无线网络技术的发展现状与关键技术课件讲解学习
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认知无线网络：关键技术与研究现状
时 空利用 率在 １％～５ ５ ８ ％之 间【；有统计 表 明 ，小 于 ｌ ３ Ｈｚ 的 频 谱 在 空 间 时 间 上 的 平 均 使 用 率 低 于 Ｇ ５ Ｊ ％ ）的矛 盾 ；第 二 、多个 网络存 在 时 ，如何 能快
基金项 目：国家 自然科 学基金资助项 目（１０ ０ ２ ；“ ６ ０ ２ ３ ） 十二五 ”通信装备预研基金 资助项 目（ １０ ０ ０ ０ ） ４ ０ １ １ ３ ；全军军事学研究 ４
通
信
学
报
第３ ２卷
速建 立分 处于 不 同 网络 中用户 的端 到端通 信 渠道 ，
并 能 满 足 用 户 一 定 的 服 务 质 量 （ Ｓ ｕ ｌｙ ｏ Ｑｏ ，ｑ ａｉ ｆ ｔ
用 网络 资源满 足用 户端 到 端服 务需 求 的最佳 方法 。
它不仅 能通过 重构 其工 作特 性及 各 种参 数 ， 白适 应
１ 引言 在 日趋 复杂 电磁环 境下 ，无 线通 信 网络面 临
诸 多挑 战 ，不 仅 网络 用 户数 量 日趋庞 大 ，服 务类 型
方 设法 获得 的 资源 。由此显现 出 ３个重 要挑 战 ：第
一
、
如 何 解 决 一 方 面 网络 资 源 的 分 配 使用 几 乎 殆
尽 ，而另 一方 面 网络 资源 的实 际利 用率 又极 低 （ 根
（ ｏｌ ｅ ｆ ｌｃ ｏ ｉ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒＮａ ｏ ａ Ｕｎｖ ｒ ｔ ｆ ｆ ｓ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｃ ａ ｇｈ １０ ３ Ｃｈ ａ Ｃ ｌ ｇ ｅ ｔ ｎｃ ｃｅ ｅａ ｄＥ ｇｎ ｅ， ｔ ｎ ｌ ｉｅｓ ｙｏ ｅ ｅ ｅ ｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ｓａ ０ ７ ， ｉ ） ｅ ｏＥ ｒ ｎ ｉ ｉ Ｄｅ ｎ Ｔ ｏ ４ ｎ
无线传感器网络技术概述课件
目前普遍以为这三个方面旳主要性依次递减
MAC协议旳能量挥霍原因（2）
空闲侦听：节点不懂得邻居节点何时向自己发 送数据，射频收发模块必须一直处于工作状态， 消耗大量能源，是无效能耗旳主要起源。
冲突：同步向同一节点发送多种数据帧，信号 相互干扰，接受方无法精确接受，重发造成能 量挥霍
串扰：接受和处剪发往其他节点旳数据属于无 效功耗。
传感器节点旳限制
电源能量有限 通信能力有限 计算和存储能力有限
传感器网络概述－与ad hoc旳不同
WSN
结点数量更为庞大 多数节点为静止 节点分布更为密集 能量约束 结点更轻易犯错 拓扑构造变化频繁
Ad hoc
几十至上百个节点 局域网 节点全移动 构造变化（移动） 能量可连续提供 点到点通信
通信 途节径点重间构通成信为旳突断出接问频题繁？，路造由成算通法信必失须败具. 有自 适经应常性受？到高山、建筑物、障碍物等地势地 怎样建貌立以网及络风随雨机雷连电通等性自旳然数环据境理旳论影，响为, 所通以信 途径重传构感和器自可适能应会路长由时算间法脱设离计网奠络定, 坚离实线理工论作 基础是我们面临旳第三个挑战问题？
美军将来战斗系统旳战场警戒示意图
传感器节点
通行车辆
枪声定位反恐系统
美国F-22猛禽战斗机
F-22猛禽战斗机
机外传感器网络
美军“沙地直线”项目
无线链路
目的探测、 分类和跟踪
传传感感器器节节点点
长（英尺）
宽（英尺）
节点封装示例（一）
特点： 表面光滑 能够滚动 自动调整姿态位置 万向节固定架设计
传感器网络数据管理系统旳理论和技术是 我们面临旳第九个挑战性问题！
需要多种多样旳感知 器
物理传感器
MAC协议旳能量挥霍原因（2）
空闲侦听：节点不懂得邻居节点何时向自己发 送数据，射频收发模块必须一直处于工作状态， 消耗大量能源，是无效能耗旳主要起源。
冲突：同步向同一节点发送多种数据帧，信号 相互干扰，接受方无法精确接受，重发造成能 量挥霍
串扰：接受和处剪发往其他节点旳数据属于无 效功耗。
