔn)，在3～10公里半徑單元部署中，有望提供每信道40Mbit/s的容量。英特爾下代無線wimax無線網(wǎng)卡

6.1遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)6.1.1移動通信技術(shù)6WiMAX可以為同時支持?jǐn)?shù)百使用T1連接速度的商業(yè)用戶或數(shù)千使用DSL連接速度的家庭用戶的需求，并提供足夠的帶寬。移動網(wǎng)絡(luò)部署將能夠在典型的（最高）3公里半徑單元部署中提供高達(dá)15Mbps的容量。WiMAX無線網(wǎng)卡WiMAX基站

7IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)又稱為IEEEWirelessMAN空中接口標(biāo)準(zhǔn)，是工作于2～66GHz無線頻帶的空中接口規(guī)范。由于它所規(guī)定的無線系統(tǒng)覆蓋范圍可高達(dá)50km，因此802.16系統(tǒng)主要應(yīng)用于城域網(wǎng)，符合該標(biāo)準(zhǔn)的無線接入系統(tǒng)被視為可與DSL競爭的最后一公里寬帶接入解決方案。根據(jù)使用頻帶高低的不同，802.16系統(tǒng)可分為應(yīng)用于視距和非視距兩種，其中使用2～11GHz頻帶的系統(tǒng)應(yīng)用于非視距(NLOS)范圍，而使用10～66GHz頻帶的系統(tǒng)應(yīng)用于視距(LOS)范圍。根據(jù)是否支持移動特性，802.16標(biāo)準(zhǔn)又可分為固定寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)和移動寬帶無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)系列中的802.16、16a、16d屬于固定無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)，而802.16e屬于移動寬帶無線接入空中標(biāo)準(zhǔn)。8Wimax關(guān)鍵技術(shù)包括：①OFDM／OFDMA技術(shù)在WiMAX系統(tǒng)中，OFDM技術(shù)為物理層技術(shù)，主要應(yīng)用的方式有兩種：OFDM物理層和OFDMA物理層。OFDM物理層采用OFDM調(diào)制方式，OFDM正交載波集由單一用戶產(chǎn)生，為單一用戶并行傳送數(shù)據(jù)流。它支持TDD和FDD雙工方式，上行鏈路采用TDMA多址方式，下行鏈路采用TDM復(fù)用方式，可以采用STC發(fā)射分集以及AAS自適應(yīng)天線系統(tǒng)。OFDMA物理層采用OFDMA多址接入方式，支持TDD和FDD雙工方式，可以采用STC發(fā)射分集以及AAS。Wimax關(guān)鍵技術(shù)9WiMAX發(fā)展前景

10②HARQ（混合自動重傳要求）技術(shù)WiMAX技術(shù)在鏈路層加入了HARQ機(jī)制，減少了到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層的信息差錯，可大大提高系統(tǒng)的業(yè)務(wù)吞吐量。③AMC（自適應(yīng)調(diào)制編碼）由于WiMAX物理層采用的是OFDM技術(shù)，所以時延擴(kuò)展、多普勒頻移、峰值平均功率比(PAPR值)、小區(qū)的干擾等對于OFDM解調(diào)性能有重要影響的信道因素必須被考慮到AMC算法中，用于調(diào)整系統(tǒng)編碼調(diào)制方式，達(dá)到系統(tǒng)瞬時最優(yōu)性能。WiMAX標(biāo)準(zhǔn)定義了多種編碼調(diào)制模式，包括卷積編碼、分組Turbo編碼（可選）、卷積Turbo碼（可選）、零咬尾卷積碼（可選）和低密度奇偶校驗碼(LDPC)（可選），并對應(yīng)不同的碼率，主要有：1／2、3／5、5／8、2／3、3／4、4／5、5／6等碼率。11⑤QoS機(jī)制在WiMAX標(biāo)準(zhǔn)中，MAC層定義了較為完整的QoS機(jī)制。MAC層針對每個連接可以分別設(shè)置不同的QoS參數(shù)，包括速率、延時等指標(biāo)。⑥睡眠模式802.16e協(xié)議為適應(yīng)移動通信系統(tǒng)的特點，增加了終端睡眠模式：Sleep模式和Idle模式。Sleep模式的目的在于減少MS的能量消耗并降低對ServingBS空中資源的使用。Sleep模式是MS在預(yù)先協(xié)商的指定周期內(nèi)暫時中止ServingBS服務(wù)的一種狀態(tài)。⑦切換技術(shù)802.16e標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種必選的硬切換HO模式，還提供了兩種可選的切換模式：MDHO（宏分集切換）和FBSS（快速BS切換）。12雙式方式：時分雙工(TDD)或頻分雙工(FDD)。多址方式：下行采用(TDM)方式，上行TDMA方式。調(diào)制方式：256OFDM調(diào)制方式。信道帶寬：可采用下列信道帶寬中的一種：1.75、3、3.35、5.5、7、10、14、20MHz。發(fā)射功率：BS不超過35dBm，SS不超過14～23dBm。覆蓋范圍：最大50km。典型值小于10km。傳輸條件：LOS、NLOS。移動速度：16d不能，16e小于120km。WiMAX的主要技術(shù)參數(shù)13網(wǎng)絡(luò)融合三星移動WiMAX和EV-DO雙模手機(jī)

城市智能通信系統(tǒng)

142.4G技術(shù)第四代移動通信系統(tǒng)（4G）可稱為廣帶（Broadband）接入和分布網(wǎng)絡(luò)，國際電聯(lián)的官方稱謂是“IMT-Advanced”?？蛇@樣描述4G：4G是集3G與WLAN于一體，能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，其圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。能夠以100Mbps的速度下載，20Mbps的速度上傳，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。4G的基本概念154G通信系統(tǒng)網(wǎng)路組成全I(xiàn)P核心網(wǎng)GSM等2G通信系統(tǒng)3G通信系統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)接入衛(wèi)星通信系統(tǒng)WLAN接入固定無線接入數(shù)字音頻視頻廣播其它新的接入系統(tǒng)目前的4G系統(tǒng)有網(wǎng)絡(luò)融合的趨勢。圖中的固定無線接入、WLAN接入、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、GSM等2G通信系統(tǒng)、3G通信系統(tǒng)、藍(lán)牙技術(shù)接入、數(shù)字音頻視頻廣播以及其他新的接入系統(tǒng)都將接入全I(xiàn)P核心網(wǎng)。全I(xiàn)P核心網(wǎng)包括從IP骨干傳輸層到控制層、應(yīng)用層的一個整體。16在4G通信系統(tǒng)中可能采用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OFDM、軟件無線電、智能天線、MIMO、基于IP的核心網(wǎng)等。①正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）技術(shù)

第四代移動通信以O(shè)FDM為核心技術(shù)，OFDM技術(shù)是多載波調(diào)制技術(shù)(MCM)中的一種，其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個子信道上進(jìn)行傳輸。其優(yōu)點是：頻譜效率比串行系統(tǒng)高、抗衰落能力強、適合高速數(shù)據(jù)傳輸、抗碼間干擾(ISI)能力強。4G通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)174G網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)概念模型4G蜂窩系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)概念模型如圖所示。上層是應(yīng)用層，中間是網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層，下層是物理層。物理層提供接入和選路功能，中間層作為橋接層提供QOS映射、地址轉(zhuǎn)換、即插即用、安全管理，有源網(wǎng)絡(luò)。物理層與中間層提供開放式IP接口。應(yīng)用層與中間層之間也是開放式接口，提供第三方開發(fā)和提供新業(yè)務(wù)。18②軟件無線電

(SoftwareDefinedRadio,SDR)

技術(shù)

SDR可以將不同形式的通信技術(shù)聯(lián)系在一起。SDR通過建立一個能運行各種軟件系統(tǒng)的高彈性軟、硬體系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)多通路、多層次和多模式的無線通信，使不同系統(tǒng)和平臺之間的通信兼容，因此是實現(xiàn)無疆界網(wǎng)路世界的技術(shù)平臺。③智能天線（Smart

Antenna，SA）技術(shù)SA也叫自適應(yīng)陣列天線，由天線陣、波束形成網(wǎng)絡(luò)、波未形成算法三部分組成。SA通過滿足某種準(zhǔn)則的算法去調(diào)節(jié)各陣元信號的加權(quán)幅度和相位，從而調(diào)節(jié)天線陣列的方向圖形狀，達(dá)到增強所需信號和抑制干擾信號的目的，如圖所示。19智能天線的功能圖中左邊反映的是利用智能天線實現(xiàn)對用戶的跟蹤過程，右邊反映的是利用智能天線的多天線技術(shù)實現(xiàn)空分多路接入。SA具有抑制信號干擾，自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能。20④MIMO(MultipleInputMultipleOutput,MIMO)技術(shù)

MIMO技術(shù)采用在發(fā)射端和接收端分別設(shè)置多副發(fā)射天線和接收天線，通過多發(fā)送天線與多接收天線相結(jié)合來改善每個用戶的通信質(zhì)量或提高通信效率。利用MIMO信道成倍地提高無線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍地提高。MIMO技術(shù)實質(zhì)上是為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益?？臻g復(fù)用技術(shù)用以提高信道容量，空間分集則用以提高信道的可靠性，降低信道誤碼率。21⑤基于IP的核心網(wǎng)

