無線網絡概述

2024年2月9日發(作者：岑參簡介)

一．無線網絡分類：

1.無線網絡分為三種：

·無線局域網(WLAN)

WLAN可以在個人家里創建。 這種無線網絡通常用于接入互聯網。 WLAN的范圍最遠可達300英尺。

注意： 無線覆蓋范圍視用戶數量、干擾和傳輸障礙(如墻體和建筑材料)及其它因素而定。 無線LAN在公共設施中已經日益普及。 稱為 熱點 的位置提供接入點，可以與筆記本電腦或掌上電腦的無線網卡通訊。 要接入公共區域的無線LAN，您需要有無線服務提供商要求的帳戶。 某些地區可能需要另付接入費用。

公共區域接入熱點的范圍和速度視環境和其它因素而定。

·無線個人局域網(WPAN)：

藍牙技術 - 無線個人局域網是利用藍牙TM技術的短距離網絡，通常用于與距中心位置較近的兼容設備互聯，例如臺式機。 WPAN的范圍一般是30英尺。

注意： 同樣，它的無線覆蓋范圍視干擾、傳輸障礙(如墻體和建筑材料)及其它因素而定。 藍牙技術是WPAN聯網標準。某些設備具有內置藍牙兼容性。 另外有些設備加配插件式藍牙網卡后，可兼容藍牙技術。 WPAN設備不能與WLAN設備通訊。 使用WPAN能減少工作場所線纜和布線數量。

·移動寬帶或無線廣域網(WWAN)

無線廣域網或移動寬帶需使用移動電話信號。 移動寬帶網絡的提供和維護一般依靠特定移動電話(蜂窩)服務提供商。 它讓您即使遠離其它網絡接入形式也能保持連接。 只要可以獲得服務提供商蜂窩電話服務的地方，就能獲得該提供商提供的無線廣域網連接性。 某些地區可能需要另付接入費用。

1.網絡類型

目前，我國常見的無線廣域通信網絡主要有CDMA、GPRS、CDPD等網絡制式類型。

（1）CDMA網絡制式

CDMA (Code Division Multiple Access) 又稱碼分多址，是在無線通訊上使用的技術，CDMA 允許所有的使用者同時使用全部頻帶，并且把其他使用者發出的訊號視為雜訊，完全不必考慮到訊號碰撞 (collision) 的問題。CDMA網絡是中國聯通運營的網絡，目前，又推出更為穩定的CDMA 1X網絡系統。CDMA 1X是在原來CDMA基礎上的升級，速度更快，容量更高。

CDMA 1X能給用戶提供更寬的帶寬，除基本業務外，還提供了無線數據業務。無線數據業務包括以下服務：

1）短消息業務：如收發短消息、話費查詢、小區廣播、鈴聲下載、LOGO圖片下載、如意呼等；

2）無線Internet業務：如WWW瀏覽、WAP瀏覽、收發E-mail、FTP、移動QQ、信息點播等；

3）移動定位業務：如緊急救助、跟蹤服務、導航、城市地圖、基于位置信息的定點內容廣播、移動黃頁等；

4）移動電子商務業務：如電子銀行、電子彩票、電子購票、移動付款、預定服務、移動股票交易等；

5）移動多媒體業務：如視頻點播、可視電話、交互式游戲等；

6）移動VPN業務，銀行、外企等大的集團用戶還可以直接利用CDMA網絡構建自己的虛擬專用網絡。

（2）GPRS網絡制式

GPRS的英文全稱為“General Packet Radio Service”，中文含義為“通用分組無線服務”，它是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念所發展出的一套基于GSM系統的無線傳輸方式。所謂的包交換就是將Date封裝成許多獨立的封包，再將這些封

包一個一個傳送出去，形式上有點類似寄包裹，采用包交換的好處是只有在有資料需要傳送時才會占用頻寬，而且可以以傳輸的資料量計價，這對用戶來說是比較合理的計費方式，因為像Internet這類的數據傳輸大多數的時間頻寬是間置的。

相對原來GSM的撥號方式的電路交換數據傳送方式，GPRS是分組交換技術，具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優點。