传感器节点旳限制
电源能量有限 通信能力有限 计算和存储能力有限
传感器网络概述－与ad hoc旳不同
WSN
结点数量更为庞大 多数节点为静止 节点分布更为密集 能量约束 结点更轻易犯错 拓扑构造变化频繁
Ad hoc
几十至上百个节点 局域网 节点全移动 构造变化（移动） 能量可连续提供 点到点通信
通信 途节径点重间构通成信为旳突断出接问频题繁？，路造由成算通法信必失须败具. 有自 适经应常性受？到高山、建筑物、障碍物等地势地 怎样建貌立以网及络风随雨机雷连电通等性自旳然数环据境理旳论影，响为, 所通以信 途径重传构感和器自可适能应会路长由时算间法脱设离计网奠络定, 坚离实线理工论作 基础是我们面临旳第三个挑战问题？
美军将来战斗系统旳战场警戒示意图
传感器节点
通行车辆
枪声定位反恐系统
美国F-22猛禽战斗机
F-22猛禽战斗机
机外传感器网络
美军“沙地直线”项目
无线链路
目的探测、 分类和跟踪
传传感感器器节节点点
长（英尺）
宽（英尺）
节点封装示例（一）
特点： 表面光滑 能够滚动 自动调整姿态位置 万向节固定架设计
传感器网络数据管理系统旳理论和技术是 我们面临旳第九个挑战性问题！
需要多种多样旳感知 器
物理传感器
《FTTH技术原理》课件
OLT具有汇聚功能， 可以将多个ONU设 备的数据汇总后传输 到核心网。
OLT连接核心网，通 过光纤与ONU设备 通信，支持多种业务 接口。
ONU设备
ONU是用户侧设备，提供用户 接入功能。
ONU与OLT通过光纤连接，支 持多种业务接口，如以太网、 POTS等。
ONU具有用户管理和控制功能 ，可以对用户进行认证、授权 和计费。
云计算和大数据
云计算和大数据技术是未来的重要趋势，FTTH将 为这些技术的应用提供强大的网络支撑。
THANKS
感谢观看
。
02
FTTH技术使用光信号传输数据， 相比传统的铜线传输方式，具有 更高的带宽和更低的损耗。
FTTH发展历程
1990年代初，FTTH开始受到关 注，但由于成本和技术限制，发
展缓慢。
2000年代初，随着宽带互联网 需求的增长和光通信技术的发展 ，FTTH开始得到大规模推广和
应用。
近年来，随着5G、物联网等技 术的发展，FTTH的需求进一步 增加，成为未来通信网络的重要
GPON技术
GPON技术概述
GPON是一种基于ITU-T G.984标准的宽带无源光网络技 术，具有高带宽、高效率、大覆盖范围等特点。
GPON工作原理
GPON采用ATM封装方式，支持多种速率等级和传输距离 。在GPON网络中，OLT发送光信号，经过无源光分路器 分配给多个ONU，最终到达用户端。
GPON优势
GPON技术具有高带宽、高效传输、灵活封装格式等优势 ，能够满足多种业务需求。
EPON技术
EPON技术概述
EPON是一种基于802.3ah标准的宽带无源光网络技术，采用Ethernet封装方式。
EPON工作原理
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。
《无线城域网》课件
物联网时代的无线城域网
物联网技术的发展将推动无线城域网向更大规模、更低成本、更灵活的方向发展， 实现更广泛的设备连接和智能化管理。
无线城域网将与物联网技术深度融合，实现设备间的无缝连接和协同工作，提升生 产效率和生活品质。
无线城域网在物联网时代将面临安全和隐私保护的挑战，需要加强安全防护和隐私 保护措施。
数据篡改
03
攻击者篡改传输中的数据，导致数据损坏或丢 失。
拒绝服务攻击
04
通过大量请求或恶意流量，使无线城域网无法 正常提供服务。
无线城域网的安全防护
加密技术
采用WPA2等加密技术 ，确保无线传输过程中
的数据安全。
访问控制
设置无线网络的访问控 制列表，限制未经授权
的设备接入。
防火墙
部署防火墙，防止恶意 攻击和非法访问。
云计算时代的无线城域网
云计算技术的发展将推动无线城 域网向云化、虚拟化、服务化的 方向发展，实现资源的动态管理
和按需服务。
无线城域网将与云计算技术结合 ，为用户提供更加灵活、高效、 可靠的网络服务，降低运营成本
和维护难度。
无线城域网在云计算时代需要适 应云计算的特点和需求，提升网 络性能和可靠性，满足云计算应
无线城域网的管理工具