4G的核心網(wǎng)是一個基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的無縫互聯(lián)。核心網(wǎng)獨立于各種具體的無線接入方案，能提供端到端的IP業(yè)務(wù)，能同已有的核心網(wǎng)和PSTN兼容。采用IP后，所采用的無線接入方式和協(xié)議與核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、鏈路層是分離獨立的。IP與多種無線接入?yún)f(xié)議相兼容，因此在設(shè)計核心網(wǎng)絡(luò)時具有很大的靈活性，不需要考慮無線接入究竟采用何種方式和協(xié)議。4G采用Ipv6技術(shù)。223.第五代移動通信技術(shù)5G的提出2015年6月國際電聯(lián)ITU-RWP5D第22次會議上，ITU正式命名第五代移動通信(5G)為IMT-2020，并確定了5G的愿景和時間表。23ITU-R確定的5G主要應(yīng)用場景有3大類，分別是：增強型移動寬帶（eMBB）；超高可靠與低延遲通信（URLLC）；大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC）。其中，增強型移動寬帶eMBB通過支持更高效的數(shù)據(jù)傳輸，降低每比特數(shù)據(jù)傳輸成本，支持面向一系列終端和應(yīng)用的無線寬帶覆蓋，適用于地鐵等連續(xù)廣域覆蓋場景和住宅區(qū)、辦公區(qū)等熱點高容量區(qū)域；超高可靠與低延遲通信主要作用于垂直行業(yè)和交通自動化等領(lǐng)域，如工業(yè)控制、智能電網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)；大規(guī)模機(jī)器通信則適用于農(nóng)業(yè)、能源、公用事業(yè)、城市基礎(chǔ)設(shè)施與環(huán)境監(jiān)控等方向。2425物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需海量的信息傳輸與處理，實現(xiàn)人與物、物與物信息交互和鏈接，及實時控制和精確管理。26無限豐富的無線移動行業(yè)應(yīng)用需求27未來移動通信系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)2829（1）5G關(guān)鍵能力與核心技術(shù)根據(jù)5G關(guān)鍵能力與核心技術(shù)，第五代移動通信技術(shù)的概念由標(biāo)志性能指標(biāo)和一組核心關(guān)鍵技術(shù)來共同定義。標(biāo)志性能力指標(biāo)為“Gbps用戶體驗速率”一組關(guān)鍵技術(shù)包括:大規(guī)模天線(MIMO)陣列技術(shù)超密集組網(wǎng)技術(shù)新型波形和多址技術(shù)全頻譜接入技術(shù)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)5G加強版的MassiveMIMO30大規(guī)模天線陣列是提升系統(tǒng)頻譜效率的最重要技術(shù)手段之一，對滿足5G系統(tǒng)容量和速率需求將起到重要的支撐作用；超密集組網(wǎng)通過增加基站部署密度，可實現(xiàn)百倍量級的容量提升，是滿足5G千倍容量增長需求的最主要手段之一；新型多址技術(shù)通過發(fā)送信號的疊加傳輸來提升系統(tǒng)的接入能力，可有效支撐5G網(wǎng)絡(luò)千億設(shè)備連接需求；全頻譜接入技術(shù)通過有效利用各類頻譜資源，可有效緩解5G網(wǎng)絡(luò)對頻譜資源的巨大需求；新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）、移動邊緣計算（MEC）和霧計算(FogComputing)和云計算等先進(jìn)技術(shù)可實現(xiàn)以用戶為中心的更靈活、智能、高效和開放的5G新型網(wǎng)絡(luò)。31此外，基于濾波的正交頻分復(fù)用（F-OFDM）、濾波器組多載波（FBMC)、全雙工、靈活雙工、終端直通（D2D）、多元低密度奇偶檢驗（Q-aryLDPC）碼、網(wǎng)絡(luò)編碼、極化碼等也被認(rèn)為是5G重要的潛在無線關(guān)鍵技術(shù)。5G核心網(wǎng)云化技術(shù)(包括：服務(wù)化架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)切片、與4G核心網(wǎng)互操作)、移動邊緣計算（MEC）技術(shù)(包括基于CUPS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、數(shù)據(jù)面和業(yè)務(wù)面的分離以及未來5G服務(wù)化架構(gòu))、5G上行覆蓋增強技術(shù)、分布式數(shù)字室分和小微基站、5G的語音解決方案所用的新空口承載語音(VoNR)技術(shù)、5G網(wǎng)絡(luò)智能運維和智能優(yōu)化技術(shù)(包括網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)智能分析、業(yè)務(wù)感知智能分析和保障、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)智能優(yōu)化配置、網(wǎng)絡(luò)故障智能檢測、智能派單、智能恢復(fù)、智能預(yù)測等)。32終端直通（D2D）指5G時代，同一基站下的兩個用戶，如果互相進(jìn)行通信，他們的數(shù)據(jù)將不再通過基站轉(zhuǎn)發(fā)，而是直接手機(jī)到手機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸，但控制消息仍要經(jīng)基站傳輸，這樣可節(jié)約大量的空中資源并減輕基站的壓力，如圖所示。5G的D2D傳輸方式3334

3G的空口技術(shù)是CDMA；4G的空口技術(shù)是OFDM；

5G將采用濾波正交波形頻分復(fù)用技術(shù)(FilteredOFDM，F(xiàn)-OFDM)、稀疏碼多址技術(shù)(SparseCodeMultipleAccess，SCMA)和極化碼（PolarCode）技術(shù)，以滿足超高清視頻要求的每秒1G的帶寬、無人駕駛要求的小于1毫秒時延、每平方公里物聯(lián)網(wǎng)傳感器幾十萬的連接數(shù)等業(yè)務(wù)。(2)5G的空中接口技術(shù)35F-OFDM技術(shù)是基于子帶濾波的OFDM，能夠滿足5G需求的波形技術(shù)。首先將系統(tǒng)帶寬劃分若干子帶，通過優(yōu)化濾波器，把不同帶寬的子波之間的保護(hù)頻帶做到一個子波帶寬，每種子帶根據(jù)業(yè)務(wù)需求配置不同的波形參數(shù)。支持空口參數(shù)配置自動適應(yīng)5G不同業(yè)務(wù)。SCMA技術(shù)有兩個關(guān)鍵技術(shù)：一是低密度擴(kuò)頻，即把單個子載波擴(kuò)頻成4個子載波，由6個用戶共享，用戶數(shù)據(jù)只占用了其中2個子載波，剩余2個空子載波。這就是稀疏的含義。二是高維調(diào)制，使多用戶的星座點之間歐氏距離拉得更遠(yuǎn)，提高了用戶的解調(diào)和抗干擾性能。SCMA通過引入碼域的多址，調(diào)整了稀疏度，最終頻譜效率可以提升多倍。36PolarCode技術(shù)是在發(fā)送信息序列的同時增加額外的校驗比特，并在收端采用一定的譯碼技術(shù)，使傳輸過程中產(chǎn)生的差錯以較高的概率進(jìn)行糾正，從而正確接收發(fā)送的信息。過去所采用的多種糾錯碼技術(shù)如RS碼、卷積碼、Turbo碼等都未能達(dá)到香農(nóng)極限。在2008首次提出的極化碼是第一種能夠被嚴(yán)格證明可達(dá)到信道容量的信道編碼方法。Polar碼具有簡單明確的編碼及譯碼算法，所能達(dá)到的糾錯性已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過Turbo碼、LDPC碼。375G典型場景與技術(shù)挑戰(zhàn)38貝爾實驗室無線研究部副總裁西奧多·賽澤表示，5G并不會完全替代4G、WiFi，而是將4G、WiFi等網(wǎng)絡(luò)融入其中，為用戶帶來更為豐富的體驗。通過將4G、WiFi等整合進(jìn)5G里面，用戶不用關(guān)心自己所處的網(wǎng)絡(luò)，不用再通過手動連接到WiFi網(wǎng)絡(luò)等，系統(tǒng)會自動根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量情況連接到體驗最佳的網(wǎng)絡(luò)之中，真正實現(xiàn)無縫切換。歐盟數(shù)字經(jīng)濟(jì)和社會委員古澤·奧廷格表示，5G必須是靈活的，能夠滿足人口稠密地區(qū)、人口稀疏地區(qū)以及主要的交通線等各種場景的需要。5G與現(xiàn)有無線技術(shù)的關(guān)系395G的一個關(guān)鍵思路是高低頻協(xié)調(diào)發(fā)展。ITU在WRC-15會議上確定的5G頻率：(3)5G對頻率的使用1427～1518MHz470～698MHz3.4～3.6Hz。Group3024.25～27.5GHz31.8～33.4GHz高頻段候選頻段低頻段5G頻率Group40/5037.0～40.5GHz40.5～42.5GHz42.5～43.5GHz45.5～47.0GHz47.0～47.2GHz47.24～50.2GHzGroup70/8066～76GHz81～86GHz目前，3.5GHz和26/28GHz是全球主要的5G頻段。40變化之一：為物聯(lián)網(wǎng)而生

5G技術(shù)是為物聯(lián)網(wǎng)而生，擁有更大的容量和更快的數(shù)據(jù)處理速度，通過手機(jī)、可穿戴設(shè)備和其他聯(lián)網(wǎng)硬件推出更多的新服務(wù)將成為可能。變化之二：移動性和連續(xù)性面向局部熱點區(qū)域為用戶提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足網(wǎng)絡(luò)極高的流量密度需求。簡單地用數(shù)據(jù)表示就是：提供每平方公里百萬的連接密度，比如500km/h的移動性。按照這樣的速率，在演唱會、高鐵、地鐵之類的場景里，不用再去擔(dān)心網(wǎng)絡(luò)連接慢或者無法上網(wǎng)的問題了。5G帶來的革命性變化(4)5G的應(yīng)用及影響41變化之三：電信業(yè)的巨變