（3）CDPD網絡制式

CDPD是Cellular digital packet data的縮寫，即蜂窩數字式分組數據交換網絡，是以分組數據通信技術為基礎、利用蜂窩數字移動通信網的組網方式的無線移動數據通信技術，被人們稱作真正的無線互聯網。

CDPD網是以數字分組數據技術為基礎，以蜂窩移動通信為組網方式的移動無線數據通信網。使用CDPD只需在便攜機上連接一個專用的無線調制解調器，即使坐在時速100公里的車廂內，也不影響上網。CDPD擁有一張專用的無線數據網，信號不易受干擾，可以上任何網站。與其它無線上網方式相比，CDPD網可達19.2千比特/秒。CDPD使用中還有諸多特點：安裝簡便，使用者無需申請電話線或其它線路；通信接通反應快捷，如在商業刷卡中，用MODEM接通時間要20-45秒，而CDPD只要1秒；終端系統分移動、固定兩種，能實現本地及異地漫游。

CDPD可以支持移動上網、遠程遙測、車輛調度、銀行提款、無線炒股、現場服務、商業POS系統等等。

二．Ad-hoc網絡

無線網絡可以分為具有基礎設施的網絡((infrastructure-bad network)和投有基礎設施的阿絡(infrastmctureless network)兩大類。前者具有固定和有線的基站，網絡中節點(或稱為主機)從基站接收和向基站發送所有的業務，這種網絡的典型例子為無線局域網，后者就是無線Ad- hoc網絡

1.無線Ad hoe網絡的定義和分類

無線Ad-hoc網絡是由一組自主的無線節點或終端相互合作而形成的，獨立于固定的基礎設箍的并且采用分布式管理的網絡，是一種自創造、自組織和自管理網絡。與傳統的蜂窩網絡相比，無線Ad-hoc 網絡投有基站，所有節點分布式運行，具有路由器的功能，負責發現和維護到其它節點的路由，向鄰居節點發射或轉發分組：這種網絡既可以單獨運行．又可以通過網關接入到有線骨干網絡(如因特網)。

根據節點是否移動，可以將無線Ad- hoc網絡分為移動Ad-hoe網絡和傳感器網絡。在移動Ad- hoc網絡中，各個無線節點都可以自由移動。事實上，很多文獻常常把無線Ad hoc網絡等同于移動Ad hoc網絡。在傳感器網絡中，各個無線節點靜態地隨機分布于某一區域。傳感器負責收集區域內的聲音、電磁或地震信號等多種信息，將它們發送到網關節點。網關具有更大的處理能力，能夠進一步處理信息，或有更大的發送范圍，可以將信息送茌某個大型網絡，使遠程用戶能夠檢索到該信息。

2. 無線Ad hc~網絡的特點

無線Ad hoc網絡具有一些突出的特點：節點常常在網絡中任意地移動，自由加入和退出網絡，無線傳播條件也隨時間和空間不斷改變，使網絡拓撲結構頻繁變化；帶寬有限、容量可變的鏈路，多接人、多徑衰減、噪聲和信號干擾等因素將顯著降低無線通信的吞吐量；移動節點常常依靠電池來提供能量，能量有限；多跳通信，無線節點的發射功率有限，常常需要其它的中間節點來中繼信息；有限的網絡安全，與有紱網絡相比，無線Ad-hoc網絡存在更

加嚴重的安全性問題，在設計網絡時，需要仔細考慮竊聽、欺騙和拒絕服務攻擊等。

3. 無線Ad ho~網絡的應用

與蜂窩網絡相比，無線Ad hoc網絡具有不可比擬的優點。首先，不需要固定的基礎設掩(如基站)．無線Ad- hoc網絡可以被隨時隨地建立，可以在沒有其它通信設施，或者由于保密、費用、安全性等原因使一些設施不能被使用的情況下使用。其次，Ad -hoc網絡不受固定拓撲結構的限制．具有很強的容錯性和魯棒性。

