无线网络技术
(十)物联网:
1.技术架构分为三层:感知层、网络层和应用层。感知层:由各种传感器及传感器网络网关构成包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、RFID标签和读写器、GPS等终端。其主要功能是识别物体,采集信息。
网络层:由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成,负责传递和处理感知层获取的信息。应用层:是物联网和用户的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用(绿色农业、工业监控、城市管理、远程医疗、智能家居和环境监测等行业)。3.感知层中无线网络技术:RFID、ZigBee/无线传感器网络技术、GPS技术、红外技术、蓝牙技术。
4.网络层无线网络技术:主要依托已有网络作为其传输网络,最重要的是无线局域网技术。5.应用:路灯远程控制系统(自动调节明暗,节约电能);道路无线视频监控系统(交通管理智能快捷);旅游自助导览系统(景区人流精确控制)。物联网应用:目前农业,工业监控,公共安全,城市管理,远程医疗,智能家居,智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用。7. 物联网感知层中的无线网络技术:1.RFID(是目前物联网感知层中应用最成熟的无线网络技术之一)。2.ZigBee无线传感器网络技术。3.GPS技术。4.红外技术。5.蓝牙技术。
(九)无线Mesh网络(WMN):本质上属于移动Ad Hoc网络
1.网络结构:平面网络结构;多级网络结构;混合网络结构
2.与WLAN(Wi-Fi)的主要区别:拓扑结构,WLAN是典型的点对多点网络,采取单跳方式,数据不可转发,可在较小范围内提供高速数据服务。WMN可以通过WR对数据进行智能转发,送至目的节点,接入点服务范围延伸到几千米远,显著特点在大范围内实现高速通信。协议,wlan静态的因特网路由协议+移动IP,wmn主要是动态的按需发现的路由协议,具有较短暂的生命周期3. 与移动Ad Hoc网的主要区别:(1)两者均是点对点的自组织的多跳网络。WMN由无线路由器构成的无线骨干网组成,提供了大范围的信号覆盖与节点连接。移动Ad Hoc网络的节点都兼有独立路由和主机功能,节点地位平等,接通性是依赖节点的平等合作实现的,健壮性比WMN差。(2)WMN节点移动性低于移动Ad Hoc网络中的节点。WMN注重的是“无线”,移动Ad Hoc网络更强调“移动”。(3)WMN多为静态或弱移动的拓扑,而移动Ad Hoc网络多为随意移动的网络拓扑。(4)WMN节点的主要业务是来往于因特网的业务;后者节点的主要业务是任意一对节点的业务流。(5)从应用上看,WMN主要是因特网或宽带多媒体通信业务的接入,后者主要用于军事或其他专业通信。
4. IEEE802标准族对Mesh结构的支持:(1)IEEE802.16 定义了建立Mesh网连接的基本数据流和数据格式(2)IEEE802.11s (3)IEEE802.15 (4)IEEE802.205.MAC协议:速率自适应多跳网MAC协议;多信道WMN MAC协议
(八)无线传感器网络:本质上属于移动Ad Hoc网络或分布式网络系统
1.网络结构:网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其它传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星达到管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。
2.传感器节点结构:(1)传感器模块:负责监测区域内信息的采集和数据转换;(2)处理器模块:负责控制整个传感器节点的操作;存储和处理本身采集的数据以及其它节点发来的数据。
(3)无线通信模块:负责与其它传感器节点进行无线通信,交换控制消息和收发采集数据;(4)能量供应模块:为传感器节点提供运行所需的能量,通常采用微型电池。3.关键技术:(1)无线传感器网络的拓扑控制(2)定位技术(3)时间同步机制(4)安全技术
4.传输技术:(1)能量感知路由协议(2)基于查询的路由协议(3)地理位置路由协议(4)可靠的路由协议 无线传感器网络有哪些技术:无线传感器网络的拓扑控制,定位技术,时间同步机制,安全技术,数据管理和数据融合。
