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宽带无线通信
郑国莘 吴雅婷
上海大学通信与信息工程学院
2010.12
课程目的
移动通信:移动的宽带化
TD-SCDMA
3GPP2
Standards
cdmaOne
IS-95A/B
1xEV-DO
Rev0
1xEV-DO
RevA
Cdma2000-1x
1xRTT
1xEV-DO
Rev b
Cdma2000-1x
Rev C/D
Cdma2000
1x RevE
3GPP Standards
EDGE
IEEE Standards
802.11b
HSUPA
Rel.6+
HSDPA
Rel.5
WCDMA
Rel.4
GSM/GPRS
WiFi
802.11a
WLAN
802.11n
802.11g
WiMax
802.16d
802.11n
WMAN
宽带无线通信:宽带网络的移动化
Flarion and others
802.15.3
2
802.15.4
802.20
WSN
WPAN
通信与信息工程学院
课程目的
课程
内容
性质
移动通信
ITU-T 系列的通信网
接入层网络层
宽带无线通信
IEEE 系列的通信网
无线通信技术
通信原理深化
专业基础课程:通信原理
点对点通信的系统性能
基础课程:概率论与随机过程
随机信号通过线性系统
基础课程:信息论与编码
数字信号的编码
物理层链路层
相对独立的
三大基础
基础课程:信号与系统
3
时域与频域的分析
通信与信息工程学院
课程目的
4
本课程为电子与通信类学生的专业选修课程
内容包括网络技术的基本原理,并重点对WIMAX、WLAN、ad
hoc和无线传感器网络等目前最为热门的无线技术进行了详
细的讲述。
要求学生通过本课程的学习,牢固掌握宽带无线技术及其相
关网络协议。了解宽带无线技术的基本原理、具体应用以及
发展趋势。
通信与信息工程学院
课程内容
第一章 绪论
第二章 宽带通信网络
第三章 通信网络协议
第四章 WLAN无线技术
第五章 WiMAX无线技术
第六章 蓝牙技术
第七章 超宽带技术
第八章ad hoc网络
第九章ZigBee技术
5
(2学时)
(2学时)
(4学时)
(12学时)
(6学时)
(2学时)
(4学时)
(4学时)
(4学时)
通信与信息工程学院
参考书目
6
司鹏博 胡亚辉 程源 余锦 等编著 “无线宽带接入新
技术” 2007年6月 机械工业出版社
龚正虎“现代TCP/IP网络原理与技术”2002年国防工业
出版社
唐雄燕 主编 李建宇 张辉 王彬 编著 “宽带无线接
入技术及应用-WIMAX和WIFI” 2006年5月 电子工业出
版社
刘宴兵 唐红 “宽带无线移动通信网络技术” 2008年
6月 科学出版社
毛京丽编著 “宽带IP网络”2010年1月 人民邮电出版
社
通信与信息工程学院
第一讲 概述
7
IT发展趋势
无线通信网络的发展
通信与信息工程学院
1.信息技术(IT)的作用
21世纪的高技术包括六大群体:
开拓
为先导
生物技术
电子信息技术
新材料技术
为基础
扩展
空间技术
海洋技术
新能源技术
8
为支柱
通信与信息工程学院
2. 信息技术的内涵
包括三大部分
信息基础技术 —— 微电子技术
基础
信息系统技术 —— 通信与计算机
核心
信息应用技术 —— 信息管理
目的
控制决策
9
通信与信息工程学院
3.微电子技术的发展
微电子技术史上的五大突破
真空管:
1906年
晶体管:
1947年
集成电路:
1958年
VLSI:
1960
-70年
量子隧道三极管: 1988年
10
通信与信息工程学院
21世纪微电子技术展望
提高集成度
11
纳米晶体管:10nm
system on a chip
铜布线工艺
低功耗
埋藏式无源元件集成
通信与信息工程学院
功能复合
材料复合:硅与锗的复合;磷化铟
器件复合: 双极器件与MOS器件复合
系统复合: 模拟、数字电路复合
12
通信与信息工程学院
单电子晶体管
纳米级薄膜材料:存储点直径0.6nm信息
存储密度可达1014bit/cm2。
量子计算机
分子、单电子、量子技术
13
通信与信息工程学院
4.计算机技术的发展
计算机技术的发展历史
电子管
第一代
第二代
第三代
1945年
晶体管
集成电路
大规模集成电路
70年代
人工智能
80年代
人工神经网络
14
1958年
1964年
第四代
第五代
第六代
通信与信息工程学院
21世纪计算机技术的发展趋势
量子计算机
15
通信与信息工程学院
5.现代通信技术的发展
发展总趋势
D-Digital
数字化
N-Network
网
络化
I-Integrate
综合化
16
通信与信息工程学院
四个趋势
数据业务超过话音业务 - 信息的需求
17
分组交换超过电路交换 - 经济的需求
软件超过硬件
需求
- 技术的
移动超过固定
需求
- 个性的
通信与信息工程学院
两个焦点
无线移动:
wireless/mobile
IP因特网:
Internet/IP
宽带
18
无线
通信与信息工程学院
第一讲 概述
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IT发展趋势
无线通信网络的发展
通信与信息工程学院
电信网 Public Switched Telephone Network, PSTN
用户线--双芯线,传输双向信号
中继线--电缆,光缆,传输多路信号
电信局--交换机,接通被叫与主叫
20
通信与信息工程学院
交换---两个用户之间建立通信链路
交换机
21
通信与信息工程学院
电信网 Public Switched Telephone Network, PSTN
FINAL
Regional Center D
Class 1
HU6
Regional Center C
Class 2
Regional Center B
Class 3
Toll Center A
Class 4
Local Office
(End Office)
Class 5
22
HU5
HU4
HU2