01
网络管理软件
用于监控网络状态
、设备性能和故障
02
排除等。
安全审计工具
定期对网络进行安 全漏洞扫描和评估
。
04
无线信号分析工具
检测和定位无线信
03
号，确保网络的正
常运行和安全。
网络流量分析工具
分析网络流量，发 现异常行为和潜在
威胁。
05
无线城域网的未来发展
《软件无线电技术》课件
通过云计算技术，软件无线电可以获得更高效和灵活 的计算资源，实现更复杂的信号处理和分析。
边缘计算技术可以将计算和数据处理能力从中心服务 器转移至设备边缘，降低延迟和提高响应速度。
物联网的广泛应用
随着物联网的广泛应用，软件无线电将在智能家 居、智能交通、智能工业等领域发挥重要作用。
软件无线电可以通过物联网技术实现各种设备的 互联互通，提高设备的智能化程度和用户体验。
软件无线电还可以通过物联网技术实现设备的远 程监控和维护，提高设备的可靠性和安全性。
谢谢聆听
信号处理复杂性
总结词
信号处理复杂性是软件无线电技术的另一个挑战。
详细描述
软件无线电需要处理各种不同的信号，包括模拟信号和数字信号，而且需要能够 快速、准确地转换和处理这些信号。这需要高效的算法和强大的计算能力，增加 了软件无线电的复杂性。
安全与隐私保护
总结词
安全与隐私保护是软件无线电技术必须考虑的重要问题。
详细描述
在无线通信中，安全和隐私保护至关重要。软件无线电需要 采取有效的措施来保护用户的隐私和通信安全，防止数据被 窃取或篡改。这需要在设计和实现软件无线电时充分考虑安 全和隐私保护的需求。
标准化与互操作性
总结词
标准化与互操作性是软件无线电技术的另一个挑战。
详细描述
为了实现不同厂商和不同系统之间的互操作性，软件无线电需要遵循统一的标准化协议和规范。这需要软件无线 电技术和相关标准不断发展和完善，以确保不同系统之间的兼容性和互操作性。同时，标准化也有助于推动软件 无线电技术的普及和应用。
的信号接收和发送，支持多种移动通信标准。
02பைடு நூலகம்
软件无线电技术可以提高移动通信系统的灵活性和可
边缘计算技术可以将计算和数据处理能力从中心服务 器转移至设备边缘，降低延迟和提高响应速度。
物联网的广泛应用
随着物联网的广泛应用，软件无线电将在智能家 居、智能交通、智能工业等领域发挥重要作用。
软件无线电可以通过物联网技术实现各种设备的 互联互通，提高设备的智能化程度和用户体验。
软件无线电还可以通过物联网技术实现设备的远 程监控和维护，提高设备的可靠性和安全性。
谢谢聆听
信号处理复杂性
总结词
信号处理复杂性是软件无线电技术的另一个挑战。
详细描述
软件无线电需要处理各种不同的信号，包括模拟信号和数字信号，而且需要能够 快速、准确地转换和处理这些信号。这需要高效的算法和强大的计算能力，增加 了软件无线电的复杂性。
安全与隐私保护
总结词
安全与隐私保护是软件无线电技术必须考虑的重要问题。
详细描述
在无线通信中，安全和隐私保护至关重要。软件无线电需要 采取有效的措施来保护用户的隐私和通信安全，防止数据被 窃取或篡改。这需要在设计和实现软件无线电时充分考虑安 全和隐私保护的需求。
标准化与互操作性
总结词
标准化与互操作性是软件无线电技术的另一个挑战。
详细描述
为了实现不同厂商和不同系统之间的互操作性，软件无线电需要遵循统一的标准化协议和规范。这需要软件无线 电技术和相关标准不断发展和完善，以确保不同系统之间的兼容性和互操作性。同时，标准化也有助于推动软件 无线电技术的普及和应用。
的信号接收和发送，支持多种移动通信标准。
02பைடு நூலகம்
软件无线电技术可以提高移动通信系统的灵活性和可
WIFI BT技术浅析
Sn 串行并
行变换
Nc
OFDM
IDFT 或
IFFT
并串 变换
插入保 护间隔
xn
数模变换
x(t)
Rn 并行串
行变换
反OFDM
DFT 或
FFT
串并 变换
去除保 护间隔
多径信道 h(,t)
rn
模数变换
(t)
r(t)
精品课件
❖ (3)MIMO（Multiple In, Multiple Out）
发射
w1(t) 空 s(t) 时 w2 (t) 编 码
精品课件
2 WIFI基本原理简介
精品课件
802.11ac与802.11ad