5G時代，電信網(wǎng)絡(luò)會形成三層，傳輸層、管理層、業(yè)務(wù)層。在最早的電信體系中，這三層是融合在一起。5G不僅僅只是用戶的管理、終端的管理，由于同一用戶會使用大量的終端，對于不同的終端會采用不同的計費模式，5G的管理難度會加大，計費也會更加復(fù)雜。

5G是高速度、低時延、低功耗、萬物互聯(lián)創(chuàng)造的一個新體系，絕不只是速度的提升。在技術(shù)的推動下，網(wǎng)絡(luò)、管理、業(yè)務(wù)都會發(fā)生質(zhì)的變化，產(chǎn)業(yè)也將會隨之根本改變。這場變革的力量有可能超過今天的互聯(lián)網(wǎng)。

42變化之四：精確室內(nèi)外定位

5G基站為精確室內(nèi)外定位提供了支持，利用基站定位：2G可實現(xiàn)的精度為100米；3G可實現(xiàn)的精度為40米；4G可實現(xiàn)的精度為28米；5G有望達(dá)到1米的精度。5G基站定位可彌補GPS/BD定位系統(tǒng)在室內(nèi)無法接收信號的不足。5G定位不僅可用于精確找人，還可確定某區(qū)域有多少人、有哪些人，可應(yīng)用于安防、考勤、交通和景區(qū)管理、農(nóng)牧漁業(yè)、物流、救災(zāi)、無人機(jī)和無人駕駛汽車及人人設(shè)備控制等場景。435G總體研發(fā)推進(jìn)計劃2015年世界無線電通信大會(5)國內(nèi)外5G相關(guān)組織推進(jìn)進(jìn)展441)3GPP定義的應(yīng)用場景和時間計劃453GPP提出的新空中接口關(guān)鍵技術(shù)462)ITU提出的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)472013年2月，歐盟宣布，將撥款5000萬歐元，加快5G移動技術(shù)的發(fā)展，計劃到2020年推出成熟的標(biāo)準(zhǔn)。2015年3月3日，歐盟正式公布了歐盟的5G公私合作愿景。愿景不僅涉及光纖、無線甚至衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)相互整合，還將利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）、移動邊緣計算（MEC）和霧計算(FogComputing)等技術(shù)。在頻譜領(lǐng)域，歐盟的5G公私合作愿景還將劃定數(shù)百兆赫用于提升網(wǎng)絡(luò)性能，60GHz及更高頻率的頻段也將被納入考慮。歐盟的5G網(wǎng)絡(luò)將在2018年預(yù)商用，2020年～2025年之間投入運營。3)地區(qū)和國家提出的5G安排482015年9月7日，美國移動運營商Verizon無線公司宣布，將從2016年開始試用5G網(wǎng)絡(luò)，2017年在美國部分城市全面商用。2016年宣布完成其5G無線標(biāo)準(zhǔn)V5G。美國聯(lián)邦通信委員會FCC正式劃定約11GHz高頻資源，成為首個確定5G高頻段頻譜的國家。包括：27.5～28.35(850MHz)37～38.6(1600MHz)38.6～40(1400MHz)64～71(7GMHz)2015年3月1日，英國已成功研制5G網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行100米內(nèi)的傳送數(shù)據(jù)測試，每秒數(shù)據(jù)傳輸高達(dá)125GB，是4G網(wǎng)絡(luò)的6.5萬倍，并稱于2018年投入公眾測試，2020年正式投入商用。492013年5月，韓國三星宣布，已成功開發(fā)5G的核心技術(shù)，將于2020年開始推向商業(yè)化。該技術(shù)可在28GHz(26.5～29.5)超高頻段以每秒1Gbps以上的速度傳送數(shù)據(jù)，且最長傳送距離可達(dá)2公里。利用64個天線單元的自適應(yīng)陣列傳輸技術(shù)。韓國2018年5G預(yù)商用。2014年5月8日，日本電信營運商宣布將與廠商共同合作，開始測試超過現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)1000倍網(wǎng)絡(luò)承載能力的高速5G網(wǎng)絡(luò)，傳輸速度可望提升至10Gbps。預(yù)計在2015年展開戶外測試，2020年開始商用。高頻重點考慮27.5～29.5GHz。50中國5G推進(jìn)組提出的5G無線技術(shù)架構(gòu)白皮書515253我國5G的前期科研布局545G基站554.后5G與第六代移動通信技術(shù)從目前技術(shù)來看，5G將是基于異構(gòu)多層的高速因特網(wǎng)，將在2020年左右進(jìn)入商用的5G屬于早期5G或基本5G。中期5G將是云計算&5G。末期5G將是邊緣計算&5G（三層異構(gòu)移動邊緣計算系統(tǒng)）。6G將是5G+衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)（通信、遙測、導(dǎo)航），特征包括以無線光通信(如FSO、LiFi)技術(shù)實現(xiàn)超高寬帶。7G將分為基本7G與7.5G，其中基本7G將是6G+可實現(xiàn)空間漫游的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，7G時代將解決如何實現(xiàn)不同衛(wèi)星系統(tǒng)間的切換和漫游。56(1)

6G應(yīng)該是一種便宜、超快的因特網(wǎng)技術(shù)，無線或移動終端即使是在偏遠(yuǎn)地區(qū)接入6G網(wǎng)絡(luò)，也可獲得高達(dá)11Gbps因特網(wǎng)速率；(2)組成6G系統(tǒng)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，可以是電信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、地球遙感成像衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)全球無縫覆蓋，網(wǎng)絡(luò)信號能夠抵達(dá)任何一個偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，可為6G用戶提供網(wǎng)絡(luò)定位標(biāo)識、多媒體與互聯(lián)網(wǎng)接入、天氣信息、快速應(yīng)對自然災(zāi)害、讓深處山區(qū)的病人能接受遠(yuǎn)程醫(yī)療、讓孩子們能接受遠(yuǎn)程教育等服務(wù)；(3)

6G系統(tǒng)的天線將是納米天線，將廣泛部署于各處，包括路邊、村莊、商場、機(jī)場、醫(yī)院等；目前對6G的設(shè)想與探討涉及如下方面：57(4)

6G時代，可飛行的傳感器將為處于遠(yuǎn)端的觀察站提供信息、對有恐怖分子、入侵者活動的區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)測等；(5)

6G時代，在高速光纖鏈路輔助下，點到點（P2P）無線通信網(wǎng)絡(luò)將為6G終端傳輸快速寬帶信號；(6)

6G將探索并匯集5G所遺漏的相關(guān)技術(shù)、基于區(qū)塊鏈的動態(tài)頻譜共享技術(shù)。586G技術(shù)的優(yōu)勢將體現(xiàn)在如下方面：(1)

6G將邁向太赫茲頻率時代，網(wǎng)絡(luò)致密化，理論下載速度達(dá)到Tbps（5G的100倍）的量級，用戶實際體驗到的數(shù)據(jù)率將達(dá)10Gbps～11Gbps；(2)提供家庭自動化、智慧家庭/城市/村落、防衛(wèi)、災(zāi)害防治以及其他相關(guān)應(yīng)用；(3)提供基于家庭的ATM通信系統(tǒng)、衛(wèi)星到衛(wèi)星直接通信、海上到空間通信；(4)提供物和物之間、物和人之間的通信聯(lián)系。596G將涉及3大類關(guān)鍵技術(shù)：包括6G頻譜、6G無線超大容量如何實現(xiàn)、6G頻譜使用如何創(chuàng)新。國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織定義的5G的主流頻段是3GHz～6GHz，屬于毫米波頻段。6G將使用100GHz～10THz的太赫茲（THz）頻段，進(jìn)入亞毫米波的頻段。6G網(wǎng)絡(luò)的致密化程度將達(dá)到前所未有的水平，人們的周圍將充滿小基站。6G基站將可同時接入數(shù)百個甚至數(shù)千個無線連接，其容量將可達(dá)到5G基站的1000倍。606G將探索采用頻譜共享的方式，采用更智能、分布更強的動態(tài)頻譜共享接入技術(shù)，即基于區(qū)塊鏈的動態(tài)頻譜共享。區(qū)塊鏈在6G中，使用去中心的分布式賬本來記錄各種無線接入信息，將可進(jìn)一步激發(fā)新技術(shù)創(chuàng)新，甚至改變未來6G使用無線頻譜的方式。611.智能手機(jī)技術(shù)智能手機(jī)（Smartphone)，指像個人電腦一樣，具有獨立的操作系統(tǒng)，可以由用戶自行安裝軟件、游戲等第三方服務(wù)商提供的程序，通過此類程序來不斷對手機(jī)的功能進(jìn)行擴(kuò)充，并可以通過移動通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)接入的這類手機(jī)的總稱。（1）智能手機(jī)技術(shù)的基本概念6.1.2無線智能終端技術(shù)62智能手機(jī)有較強的PDA、商務(wù)、多媒體功能，有很強擴(kuò)展性，集移動通信、移動辦公和移動多媒體于一身。智能手機(jī)主要是針對功能手機(jī)而言，智能手機(jī)本身并不意味著這個手機(jī)有多智能。智能手機(jī)區(qū)別于非智能手機(jī)的標(biāo)志，是智能手機(jī)可以隨意安裝和卸載應(yīng)用軟件，而功能手機(jī)是不能隨意安裝卸載軟件的。當(dāng)智能手機(jī)擁有一套嵌入式計算平臺和操作系統(tǒng)后，就相當(dāng)于掌上電腦與手機(jī)的結(jié)合體。隨著軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，智能手機(jī)自身所具有的功能越來越強大。63因此通俗講：“智能手機(jī)＝掌上電腦＋手機(jī)”。從廣義上說：智能手機(jī)除了具備手機(jī)的通話功能外，還具備了PDA的大部分功能，特別是個人信息管理以及基于無線數(shù)據(jù)通信的瀏覽器和電子郵件功能。智能手機(jī)為用戶提供了足夠的屏幕尺寸和帶寬，既方便隨身攜帶，又為軟件運行和內(nèi)容服務(wù)提供了舞臺，很多增值業(yè)務(wù)可以就此展開，如：股票、新聞、天氣、交通、商品、應(yīng)用程序下載、音樂圖片下載等等。融合3C（Computer、Communication、Comsumer）的智能手機(jī)將成為未來手機(jī)發(fā)展的新方向64①具備普通手機(jī)的全部功能，能夠進(jìn)行正常的通話，收發(fā)短信等。②具備無線接入互聯(lián)網(wǎng)的能力。③具備PDA的功能，包括PIM（個人信息管理），日程記事，任務(wù)安排，多媒體應(yīng)用，瀏覽網(wǎng)頁。④具備一個具有開放性的操作系統(tǒng)，在這個操作系統(tǒng)平臺上，可以安裝更多的應(yīng)用程序，從而使智能手機(jī)的功能可以得到無限的擴(kuò)充。⑤具有人性化的一面，可以根據(jù)個人需要擴(kuò)展機(jī)器的功能。⑥功能強大，擴(kuò)展性能強，第三方軟件支持多。智能手機(jī)的基本特點65①具有GPS功能；②開源移動平臺；③電池壽命長；④具有WiFi功能；⑤驗證接入；⑥安全，如設(shè)備鎖定、功能鎖定、加密、驗證、遠(yuǎn)程刪除數(shù)據(jù)、防火墻和VPN等；⑦多媒體功能；