(七)移动Ad Hoc网络:由一组无线移动节点组成,是一种不需要依靠现有固定通信网络基础设施的、能够迅速展开使用的网络体系,所需人工干预最少,是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络。1.特点:分布式操作;带宽有限、链路容量易变;移动性与网络拓扑动态性;设备限制;物理安全有限
2.IP地址分配方法:(1)冲突检测分配法:采用“试验和错误”策略为MANET网络中的新节点寻找空闲IP地址;(2)无冲突分配法:假定参与地址分配的节点具有互不相交的地址池,据此给一个新节点分配一个空闲地址。因此参与分配的节点能够确信所分配的地址是互不相同的。动态配置与分布协议DCDP就是一个无冲突分配算法;(3)最大努力分配法:负责地址分配的节点尽其所知的给一个新节点分配一个空闲地址,新节点同时采用地址冲突检测方法保证其分得的地址是一个空闲地址。分布式动态主机配置协议DDHCP就是一个例子。
3.功率控制:功率消耗源两种,与通信有关的功率消耗源、与计算有关的功率消耗源。
发射功率等级决定接收节点接收信号的质量;决定发射的传输距离;决定干扰其他接收节点的量级。4.节能途径:尽力减少分组重传;收发信机的高效使用;设置优先级,根据节点供电能力调动分组发送;节点功耗的控制与管理;暂停组成单元的操作。5.MAC协议:三类:竞争协议;分配协议;混合协议(前两者的组合协议)竞争类:ALOHA协议;载波侦听多址访问协议(CSMA);基于控制分组握手的访问控制协议(多址访问与碰撞回避(MACA)协议、MACAW协议、信道获取多址访问(FAMA)协议等);忙音类多址访问协议。分配类:时分多址访问协议(TDMA);五步预留协议(FPRP);调频预留多址访问协议(HRMA)。混合类:混合时分多址访问协议(HTDMA);TDMA和CSMA的混合协议;等等
6.路由协议:主动式路由协议(OLSR、TBRPF);按需路由协议(AODV、ABR、DSR);混合路由协议;多径路由协议;多目标路由协议(MAODV、ODMRP、ADMR、ABAM)
(六)无线广域网(WWAN)IEEE802.20技术:目标是制订适用于高速移动环境下的宽带无线接入系统的空中接口规范;在物理层技术上以OFDM和MIMO为核心;在设计理念上,基于分组转发的纯IP架构;无线广域网的标准是IEEE802.20。与3G技术的比较:所谓3G技术是指以WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA三大标准为基础的第三代蜂窝移动通信系统。1.两者的目标市场重叠较大。首先,他们都是广域网技术。其次,IEEE802.20 具有低时延架构,它可以基于VoIP技术来提供高质量的语音业务,也就是说它可以支持3G所能提供的全部业务。2.在物理层核心技术上IEEE802.20更为先进,因而拥有更具吸引力的性能优势。3.IEEE802.20 的纯IP架构使它在组网成本上具有较明显的价格优势。因而在部署广域网时,性价比高的IEEE802.20 将更受运营商青睐。虽然IEEE802.20在技术上优于3G,但是其产品的市场化还尚需时日,在短期内不能撼动3G的市场地位。另外,目前3G已经取得了实质性进展,制造商和运营商都进行了大量投入,他们不会轻易放弃3G技术。同时,电信监管部门也不会让已有的投资付诸东流。所以,从市场发展的角度来看,IEEE802.20 只能作为3G的补充,他们之间主要体现互补与合作的关系。
1.典型的无线广域网:GSM移动通信系统和卫星通信系统 2.与3G(P154)、4G对比标准3g w-cdma cdma2000 td-scdma 4G lte ;lte-advanced wimax, hspa+,wirelessman+advanced:略 ;
3.性能指标:P152支持最高速率250km/h,双工方式:FDD和TDD;MAC帧往返时延
(五)无线城域网(WMAN)IEEE802.16技术 1.WiMAX论坛(世界微波接入互操作性论坛)
无线局域网(wlan)主要采用IEEE802.11标准。两个典型标准是IEEE-802.11系列标准和Hiperlan系列标准。 AP分两类:FIT AP和FAT AP。wimax关键技术:1.OFDM/OFDMA--正交频分复用/多址。2.AAS——自适应天线系统。3.MIMO——多输入多输出。4.AMC——自适应调制编码。5.HARQ——混合自动重发请求。Wimax优点:1.灵活性较强:可以轻松快速的在任何临时站点建立。2.应用范围广:在不便于部署有线宽带接入技术的区域,wimax具有更强的适应能力。3.建网成本低:适用于城郊和农村等部署传统宽带介入成本较高的地区。