❖ 802.11ac作为11n的延续，将沿用802.11n的MIMO(多进多出)技术 ，为它的传输速率达到Gbps量级打下基础,第一阶段的目标达到的 传输速率为1Gbps，目的是达到有线电缆的传输速率. 802.11ac每 个通道的工作频宽将由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是 160MHz，再加上大约10%的实际频率调制效 率提升，最终理论传 输速度将由802.11n最高的600Mbps跃升至1Gbps 。
Type
Sub Type
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
0
Order Prot Frame More Data Power MgMT
Retry More Frag From DS
To DS
802.11请求发送帧
精品课件
清除发送 ---CTS
FrameDuration
5G无线网络原理概述(完整版)
跳频技术
无线通信中存在着频率选择性衰落的问题，即在特定的时间和空间， 一段频谱中可能会有些频率存在较深的衰落，这些出现深衰落的频 率是随机的。GSM系统分配用户信道时，按照一定的规律让信道在 频域上进行跳变，可以避开衰落，获得频率分集增益，这就是跳频 技术。
第14页
Power t4
t3 t2 t1
Time
TDMA
Frequency
跳频技术
2G的关键技术
码分多址接入（Frequency Division Multiple Access， CDMA ）
码分多址接入，即采用不同的码序列调制不同用户的信息，接收端 用相同的码序列进行解调即可解出用户信息。码分多址能让同一个 小区下多个用户的信息同时、同频传输，因此它也是一种提升网络 容量的技术。2G的CDMA IS95就是采用码分多址技术的系统。
第17页
第三代移动通信系统
信源 编码
信道 In编te码rleavin
交织
扩频
加扰
调制
TD-SCDMA无线通信模型
射频 发射
无线信道
信源 解码
去交织 信道 解码
解扩
解扰
解调
射频 接收
第三代（3rd Generation，3G）移动通信系统包含3种主流标准，即WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA。3G 系统采用CDMA技术和分组交换技术，而不是2G系统通常采用的TDMA技术和电路交换技术。相对比2G系统 终端，3G系统终端功能变得更加强大，同时还出现了“智能手机”。在业务和性能方面，3G能传输话音和 数据，提供较高质量的多媒体业务，如移动视频和高清晰图像等多种业务，实现多种信息一体化，从而给用 户提供方便、快捷的无线应用。
无线通信中存在着频率选择性衰落的问题，即在特定的时间和空间， 一段频谱中可能会有些频率存在较深的衰落，这些出现深衰落的频 率是随机的。GSM系统分配用户信道时，按照一定的规律让信道在 频域上进行跳变，可以避开衰落，获得频率分集增益，这就是跳频 技术。
第14页
Power t4
t3 t2 t1
Time
TDMA
Frequency
跳频技术
2G的关键技术
码分多址接入（Frequency Division Multiple Access， CDMA ）
码分多址接入，即采用不同的码序列调制不同用户的信息，接收端 用相同的码序列进行解调即可解出用户信息。码分多址能让同一个 小区下多个用户的信息同时、同频传输，因此它也是一种提升网络 容量的技术。2G的CDMA IS95就是采用码分多址技术的系统。
第17页
第三代移动通信系统
信源 编码
信道 In编te码rleavin
交织
扩频
加扰
调制
TD-SCDMA无线通信模型
射频 发射
无线信道
信源 解码
去交织 信道 解码
解扩
解扰
解调
射频 接收
第三代（3rd Generation，3G）移动通信系统包含3种主流标准，即WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA。3G 系统采用CDMA技术和分组交换技术，而不是2G系统通常采用的TDMA技术和电路交换技术。相对比2G系统 终端，3G系统终端功能变得更加强大，同时还出现了“智能手机”。在业务和性能方面，3G能传输话音和 数据，提供较高质量的多媒体业务，如移动视频和高清晰图像等多种业务，实现多种信息一体化，从而给用 户提供方便、快捷的无线应用。