智能手機(jī)未來發(fā)展趨勢⑧即時通信功能；⑨內(nèi)置攝像頭；⑩家庭基站，一種毫微微米蜂窩基站，面向住宅或企業(yè)環(huán)境，傳輸距離小于200m，支持4個用戶，一般通過有線網(wǎng)絡(luò)連接運營商核心網(wǎng)絡(luò)。66①手機(jī)投影功能3D技術(shù)與高清視頻技術(shù)的應(yīng)用，配合3G網(wǎng)絡(luò)帶來的高帶寬，在手機(jī)上進(jìn)行即時視頻通話將成為常態(tài)。將投影功能集成在手機(jī)上，便形成高性價比的投影手機(jī)，投影手機(jī)采用LCOS技術(shù)(一種新型的反射式microLCD投影技術(shù))和LED光源技術(shù)，使投影器件微型化，將其集成在普通手機(jī)中，解決了手機(jī)的大屏幕顯示問題。目前有的投影手機(jī)可以做到8流明以上，投影尺寸在22英寸以內(nèi)可以在房間正常照明下觀看，在夜晚或較暗的環(huán)境下可達(dá)到40英寸以上，以滿足用戶分享的需要。值得注意的智能手機(jī)應(yīng)用新概念有兩點67有的投影手機(jī)的投影質(zhì)量相當(dāng)于傳統(tǒng)投影儀1800流明顯示效果，內(nèi)置的顯示核心更支持高清動態(tài)畫質(zhì)，效果堪比小型影院；有效投影距離超過5米，最佳投影距離為0.3～2.5米，無論墻上，地板，天花板，想看哪里看哪里；采用多角度揚聲器，八向高保真立體聲；最大可支持8G內(nèi)存擴(kuò)展；手機(jī)裝置200萬像素攝像頭，照相攝像，即拍即放。②移動支付與移動商務(wù)除了視頻通話與移動多媒體之外，移動支付與移動商務(wù)也是智能手機(jī)的重要發(fā)展方向，手機(jī)具有充值便利的優(yōu)勢，是一個理想的移動支付終端，未來結(jié)合3G網(wǎng)絡(luò)的高速度，智能手機(jī)將成為移動支付終端，手機(jī)支付方式將更為靈活多樣，智能手機(jī)將在商務(wù)活動中發(fā)揮越來越重要的作用。68內(nèi)嵌投影功能可以為智能手機(jī)輸出大尺寸的畫面692.移動計算技術(shù)移動計算(MobileComputing)指移動終端通過無線通信與其他移動終端或者固定計算設(shè)備進(jìn)行有目的的信息交互。移動的概念包括代碼的移動和設(shè)備的移動，移動終端包括龐大的設(shè)備(如輪船、飛機(jī)、汽車、坦克等)、微小的用品(手表、手機(jī)等)、明顯的設(shè)備(手機(jī)、筆記本電腦)、不明顯的器件(嵌入式傳感器)。移動計算是構(gòu)建在一個系統(tǒng)之上的，移動終端往往只是這個系統(tǒng)的表象，基于無線通信的信息交互是移動計算的關(guān)鍵。(1)移動計算技術(shù)的基本概念70移動計算是隨著移動通信、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、分布式計算等技術(shù)的發(fā)展而興起的新技術(shù)。移動計算技術(shù)使計算機(jī)或其它信息智能終端設(shè)備在無線環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及資源共享。它的作用是將有用、準(zhǔn)確、及時的信息提供給任何時間、任何地點的任何客戶，這將極大地改變?nèi)藗兊纳罘绞胶凸ぷ鞣绞健?1移動計算是分布式計算在移動通信環(huán)境下的擴(kuò)展與延伸。建立在網(wǎng)絡(luò)上的分布式計算系統(tǒng)，其宗旨是在整合全局資源的基礎(chǔ)上實現(xiàn)任務(wù)的分解與協(xié)同、數(shù)據(jù)的共享，減少集中處理的壓力，從而最終獲得較高的性能價格比、系統(tǒng)可伸縮性以及實用性與容錯性。分布式計算的思想還被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)以及通用信息處理環(huán)境上。72移動計算使用各種無線電射頻(RF)技術(shù)或蜂窩通信技術(shù)，使用戶攜帶他們的移動計算機(jī)、個人數(shù)字助手(PDA)和其他電信設(shè)備自由漫游。使用調(diào)制解調(diào)器的移動計算機(jī)用戶也應(yīng)該屬于這一范疇，但他們側(cè)重于無線遠(yuǎn)程用戶。移動計算機(jī)用戶依賴于無線傳輸服務(wù)，使他們無論走到那里都能和辦公室保持聯(lián)系。當(dāng)移動用戶從一個地方到另一個地方時，將恢復(fù)桌面排列和在最后會談中打開的文件，就象計算機(jī)從來都不關(guān)閉一樣。移動計算機(jī)用戶獲得信息的一種方式是與公司數(shù)據(jù)庫簡單相連，通過一個數(shù)據(jù)庫查詢，發(fā)送一個電子函件消息到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，然后，服務(wù)器產(chǎn)生一個響應(yīng)，并將響應(yīng)放置在用戶以后進(jìn)行查取的信箱里。73(1)移動性移動計算機(jī)在移動過程中可通過所在無線單元的MSS與固定網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點或其他移動計算機(jī)連接。(2)網(wǎng)絡(luò)條件多樣性移動計算機(jī)在移動過程中所使用的網(wǎng)絡(luò)一般是變化的，這些網(wǎng)絡(luò)既可以是高帶寬的固定網(wǎng)絡(luò)，也可以是低帶寬的無線廣域網(wǎng)(CDPD)，甚至處于斷接狀態(tài)。(3)頻繁斷接性由于受電源、無線通信費用、網(wǎng)絡(luò)條件等因素的限制，移動計算機(jī)一般不會采用持續(xù)連網(wǎng)的工作方式，而是主動或被動地間連、斷接。(2)移動計算的主要特點74(4)網(wǎng)絡(luò)通信的非對稱性一般固定服務(wù)器節(jié)點具有強大的發(fā)送設(shè)備,移動節(jié)點的發(fā)送能力較弱。因此，下行鏈路和上行鏈路的通信帶寬和代價相差較大。(5)移動計算機(jī)的電源能力有限移動計算機(jī)主要依靠蓄電池供電，容量有限。(6)可靠性低這與無線網(wǎng)絡(luò)本身的可靠性及移動計算環(huán)境易受干擾和不安全等因素有關(guān)。75①符合802.3以太網(wǎng)協(xié)議，對操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、應(yīng)用程序透明；②以太網(wǎng)接口，即插即用，安裝簡單，調(diào)試方便；③支持時速90公里以內(nèi)的漫游；④每個接入點速率為11Mbps，可支持多達(dá)256臺工作站接入；⑤多個接入點可構(gòu)成15Mbps的基站吞吐量；⑥采用2.4G擴(kuò)頻技術(shù)，無須申請專用頻點。(3)無線移動計算應(yīng)用優(yōu)勢76①移動車輛數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，如機(jī)場、港口、軍事部門、流動銀行、流動售票車等；②大型電子化工業(yè)設(shè)備的通信系統(tǒng)，如工業(yè)機(jī)器人、自動化立體停車系統(tǒng)、各類裝卸設(shè)備等；③手持式電腦、筆記本電腦的網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，如學(xué)校、醫(yī)院、辦公室、家庭等；④手持式數(shù)據(jù)讀寫設(shè)備的實時通信系統(tǒng)，如倉庫、超級市場、機(jī)場、港口等。(4)無線移動計算應(yīng)用范圍77(5)移動計算所涉及的主要技術(shù)