HU3
Primary
Center HU7
G
HU1
Toll Center H
Toll Connecting
交换机
Local Office
通信与信息工程学院
全球移动通讯系统GSM, Global System for Mobile Communications
2G,3G,4G…
交换机
基站控制器
基站
交换机
6
23
22
5
1
4
3
6
2
7
通信与信息工程学院
GSM 与 PSTN 的连接
24
通信与信息工程学院
移动宽带化
25
通信与信息工程学院
移动宽带化
第一代
AMPS
TACS
NMT
其它
26
第三代
第二代
GSM
模
拟
需求驱动
技
术
数
字
技
术
CDMA
IS95
TDMA
IS-136
PDC
第四代
UMTS
WCDMA
语
音需求驱动
业
务
宽
带
业
务
CDMA
2000
需求驱动
TDSCDMA
通信与信息工程学院
移动宽带化 第一代移动电话(1G)
27
通信与信息工程学院
移动宽带化
28
2G
通信与信息工程学院
移动宽带化
29
2.5G
通信与信息工程学院
移动宽带化
30
3G
通信与信息工程学院
移动宽带化
31
IMT-2000
通信与信息工程学院
移动宽带化
32
4G
通信与信息工程学院
移动宽带化
33
通信与信息工程学院
移动宽带化
34
通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
35
通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
互联网的发展--宽带通信的移动性
快速
3G
WCDMA
移动
CDMA2000
TD-SCDMA
步行
GPRS
WMBA
WiMax
802.20
802.16e
WiMax
802.16a
静止
802.15
Wi-Fi
UWB
蓝牙
802.11b/g
802.15.3a
0.1
36
1
10
100
Mbps
通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
终端 交换机 路由器
子网,局域网,城域网,广域网
交换机
路由器
电脑
37
通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
互联网:WLAN
无线接入
AP
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通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
基于通信的列车控制技术
(Communication Based Train Control ) :
通过车地通信,缩短车距(与高铁不同),增加运能。
39
39
通信与信息工程学院
宽带移动化: IEEE802.11
CBTC系统
轨旁
以太网
应
答
器
天
线
计轴头 活动
应答
器
L
E
U
雷
达
无线单元
测速
器
MMI
ATO
ATP
信
号
机
300m +34m
转
辙
机
固定
应答
器
联锁
LATS
无线接入
AP
车站主机
区域控制
器
计轴主
机
40
通信与信息工程学院
宽带移动化:
41
无线个域网(WPAN)
通信与信息工程学院
宽带移动化:
无线个域网(WPAN)
ZigBee
Low data rate (250kb/s raw) networking standard
Offers optimized power saving strategies that allow battery life of
0.5-2+ years for a variety of applications
2.4GHz option allows global license free operation Simple protocol
10m – 75m coverage
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通信与信息工程学院
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
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通信与信息工程学院
宽带移动化:
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无线城域网(WMAN)
通信与信息工程学院
宽带移动化:
无线城域网(WiMax)
网络覆盖半径:最大可达到50km;
频率:2—11GHz;
频谱效率:5bit/s/Hz s
数据传输速率:单基站可以支持70Mbps的数据流量
如果采用多扇区配置,每个基站可以实现最高6扇区共
420Mbps的业务流量;
45
通信与信息工程学院
长波通信
1000Hz
46
中波波
广播AM
600k1530k
短波
通信
3M30M
GPS
3Gwlan卫星
电视GSM
制导
900M
1.5G
2G2.4G
60M-
通信
2G-
800M
15G
2G-
15G
通信与信息工程学院
太赫兹
未被完全认知
介于微波红外线之间
无线电按频谱划分:
/m
105
3103
104
3104
103
102
3105
3106
10
1
101
3107
3108
3109
102
103
31010 31011
106
4 107
31014 81014
f / Hz
微波
f:
47
31011 - 41014 Hz
:
红外线
0.78 - 400
m
通信与信息工程学院
认知无线电: 通过频谱感知,发现频率空洞,非授权用户使用授权频段
目的:提高无线电资源利用率
频率
授权
用户
频率空洞
频率空洞
频率空洞
CR
用户
时间
功率
48
通信与信息工程学院
THANK YOU
上海大学通信与信息工程学院
49
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