Fat AP与FIT AP的不同点:FAT AP将wlan的实体层、加密、用户认证、网络管理、漫游技术以及其他应用层的功能集于一身,设备结构复杂且难于集中管理。FIP AP零配置,所有配置都集中到无线交换机上。这也促成了它解决方案更加便于集中管理,并由此具有三层漫游、基于用户下发权限等FAT AP不具备的功能。
2.无线局域网可分两大类:第一类有固定基础设施的无线局域网。第二类无固定基础设施的无线局域网对于有固定基础设施的无线局域网IEEE802.11标准规定无线局域网的最小构件是基本服务集BSS,一个基本服务集BSS包括一个基站和若干个移动站。一个基本服务集BSS所覆盖的地理范围叫做一个基本服务区BSA。在无线局域网中,一个基本服务区BSA的范围可以有几十米的直径。另一类无线局域网是无固定基础设施的无线局域网,它又叫做自组网络(Ad Hoc network)。
3.无线局域网(wlan)的物理组成由站(STA),无线介质(WM),基站(BS)或接入点(AP)和分布式系统(DS)等几部分组成。
4.无线个人区域网(WPAN简称无线个域网)主要包括:蓝牙,IrDA,HomeRF,超宽带(UWB),ZigBee和近场通信(NFC)等技术。标准为IEEE802.15.超宽带(UWB):是一种新技术,在很宽的频段内传送短脉冲,将信息调制到脉冲的时间和频率上。
5.蓝牙对应标准IEEE802.15.1。蓝牙网络结构是微微网。 蓝牙技术工作频段:ISM频段:2.4-2.480GHZ。
超宽带(UWB):对应标准IEEE802.15.3a
6.ZigBee是一种新兴的短距离,低速率无线网络技术。它是一种介于无线标准技术和蓝牙之间的技术提案。网络的结构包含有主从设备的星型,树型和对等拓扑结构。对应标准IEEE802.15.4 节点类型:ZigBee网络中的设备按照功能的不同划分为两类:具有完全功能的全功能设备(FFD)和只有部分功能的设备(RFD)。工作频段:2.4GHZ频段和868/
915MHZ频段。2.4GHZ频段在全世界范围内是通用的。而868/915MHZ频段。分别用于欧洲和北美。我国使用的zigbee设备应该工作在2.4GHZ频段,传输速率为250kb/s,20kb/s和40kb/s三个不同级别。Zigbee特点:1.极低的系统功耗。2.较低的系统成本。3.安全的数据传输。4.灵活的工作频段。5灵活的网络结构。6.超大的网络容量。
无线城域网(WMAN)采用标准为IEEE802.16. wimax关键技术:1.OFDM/OFDMA--正交频分复用/多址。2.AAS——自适应天线系统。3.MIMO——多输入多输出。4.AMC——自适应调制编码。5.HARQ——混合自动重发请求。Wimax优点:1.灵活性较强:可以轻松快速的在任何临时站点建立。2.应用范围广:在不便于部署有线宽带接入技术的区域,wimax具有更强的适应能力。3.建网成本低:适用于城郊和农村等部署传统宽带介入成本较高的地区。
无线广域网的标准是IEEE802.20。与3G技术的比较:所谓3G技术是指以WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA三大标准为基础的第三代蜂窝移动通信系统。1.两者的目标市场重叠较大。首先,他们都是广域网技术。其次,IEEE802.20 具有低时延架构,它可以基于VoIP技术来提供高质量的语音业务,也就是说它可以支持3G所能提供的全部业务。2.在物理层核心技术上IEEE802.20更为先进,因而拥有更具吸引力的性能优势。3.IEEE802.20 的纯IP架构使它在组网成本上具有较明显的价格优势。因而在部署广域网时,性价比高的IEEE802.20 将更受运营商青睐。虽然IEEE802.20在技术上优于3G,但是其产品的市场化还尚需时日,在短期内不能撼动3G的市场地位。另外,目前3G已经取得了实质性进展,制造商和运营商都进行了大量投入,他们不会轻易放弃3G技术。同时,电信监管部门也不会让已有的投资付诸东流。所以,从市场发展的角度来看,IEEE802.20 只能作为3G的补充,他们之间主要体现互补与合作的关系。