78①無線通信技術(shù)用以解決無線介質(zhì)中的數(shù)據(jù)傳輸問題，包括蜂窩技術(shù)(GSM/GPRS，CDMA，WCDMA)、WMAN技術(shù)(WiMAX。Mesh)、WLAN技術(shù)(802.11，HomeRF)、WPAN技術(shù)(Bluetooth，Zigbee，UWB)②移動終端技術(shù)用以解決移動應(yīng)用中的終端設(shè)備問題，包括嵌入式硬件平臺、嵌入式OS。③移動互聯(lián)技術(shù)用以解決移動終端之間的互聯(lián)互通問題，包括MobileIP、無線TCP、各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。④移動應(yīng)用技術(shù)用以提供各種應(yīng)用系統(tǒng)及應(yīng)用支撐系統(tǒng)，包括移動中間件、移動數(shù)據(jù)庫。⑤其他關(guān)鍵技術(shù)節(jié)能技術(shù)、安全保障。79針對作為移動設(shè)備的筆記本電腦存在的相對較大的重量和體積，長期作為移動商務(wù)的應(yīng)用終端有所不便，以及作為移動設(shè)備的智能手機(jī)和PDA在進(jìn)行復(fù)雜辦公的時候，操作性、計算性能、信息存儲能力的不盡如人意，超移動計算被提了出來。2007年的CES展會上，比爾·蓋茨展示了重量454克，體積14.224cm×8.382cm×2.54cm，有5英寸屏幕的全球最小能運行Vista系統(tǒng)的整機(jī)OQOModel02超移動設(shè)備，稱未來的PC為“超移動設(shè)備”，預(yù)言超移動設(shè)備未來將改變世界。超移動計算80全球最小能運行Vista系統(tǒng)的整機(jī)OQOModel0281超移動設(shè)備（UltraMobileDevices，UMD）注重的是其移動性，將通信、網(wǎng)絡(luò)、GPS、PC等多種消費電子功能高度集成到一起。在移動商務(wù)和移動娛樂方面，這種設(shè)備幾乎能提供所有的主流應(yīng)用。因此超移動平臺與筆記本電腦之間將產(chǎn)生競爭。從桌面計算時代到移動計算時代，再到超移動時代，需求的變化對芯片提出更高的要求，傳統(tǒng)處理器的設(shè)計理念顯得難以適用于超移動平臺。不僅需要體積更輕便和很好的計算性能，同時需要能耗降低。82在傳統(tǒng)桌面平臺上，35W的處理器就可以被叫做節(jié)能低功耗型處理器，但對于超移動平臺則是難以接受的。以英特爾針對移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備推出的凌動處理器為例，作為歷史上最小的處理器，CPU核心面積只有25平方毫米，在處理速度達(dá)到800MHz到1.86GGz的前提下，平均功耗只有0.16到0.22瓦，待機(jī)能耗則為0.08到0.1瓦，熱設(shè)計功耗為0.65到2.4瓦。性能與功耗是影響超移動平臺的兩個重要參數(shù)，尤其是電池技術(shù)無法進(jìn)步的今天，移動處理器必須平衡兩者。83移動IP技術(shù)是移動通信技術(shù)和IP技術(shù)的深層融合，是對現(xiàn)有移動通信方式的變革，實現(xiàn)將無線話音和無線數(shù)據(jù)綜合到基于IP協(xié)議的傳輸平臺上。讓人們能夠通過手機(jī)和移動PC等移動終端隨時、隨地訪問互聯(lián)網(wǎng)，完成話音和數(shù)據(jù)在移動情況下的傳輸。從技術(shù)角度上講，移動IP技術(shù)是實現(xiàn)移動終端在相對廣大的范圍內(nèi)支持移動（漫游）的關(guān)鍵技術(shù)，它確保了移動終端在移動過程中正常通信，并具有雙向連通特性。3.移動IP技術(shù)(1)移動IP的定義84現(xiàn)有的移動通信采用的是電路交換方式，用戶通話時一直占用固定的帶寬資源。這種通信方式適合話音業(yè)務(wù)，但對IP類型的業(yè)務(wù)則不是最適合的。為適應(yīng)快速增長的數(shù)據(jù)型業(yè)務(wù)需求，需要將現(xiàn)有的以電路交換為基礎(chǔ)的移動通信網(wǎng)絡(luò)改造成以包交換為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡(luò)。未來的移動網(wǎng)絡(luò)將實現(xiàn)全包交換，包括話音和數(shù)據(jù)都由IP包來承載，話音和數(shù)據(jù)的隔閡將消失。移動通信的IP化進(jìn)程將分為三個階段：首先是移動業(yè)務(wù)的IP化；之后是移動網(wǎng)絡(luò)的分組化演進(jìn)；最后是在移動通信系統(tǒng)中實現(xiàn)全I(xiàn)P化。85當(dāng)使用傳統(tǒng)IP技術(shù)的主機(jī)用固定的IP地址和TCP端口號進(jìn)行相互通信時，通信期間的IP地址和TCP端口號必須保持不變，否則IP主機(jī)之間的通信將無法繼續(xù)。而移動IP的基本問題是IP終端在通信期間的位置可能移動，IP地址也可能經(jīng)常發(fā)生變化，IP地址的變化最終會導(dǎo)致通信的中斷。因此移動IP需要借用移動電話中所采用的漫游、位置登記、隧道、鑒權(quán)等技術(shù)，使移動節(jié)點借助固定不變的IP地址，一次登錄即可實現(xiàn)在任意位置，包括移動節(jié)點從一個IP（子）網(wǎng)漫游到另一個IP（子）網(wǎng)時，保持與IP主機(jī)的單一鏈路層連接，使通信持續(xù)進(jìn)行。86(2)移動IP的工作過程87①歸屬代理和外區(qū)代理不停地向網(wǎng)上發(fā)送代理廣告（AgentAdvertisement）消息，以聲明自己的存在。②移動終端收到這些消息，確定自己是在歸屬網(wǎng)還是在外區(qū)網(wǎng)上。③如果移動終端發(fā)現(xiàn)自己仍在歸屬網(wǎng)上，即收到的是歸屬代理發(fā)來的消息，則不啟動移動功能。如果移動終端從外區(qū)重新返回，則向歸屬代理發(fā)出注冊取消的功能消息，聲明自己已回到歸屬網(wǎng)中。④當(dāng)移動終端檢測到它移到外區(qū)網(wǎng)，則獲得一個關(guān)聯(lián)地址，地址有兩種類型：一是外區(qū)代理的IP地址；另一種是通過某種機(jī)制與移動終端暫時對應(yīng)起來的網(wǎng)絡(luò)地址，也即是移動節(jié)點在外區(qū)暫時獲得的新的IP地址。88⑤然后移動終端向歸屬代理注冊，表明自己已離開歸屬網(wǎng)，把所獲的關(guān)聯(lián)地址通知歸屬代理。⑥注冊完畢后，所有通向移動終端的數(shù)據(jù)包都經(jīng)歸屬代理經(jīng)由“IP通道”發(fā)往外區(qū)代理，外區(qū)代理收到這些數(shù)據(jù)包后，再將其轉(zhuǎn)給移動終端，這樣，即使移動終端已由一個子網(wǎng)移到另一個子網(wǎng)，移動終端的數(shù)據(jù)傳輸仍能繼續(xù)進(jìn)行。⑦移動終端發(fā)往外地的數(shù)據(jù)包按一般的IP尋徑方法送出，不必通過歸屬代理。89(1)代理搜索是計算節(jié)點用來判斷自己是否處于漫游狀態(tài)。(2)轉(zhuǎn)交地址是移動節(jié)點移動到外網(wǎng)時從外代理處得到的臨時地址。(3)登錄是移動節(jié)點到達(dá)外網(wǎng)時進(jìn)行一系列認(rèn)證、注冊、建立隧道的過程。(4)隧道是家代理與外代理之間臨時建立的雙向數(shù)據(jù)通道。