高速铁路无线通信介绍课件
智能高铁和车联网技术
智能高铁通过无线通信技术实现列车 与地面设备、其他列车以及乘客之间 的信息交互，提高列车运行效率和安 全性。
车联网技术将实现车辆之间的信息共 享和协同运行，提升列车编组和运行 控制能力，进一步缩短旅行时间和提 高运输效率。
无线通信技术的进一步研究和开发
针对高速铁路无线通信的特殊环境和需求，需要进一步研 究和开发新型无线通信技术和解决方案，例如大规模天线 技术、高频频谱利用、网络切片等。
设备监测与维护
无线通信技术用于监测高速铁路沿 线设备和列车运行状态，及时发现 并处理故障，确保设备正常运行。
03
高速铁路无线通信系 统架构
无线通信网络架构
2G/3G/4G网络架构
01
介绍2G、3G和4G无线通信网络的基本架构和工作原理，包括
网络结构、基站和核心网等组成部分。
5网络的特点和架构，包括网络切片、边缘计算
信号衰减和干扰
高速铁路沿线存在大量的建筑物、隧 道和桥梁等障碍物，会对无线信号产 生衰减和干扰，影响通信质量。
无线通信技术在高速铁路中的应用场景
列车控制与调度
无线通信技术用于实现列车控制 和调度指令的传输，确保列车按
照计划运行，提高运输效率。
旅客服务
无线通信技术为旅客提供移动通信 、互联网接入、多媒体娱乐等服务 ，提升旅客出行体验。
协同干扰抑制
通过协同干扰抑制技术，降低多径干扰和同频干扰影响。
05
高速铁路无线通信的 未来发展
5G和未来通信技术的影响
5G技术为高速铁路无线通信提供了更高的数据传输速度和更 低的延迟，能够满足大量高清视频和实时数据传输的需求， 提升列车运行安全和智能化水平。
未来通信技术将进一步优化无线通信网络，提高信号覆盖范 围和稳定性，降低设备功耗和成本，为高速铁路无线通信的 发展提供更多可能性。
无线网络关键技术与研究现状
Ｐａ ｃ ｋｅ ｔ —ＳＷｉ ｔ Ｃ ｈｅ ｄ 概 念 物 理层资源块 ， 物 理 层资 源 块 主 要 包 资 源单 元 ： 组、 资 源 单 元 以 及控 制 ４ 结 语 上 发 展 出来的 无线 传 输 方式 。 Ｐ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ — 括 资 源块 、 Ｓｗｉ ｔ ｃ ｈｅ ｄ 也叫 “ 包 交 换”， 指 的 是 将 Ｄａ ｔ ｅ 信 道单 元 四个 部 分。 在 社会的不 断发展下， 继 续 深 入 研 究 分 装 成 独 立 的 封 包 然 后 再 一 个 个 传 递 出 物理信 号和物 理层信道 ， 物 理 层 信 道 无 线 网络 技 术并 让 其 更 加 广 泛 的应 用到 生 下 行 信道 ． 主要 用 来 承 载 资 源 单 活 中已 经 是 一 个 非 常 重 要 的 课题 。 去 。Ｐａ ｃ ｋｅ ｔ —Ｓ Ｗｉ ｔ ｃ ｈｅ ｄ 的 优 势 是 只 在 进 指 的是 上 、 无线 网 行 资 料 的 输 送 时 才 需 要 占用 频 宽 ， 并 且 是 元 络 技 术 中， ＯＦＤＭ 技 术 、多天 线 技 术 以 及 以资 料 的 大 小 来计 费的 ， 因 此 比较 合 理 。 物 理层技术等 是其中比较关键的技 术 ， 目 １ ． ３ ＣＤ Ｐ Ｄ网络 制式 ３ 无 线 网络 的研 究 现状 ＣＤＰＤ是 ｃｅ ｌ ｌ ｕ１ ａ ｒ ｄｉ ｇｉ ｔ ａ ｌ Ｐａ ｃ ｋ ｅ ｔ 随 着 科 学 技 术 的不 断发 展 与进 步， 无 线 ｄ ａ ｔ ａ 的 简称 ， 指 的是 蜂 窝 数 字 式 分 组 数 据 网络 技 术 已 经 得 到 了越 来 越 广 泛 的 应 用 。 交 换 网络 。它 的 技 术 基 础 是 数 字 分 组 数 据 在 无 线 网络 技 术 的 帮 助 下， 人 们 可 以 移 动 技术， 因而 被 人 们称 为真 正 的 无 线 网络 。 使 办 公 ， 可以在任意时间、 任 意 地 点查 找 自己 前 正在 不 断 的研 究与 改 进 中， 而 为了扩大 其 应 用 范 围， 让 无 线 网络更 好 地 服 务于 我们 的