(3)移動IP的關(guān)鍵技術(shù)90移動IP將帶來電信增值業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致移動IP全業(yè)務(wù)的出現(xiàn)移動IP全業(yè)務(wù)模型91(1)全業(yè)務(wù)綜合接入平臺負(fù)責(zé)兩方面的工作，一是為用戶提供業(yè)務(wù)接入服務(wù)，二是為業(yè)務(wù)內(nèi)容提供商提供接入服務(wù)。用戶通過移動IP網(wǎng)得到業(yè)務(wù)內(nèi)容提供商所提供的服務(wù)內(nèi)容，后者通過租用信道或與電信網(wǎng)絡(luò)營運商合作獲得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的業(yè)務(wù)承載資源。(2)管理平臺負(fù)責(zé)整合各類業(yè)務(wù)資源，不同網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)與兼容，不同網(wǎng)絡(luò)間協(xié)議與數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，不同網(wǎng)絡(luò)使用情況的認(rèn)證、受權(quán)、記帳等。(3)傳輸平臺負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的承載，包括路由切換、移動基站切換、移動IP節(jié)點切換，整個傳輸網(wǎng)絡(luò)以電信骨干網(wǎng)和IP骨干網(wǎng)為基礎(chǔ)，輔以其他網(wǎng)絡(luò)，最大限度整合和利用現(xiàn)有資源，如廣電網(wǎng)、電力網(wǎng)、鐵路網(wǎng)、企業(yè)局域網(wǎng)等，在管理平臺的協(xié)調(diào)下，根據(jù)用戶對這些網(wǎng)絡(luò)的使用情況進(jìn)行相應(yīng)的利益分配。92實現(xiàn)移動IP網(wǎng)絡(luò)和提供相應(yīng)的全業(yè)務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)的基本要求是傳輸速率的保證，至少應(yīng)用幾十Mbps的速率，這點在4G網(wǎng)絡(luò)中是可以做到的。另一點是無縫切換問題，保證用戶在高速移動環(huán)境下的基站無縫切換和IP節(jié)點在家鄉(xiāng)代理與外部代理間的無縫切換，避免切換造成數(shù)據(jù)丟失。93當(dāng)一切生活都依賴于移動手機(jī)或移動計算和云時，安全就會變得十分重要，存款在手機(jī)上、工資在手機(jī)上、保險在手機(jī)上、個人工作內(nèi)容在手機(jī)上、家庭管理在手機(jī)上、隱私在手機(jī)上，一但手機(jī)丟失將損失巨大，此時啟動手機(jī)必須由指紋識別加上話音識別來嚴(yán)格控制開機(jī)。安全問題94(1)對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境沒有特殊要求移動IP是一項網(wǎng)絡(luò)增值服務(wù)，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、結(jié)構(gòu)等沒有特殊的要求。只是在每個局域網(wǎng)（網(wǎng)段）中交換機(jī)的RJ-45網(wǎng)口接上移動IP服務(wù)器，同時在筆記本電腦等需要移動的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上安裝相應(yīng)的移動IP客戶端軟件。(2)同時支持有線、無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境移動IP可以同時支持有線、無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境。移動IP是經(jīng)過第三層（IP層）的數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝、轉(zhuǎn)發(fā)、拆封來實現(xiàn)移動通信的，和鏈路層、物理層沒有任何關(guān)系。(3)基于Web進(jìn)行配置、管理移動IP是通過Web管理界面實現(xiàn)移動IP的相關(guān)配置、管理。這樣可以方便用戶的操作、遠(yuǎn)程管理等。(4)移動IP的優(yōu)點951.WiFi技術(shù)WiFi技術(shù)的基本概念無線保真（ＷirelessFidelity，WiFi）技術(shù)是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。WiFi基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)。

6.1.3無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)WiFi在無線局域網(wǎng)的范疇是指“無線相容性認(rèn)證”，實質(zhì)上是一種商業(yè)認(rèn)證，同時也是一種無線聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)；常見的就是一個無線路由器，在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用WiFi連接方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。96現(xiàn)在市面上的無線路由器為54Mbps、108Mbps、300Mbps速度的WiFi路由器，WiFi下一代標(biāo)準(zhǔn)制定啟動最高傳輸速率可達(dá)6.7Gbps。這個速度并不是上互聯(lián)網(wǎng)的速度，上互聯(lián)網(wǎng)的速度主要是取決于WiFi熱點的互聯(lián)網(wǎng)線路。1997年IEEE802.11第一個版本中定義了介質(zhì)訪問接入控制層（MAC層）和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種無線調(diào)頻方式和一種紅外傳輸?shù)姆绞剑倲?shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計為2Mbps。971999年加上了兩個補充版本：802.11a定義了一個在5GHzISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbps的物理層，802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到11Mbps的物理層。802.11n工作在2.4Ghz或者5.0Ghz，最高速度600Mbps。隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE802.11a及IEEE802.11g等標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE802.11這個標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作WiFi。能夠訪問WiFi網(wǎng)絡(luò)的地方被稱為熱點。WiFi熱點是通過在互聯(lián)網(wǎng)連接上安裝訪問點來創(chuàng)建的。這個訪問點將無線信號通過短程進(jìn)行傳輸，一般覆蓋300英尺。當(dāng)一臺支持WiFi的設(shè)備（例如PocketPC）遇到一個熱點時，這個設(shè)備可以用無線方式連接到那個網(wǎng)絡(luò)。98其一，無線電波的覆蓋范圍廣，可達(dá)100米，是在整棟大樓中也可使用。由Vivato公司推出的一款新型交換機(jī)能夠把WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的通信距離擴(kuò)大到約6.5公里。其二，傳輸速度可以達(dá)到54mbps（802.11N可以達(dá)到600Mbps），符合個人和社會信息化的需求。其三，廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低，只要在機(jī)場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點”，并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場所，用戶只要將支持WLAN的筆記本電腦或智能手機(jī)拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。WiFi優(yōu)勢99其四，不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此適合移動辦公用戶的需要，具有廣闊市場前景。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去，甚至開始進(jìn)入家庭以及教育機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。其五，發(fā)射功率低，IEEE802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100毫瓦，實際發(fā)射功率約60～70毫瓦，而手機(jī)的發(fā)射功率約為200毫瓦至1瓦間，手持式對講機(jī)高達(dá)5瓦，而且無線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機(jī)直接接觸人體，相對來講更為安全。100wifi基站系統(tǒng)架構(gòu)示意圖101①站點(Station)，網(wǎng)絡(luò)最基本的組成部分。②基本服務(wù)單元(BasicServiceSet,BSS)。網(wǎng)絡(luò)最基本的服務(wù)單元。最簡單的服務(wù)單元可以只由兩個站點組成。站點可以動態(tài)的聯(lián)結(jié)(associate)到基本服務(wù)單元中。③分配系統(tǒng)(DistributionSystem,DS)。分配系統(tǒng)用于連接不同的基本服務(wù)單元。分配系統(tǒng)使用的媒介(Medium)邏輯上和基本服務(wù)單元使用的媒介是截然分開的，盡管它們物理上可能會是同一個媒介，例如同一個無線頻段。WiFi聯(lián)接點網(wǎng)絡(luò)成員和結(jié)構(gòu)102④接入點(AcessPoint,AP)。接入點即有普通站點的身份，又有接入到分配系統(tǒng)的功能。⑤擴(kuò)展服務(wù)單元(ExtendedServiceSet,ESS)。由分配系統(tǒng)和基本服務(wù)單元組合而成。這種組合是邏輯上，并非物理上的--不同的基本服務(wù)單元物有可能在地理位置相去甚遠(yuǎn)。分配系統(tǒng)也可以使用各種各樣的技術(shù)。⑥關(guān)口(Portal)，也是一個邏輯成分。用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。103有3種媒介，站點使用的無線的媒介，分配系統(tǒng)使用的媒介，以及和無線局域網(wǎng)集成一起的其它局域網(wǎng)使用的媒介。物理上它們可能互相重疊。IEEE802.11只負(fù)責(zé)在站點使用的無線的媒介上的尋址。分配系統(tǒng)和其它局域網(wǎng)的尋址不屬無線局域網(wǎng)的范圍。IEEE802.11沒有具體定義分配系統(tǒng)，只是定義了分配系統(tǒng)應(yīng)該提供的服務(wù)

。整個無線局域網(wǎng)定義了9種服務(wù)，5種服務(wù)屬于分配系統(tǒng)的任務(wù)，分別為：聯(lián)接、結(jié)束聯(lián)接、分配、集成、再聯(lián)接。4種服務(wù)屬于站點的任務(wù)，分別為，鑒權(quán)、結(jié)束鑒權(quán)、隱私、MAC數(shù)據(jù)傳輸。104①作為高速有線接入技術(shù)的補充有線接入技術(shù)主要包括以太網(wǎng)、xDSL等。WiFi技術(shù)作為高速有線接入技術(shù)的補充，具有為可移動性、價格低廉的優(yōu)點，WiFi技術(shù)廣泛應(yīng)用于有線接入需無線延伸的領(lǐng)域，如臨時會場等。由于數(shù)據(jù)速率、覆蓋范圍和可靠性的差異，WiFi技術(shù)在寬帶應(yīng)用上將作為高速有線接入技術(shù)的補充?，F(xiàn)在OFDM、MIMO、智能天線和軟件無線電等，都開始應(yīng)用到無線局域網(wǎng)中以提升WiFi性能，如802.11n計劃采用MIMO與OFDM相結(jié)合，使數(shù)據(jù)速率成倍提高。另外，天線及傳輸技術(shù)的改進(jìn)使得無線局域網(wǎng)的傳輸距離大大增加，可以達(dá)到幾公里。WiFi是一種補充技術(shù)105②蜂窩移動通信的補充WiFi技術(shù)的次要定位是對蜂窩移動通信的補充。蜂窩移動通信可以提供廣覆蓋、高移動性和中低等數(shù)據(jù)傳輸速率，它可以利用WiFi高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c彌補自己數(shù)據(jù)傳輸速率受限的不足。而WiFi不僅可利用蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)完善的鑒權(quán)與計費機(jī)制，而且可結(jié)合蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋的特點進(jìn)行多接入切換功能。這樣就可實現(xiàn)WiFi與蜂窩移動通信的融合，使蜂窩移動通信進(jìn)一步擴(kuò)大其業(yè)務(wù)量。106③WiFi是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的補充可看作是3G的一種補充，無線接入技術(shù)主要包括IEEE的802．11、802．15、802．16和802．20標(biāo)準(zhǔn)，分別指WLAN、無線個域網(wǎng)WPAN：藍(lán)牙與uwb、無線城域網(wǎng)WMAN、WIMAX和移動寬帶無線接入WBMA等。一般地說WPAN提供超近距離的無線高數(shù)據(jù)傳輸速率連接；WMAN提供城域覆蓋和高數(shù)據(jù)傳輸速率；WBMA提供廣覆蓋、高移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率；WIFI則可以提供熱點覆蓋、低移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率。目前固定電話網(wǎng)開始考慮用WIFI代替手機(jī)的可能性，因為調(diào)查顯示，50%用戶在固定環(huán)境下或者室內(nèi)進(jìn)行通信。1072.LiFi技術(shù)光無線通信或光保真（LightFidelity，LiFi）技術(shù)是一種利用燈泡發(fā)出的可見光波譜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜聼o線傳輸技術(shù)，由英國愛丁堡大學(xué)電子通信學(xué)院移動通信系主席、德國物理學(xué)家哈拉爾德?哈斯教授發(fā)明。LiFi通信工作原理：利用LiFi技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸常用LED燈泡，LED開表示1，關(guān)表示0，通過快速開關(guān)就能傳輸信息，只要在燈泡上植入一個微小的芯片，就能變成了類似于AP（WiFi熱點）的設(shè)備，使終端隨時能接入網(wǎng)絡(luò)。因為LED燈易于進(jìn)行二進(jìn)制編碼，編碼傳輸0、1信號所產(chǎn)生的燈光閃爍頻率很高，不會被裸眼看出，只有光敏接收器才能探測出來。108①可減少對基礎(chǔ)設(shè)施的投入，目前全世界的電燈泡數(shù)量約有140億盞，這也意味著任何路燈都可以成為互聯(lián)網(wǎng)接入點；②數(shù)據(jù)傳輸速率高，由于可見光頻譜的頻譜寬度達(dá)到射頻頻譜的1萬倍，LiFi技術(shù)能帶來高達(dá)1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度；③頻帶不受限，無線頻譜基本分配完畢，光頻譜資源豐富并且不受監(jiān)管；④信號傳輸安全性高，因為可見光只能沿直線傳播，因此只有處在光線傳播直線上的人才有可能截獲信息；⑤可在一些特殊環(huán)境中使用，如可以在水下等無線電波無法傳播的場所使用。LiFi通信的優(yōu)點1093.

AdHoc技術(shù)AdHoc源于拉丁語，意思是“為某種目的設(shè)置的，特別的”意思，即Adhoc網(wǎng)絡(luò)是一種用來解決某些特殊用途的網(wǎng)絡(luò)連接問題，如戰(zhàn)場上部隊快速展開和推進(jìn)、地震或水災(zāi)后的營救等，這些場合的通信不能依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，而需要一種能夠臨時快速自動組網(wǎng)的移動網(wǎng)絡(luò)。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)委員會采用了“Adhoc網(wǎng)絡(luò)”一詞來描述這種特殊的自組織對等式多跳移動通信網(wǎng)絡(luò)，Adhoc網(wǎng)絡(luò)就此誕生。(1)

AdHoc技術(shù)的基本概念110在Adhoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點具有報文轉(zhuǎn)發(fā)能力，節(jié)點間的通信可能要經(jīng)過多個中間節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)，即經(jīng)過多跳（MultiHop），這是Adhoc網(wǎng)絡(luò)與其他移動網(wǎng)絡(luò)的最根本區(qū)別。結(jié)點通過分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和分布式算法相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的自動組織和運行。因此它也被稱為多跳無線網(wǎng)（MultiHopWirelessNetwork）、自組織網(wǎng)絡(luò)（SelfOrganizedNetwork）或無固定設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)（InfrastructurelessNetwork）。111①無中心Adhoc網(wǎng)絡(luò)沒有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點的地位平等，即是一個對等式網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點可以隨時加入和離開網(wǎng)絡(luò)。任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行，具有很強的抗毀性。②自組織網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)或展開無需依賴任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自行為，節(jié)點開機(jī)后就可以快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡(luò)。③多跳路由當(dāng)節(jié)點要與其覆蓋范圍之外的節(jié)點進(jìn)行通信時，需要中間節(jié)點的多跳轉(zhuǎn)發(fā)。Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完成的，而不是由專用的路由設(shè)備（如路由器）完成的。(2)

Adhoc網(wǎng)絡(luò)的特點112④動態(tài)拓?fù)銩dhoc網(wǎng)絡(luò)是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)點可以隨處移動，也可以隨時開機(jī)和關(guān)機(jī)，這些都會使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時發(fā)生變化。這些特點使得Adhoc網(wǎng)絡(luò)在體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組織、協(xié)議設(shè)計等方面都與普通的蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)和固定通信網(wǎng)絡(luò)有著顯著的區(qū)別。(3)

Adhoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域①軍事應(yīng)用。②傳感器網(wǎng)絡(luò)。③緊急和臨時場合。④個人通信。⑤與移動通信系統(tǒng)的結(jié)合。113①信道接入技術(shù)；②網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；③路由協(xié)議；④QoS保證；⑤多播/組播協(xié)議；⑥安全性問題；⑦網(wǎng)絡(luò)管理；⑧節(jié)能控制。(4)

AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)114無線網(wǎng)格式網(wǎng)絡(luò)（WirelessMeshNetwork，WMN）指大量終端通過無線連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，各節(jié)點通過路由交換數(shù)據(jù)，是一種低功率的多級跳點系統(tǒng)，是移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形態(tài)，它的早期研究均源于移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)的研究與開發(fā)。WMN是一種大容量高速率的分布式網(wǎng)絡(luò)，不同于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)，可以看成是一種WLAN和AdHoc網(wǎng)絡(luò)的融合，且發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢，作為一種可以解決“最后一公里”瓶頸問題的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。4.無線網(wǎng)格網(wǎng)技術(shù)115無線網(wǎng)格網(wǎng)中每個節(jié)點都能接收/傳送數(shù)據(jù)，也和路由器一樣，將數(shù)據(jù)傳給它的鄰接點。通過中繼處理，數(shù)據(jù)包用可靠的通信鏈路，貫穿中間的各節(jié)點，抵達(dá)指定目標(biāo)。網(wǎng)格式網(wǎng)絡(luò)擁有多個冗余的通信路徑。如果一條路徑在任何情況下中斷（包括射頻干擾中斷），網(wǎng)格網(wǎng)將自動選擇另一條路徑，維持正常通信。一般情況下，網(wǎng)格網(wǎng)能自動地選擇最短路徑，提高了連接的質(zhì)量。根據(jù)實踐，如果距離減小兩倍，則接收端的信號強度會增加四倍，使鏈路更加可靠，還不增加節(jié)點發(fā)射功率。網(wǎng)格式網(wǎng)絡(luò)里，只要增加節(jié)點數(shù)目，就可以增加可及范圍，或從冗余鏈路的增加上，帶來更多的可靠性。116今天的網(wǎng)格式無線局域網(wǎng)主要使用基于802.11a/b/g的標(biāo)準(zhǔn)以及802.15.4的Zigbee射頻技術(shù)。網(wǎng)格的使用可以幫助各企業(yè)迅速地建立起新的無線網(wǎng)，或在不需要線連基站的條件下，擴(kuò)展現(xiàn)有的WLANs，因為它們可以為數(shù)據(jù)傳輸選擇最佳的路徑。此外，工業(yè)用戶還能用嵌入的無線網(wǎng)格，迅速建立起傳感器和控制器的網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行工業(yè)管理和運輸管理。117在WMN中包括兩種類型的節(jié)點：

WMN路由器和WMN終端用戶WMN主干由呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布的路由器連接而成。WMN有兩種典型的實現(xiàn)模式：

基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)格模式和終端用戶網(wǎng)格模式1)在基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)格模式中

Internet的接入點(IAP)和終端用戶之間可形成無線的閉合回路。IAP通過路由選擇及管理控制等功能，為移動終端選擇通信的最佳路徑。同時，移動終端通過IAP可與其他網(wǎng)絡(luò)，如WiFi、WiMAX和傳感器網(wǎng)絡(luò)等互聯(lián)，提高網(wǎng)絡(luò)自身的兼容性。WMN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點與模式1182)在終端用戶網(wǎng)格模式中終端用戶以無線方式形成點到點的網(wǎng)絡(luò)。終端設(shè)備可以在沒有其他基礎(chǔ)設(shè)施的條件下獨立運行，并且可以支持移動終端較高速地移動，快速形成寬帶網(wǎng)絡(luò)。終端用戶具有主機(jī)和路由器的雙重角色：一方面，節(jié)點作為主機(jī)運行相關(guān)的應(yīng)用程序；另一方面，節(jié)點作為路由器運行路由協(xié)議，參與路由發(fā)現(xiàn)、路由維護(hù)等操作。根據(jù)網(wǎng)格路由器和網(wǎng)格客戶端這兩種類型節(jié)點功能的不同，WMN的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分為3類：一類是骨干網(wǎng)Mesh結(jié)構(gòu)(分級結(jié)構(gòu))，一類是客戶端Mesh結(jié)構(gòu)(平面結(jié)構(gòu))，一類是它們的混合結(jié)構(gòu)。119無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)①WMN骨干網(wǎng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

骨干網(wǎng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)由網(wǎng)格路由器組成的可以自配置、自愈的鏈路來充當(dāng)，通過網(wǎng)格路由器的網(wǎng)關(guān)功能與因特網(wǎng)相連，為客戶端提供接入服務(wù)。骨干網(wǎng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)如圖所示。終端節(jié)點設(shè)備通過下層的網(wǎng)格路由器(相當(dāng)于各接入網(wǎng)絡(luò)中的中心接入點)接入上層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的互聯(lián)互通。這樣，通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點，任何終端都可與其他網(wǎng)絡(luò)連接，從而實現(xiàn)無線寬帶接入。這樣不僅降低了系統(tǒng)建設(shè)的成本，也提高了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率和可靠性。任意兩個終端節(jié)點間不具備直接通信的功能。120

骨干網(wǎng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)121②客戶端網(wǎng)格結(jié)構(gòu)客戶端網(wǎng)格結(jié)構(gòu)由網(wǎng)格客戶端組成，是在用戶設(shè)備間提供點到點服務(wù)的WMN?？蛻舳私M成一個能提供路由和自配置功能的網(wǎng)絡(luò)，支持用戶的終端應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)如圖所示。網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點是對等的，具有完全一致的特性，即每個節(jié)點都包含相同的媒體訪問控制(MAC)、路由、管理和安全等協(xié)議，這些節(jié)點不僅具有客戶端節(jié)點的功能，也具有能夠轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的路由器節(jié)點的功能。122客戶端網(wǎng)格結(jié)構(gòu)這種網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點不能兼容現(xiàn)有的多種無線接入技術(shù)，并且其單一的結(jié)構(gòu)不適合大規(guī)模組網(wǎng)，只適用于節(jié)點數(shù)目較少且不需要接入到核心網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合。123③混合結(jié)構(gòu)WMN

混合結(jié)構(gòu)WMN如圖所示。網(wǎng)格客戶端可以通過網(wǎng)格路由器接入骨干網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。這種結(jié)構(gòu)提供了與其他網(wǎng)絡(luò)的互連功能，如因特網(wǎng)、WLAN、WiMAX、蜂窩和傳感器網(wǎng)絡(luò)。同時，客戶端的路由能力增強了網(wǎng)絡(luò)的連通性，擴(kuò)大了覆蓋范圍。這時的終端節(jié)點不僅支持單一無線接入技術(shù)的設(shè)備，而是增加了具有轉(zhuǎn)發(fā)和路由功能的網(wǎng)格設(shè)備，設(shè)備間可以直接通信。通常要求終端節(jié)點設(shè)備具備同時支持接入上層網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格路由器和本層網(wǎng)絡(luò)對等節(jié)點的功能。124混合結(jié)構(gòu)WMN125在支持無線網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)中：802.11s采用了樹形多跳網(wǎng)狀網(wǎng)以及AdHoc方式多跳網(wǎng)狀網(wǎng)兩種基本結(jié)構(gòu)，并定義了網(wǎng)格節(jié)點(MP)、網(wǎng)格接入點(MAP)、傳統(tǒng)WLAN站點3種節(jié)點。節(jié)點間所形成的無線P2P網(wǎng)絡(luò)，不需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持。802.16定義了兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點對多點(PMP)和網(wǎng)狀網(wǎng)。通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，結(jié)構(gòu)如圖所示。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)由稱為網(wǎng)格基站(WiMAX基站)的中心節(jié)點控制。中心節(jié)點可以與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)外的回程設(shè)備建立起直接鏈路，作為連接到外網(wǎng)的接口。126802.16定義的兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)127①多跳的結(jié)構(gòu)在不犧牲信道容量的情況下，擴(kuò)展當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍是WMN的最重要的目標(biāo)之一。WMN的另一個目標(biāo)是為處于非視距范圍的用戶提供非視距連接。Mesh網(wǎng)絡(luò)中的鏈路比較短，所受干擾較小，因此可以提供較高的吞吐量和較高的頻譜復(fù)用效率。②支持AdHoc組網(wǎng)方式，具備自形成、自愈和自組織能力

WMN靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、便利的網(wǎng)絡(luò)配置、較好的容錯能力和網(wǎng)絡(luò)連通性，使得WMN大大提升了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能。在較低的前期投資下，WMN可以根據(jù)需要逐步擴(kuò)展。WMN的特點128③移動特性隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點類型的不同而不同網(wǎng)格路由器通常具有較小范圍的移動性，而網(wǎng)格客戶端既可以是靜止不動的節(jié)點，也可以是移動的節(jié)點。④支持多種網(wǎng)絡(luò)接入方式

WMN既支持通過骨干網(wǎng)接入的方式，又支持端到端的通信方式。此外，WMN可與其他網(wǎng)絡(luò)集成，為這些網(wǎng)絡(luò)的終端用戶提供服務(wù)。⑤對功耗的限制取決于網(wǎng)格節(jié)點的類型網(wǎng)格路由器通常沒有嚴(yán)格的功耗限制，但網(wǎng)格客戶端需要有效的節(jié)能機(jī)制。⑥與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)兼容，并支持與WiMAX、Wi-Fi和蜂窩網(wǎng)絡(luò)等的互操作。129正交分割多址接入（QDMA）技術(shù)隱藏終端問題處理技術(shù)路由技術(shù)正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)。WMN的關(guān)鍵技術(shù)1305.

WLAN技術(shù)無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是利用無線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)LAN（LocalAreaNetwork）的功能，能夠使用戶真正實現(xiàn)隨時、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。WLAN開始是作為有線局域網(wǎng)絡(luò)的延伸而存在的，各團(tuán)體、企事業(yè)單位廣泛的采用了WLAN技術(shù)來構(gòu)建其辦公網(wǎng)絡(luò)。WLAN正逐漸從傳統(tǒng)意義上的局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成為“公共無線局域網(wǎng)”，成為國際互聯(lián)網(wǎng)INTERNET寬帶接入手段。(1)

WLAN技術(shù)的基本概念131132由于WLAN是基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)，WLAN標(biāo)準(zhǔn)主要是針對物理層和媒質(zhì)訪問控制層(MAC)，涉及到所使用的無線頻率范圍、空中接口通信協(xié)議等技術(shù)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。用于WLAN的標(biāo)準(zhǔn)主要有IEEE802.11X，包括：IEEE802.11b，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定WLAN工作頻段在2.4～2.4835GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到11Mbps，傳輸距離控制在50～150英尺；IEEE802.11a，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定WLAN工作頻段在5.15～8.825GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到54Mbps/72Mbps，傳輸距離控制在10～100米；(2)

WLAN技術(shù)的協(xié)議133IEEE802.11g，與802.11a和802.11b兼容；IEEE802.11i，對MAC層進(jìn)行修改與整合，定義了嚴(yán)格的加密格式和鑒權(quán)機(jī)制，以改善WLAN的安全性；IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)對WLAN

MAC層協(xié)議提出改進(jìn)，以支持多媒體傳輸，支持所有WLAN無線廣播接口的服務(wù)質(zhì)量保證QoS機(jī)制；IEEE802.11f，定義訪問節(jié)點之間的通信，支持IEEE802.11的接入點互操作協(xié)議（IAPP）；IEEE802.11h用于802.11a的頻譜管理技術(shù)。此外還有：歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)的寬帶無線電接入網(wǎng)絡(luò)(BRAN)小組制定的接入泛歐標(biāo)準(zhǔn)，已推出HiperLAN1和HiperLAN2。美國家用射頻委員會推出的HomeRF2.0版。134WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有兩種類型：

對等網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。對等網(wǎng)絡(luò)由一組有無線接口卡的計算機(jī)組成。這些計算機(jī)以相同的工作組名、擴(kuò)展服務(wù)集標(biāo)識符和密碼等對等的方式相互直接連接，在WLAN的覆蓋范圍之內(nèi)，進(jìn)行點對點與點對多點之間的通信。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，具有無線接口卡的無線終端以無線接入點AP為中心，通過無線網(wǎng)橋AB、無線接入網(wǎng)關(guān)AG、無線接入控制器AC和無線接入服務(wù)器AS等將無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接起來，可以組建多種復(fù)雜的無線局域網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)無線移動辦公的接入。(3)

WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)135作為有線網(wǎng)絡(luò)無線延伸，WLAN可以廣泛應(yīng)用在生活社區(qū)、游樂園、旅館、機(jī)場車站等游玩區(qū)域?qū)崿F(xiàn)旅游休閑上網(wǎng)；可以應(yīng)用在政府辦公大樓、校園、企事業(yè)等單位實現(xiàn)移動辦公，方便開會及上課等；可以應(yīng)用在醫(yī)療、金融證券等方面，實現(xiàn)醫(yī)生在路途中對病人在網(wǎng)上診斷，實現(xiàn)金融證券室外網(wǎng)上交易。對于難于布線的環(huán)境，如老式建筑、沙漠區(qū)域等，對于頻繁變化的環(huán)境，如各種展覽大樓；對于臨時需要的寬帶接入，流動工作站等，建立WLAN是理想的選擇。(4)

WLAN的應(yīng)用136酒店無線局域網(wǎng)組網(wǎng)圖137油田無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控解決方案138運營級WLAN的總體框架1396.

WMAN技術(shù)無線城域網(wǎng)(WirelessMetropolitanAreaNetworks，WMAN)主要用于解決城域網(wǎng)的接入問題，覆蓋范圍為幾公里到幾十公里，除提供固定的無線接入外，還提供具有移動性的接入能力。包括：多信道多點分配系統(tǒng)(MultichannelMultipointDistributionSystem，MMDS)、本地多點分配系統(tǒng)(LocalMultipointDistributionSystem，LMDS)、IEEE802.16和高性能城域網(wǎng)(EuropeanTelecommunicationsStandardsInstituteHighPerformanceMAN，ETSIHiperMAN(European)技術(shù)。（1）WMAN技術(shù)的基本概念140WMAN標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)主要有兩大組織機(jī)構(gòu)：一是IEEE的802.16工作組開發(fā)的IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)；二是歐洲的ETSI開發(fā)的HiperAccess。因