無線Ad- hoc網絡具有廣闊的應用前景=軍事行動和地震、水災或偏遠地區的救援行動都是Ad- hoc網絡的傳統應用領域。它也可以作為無線接入網，提供迅速的組網能力=在本地范圍內，筆記本和掌上型電腦可以采用Ad- hoc的方式在會議中發布和共享信息。采用藍牙技術的個人局域網作為短距離的Ad- hoc網絡極具發展前途。傳感器網絡可以用于戰地情報搜集、環境污染監測、地震和海嘯的早期預報、生產車間監控等許多領域。

三．無線傳感器網絡

1.概述：

無線傳感器網絡系統是目前世界上新的低功耗、自組織、短距離無線傳輸技術，它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式數據處理技術和通信技術，實現實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的數據，這些數據通過無線方式被發送，并以自組多跳的網絡方式傳送到用戶終端。無線傳感器網絡系統在普通傳感器檢測系統中嵌入了網絡，使系統中的各傳感器采集的信息通過網絡來進行傳輸，從而使得檢測系統有了新的特性。與傳統的檢測系統相比，在網絡控制系統中嵌入了網絡，實現了資源共享，使各種遠程數據檢測成為可能，減少了系統的連接，降低了成本，增加了系統的靈活性和實用性。使用無線傳感器網絡技術可以實現傳統檢測系統無法實現檢測任務。

2.網絡構成：

傳感器節點通常是一個微型嵌入式系統，它的處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱，通過攜帶能量有限的電池供電。從網絡功能上看，每個傳感器節點兼顧傳統網絡節點的終端和路由器雙重功能，除了進行本地信息收集和數據處理外，還要對其他節點轉發來的數據進行存儲、管理和融合等處理，同時與其他節點協作完成一些特定任務。

匯聚節點的處理能力、存儲能力和通信能力相對比較強，它連接傳感器網絡與Internet等外部網絡，實現兩種以上協議棧之間的通信協議轉換，同時發布管理節點的監測任務，并把收集的數據轉發到外部網絡上。匯聚節點既可以是一個具有增強功能的傳感器節點，有足夠的能量供給何更多的內存與計算資源，也可以是沒有監測功能僅帶有無線通信接口的特殊

網關設備。

采用無線方式進行數據傳輸，可以自動形成監測網絡對監測數據進行采集和傳輸，保證了監測數據的可靠性和實時性，并節省大量的人力物力。該系統主要有以下幾方面的特點：

· 安裝組織靈活：無線智能傳感器和無線中繼可在有效無線通信距離內任意分布，通過自組織形成網絡進行數據傳輸，安裝極為方便；個別無線中繼的損壞不影響整體功能，其變動、失效信息自動向無線網關匯總，維護方便。

· 組網成本低：不需要使用無線基礎設施，只需要利用無線智能傳感器、無線中繼和無線網關便可構建數據傳輸網絡。

· 設備穩定可靠：無線智能傳感器完全密封，可以應用在惡劣的環境中。

· 設備節能環保：無線智能傳感器采用了低功耗技術，在由電池供電的情況下可持續工作1－5年（視監測任務的不同），實現了監測過程中的免維護。

· 數據傳輸安全可靠：節點采用跳頻技術，可在復雜電磁環境中可靠工作，抗干擾能力強

3.傳感器節點結構：

傳感器模塊處理器模塊處理器傳感器ADC存儲器網絡MAC收發器無線通信模塊

能 量 供 應 模 塊

4.無線傳感器網絡的應用：

無線傳感器網絡由很多不同的傳感器組成，如地震傳感器、低采樣率磁傳感、熱敏傳感器、圖像傳感器、紅外傳感器、聲波傳感器、雷達傳感器等，這些傳感器可以采集監測區域的各種信息，包括溫度、濕度、雷達傳感器等，這些車輛運動、光照條件、壓力、土壤成分、噪聲電平、監測目標的消失和出現、監測目標的機械強度、監測目標的運動特征等。

傳感器節點可以連續不斷地進行數據采集、事件檢測、事件標識、位置監測和節點控制，傳感器節點的這些特性和無線連接方式使得無線傳感器網絡的應用前景非常廣闊，能夠廣泛應用于軍事、環境監測和預報、健康護理、智能家居、建筑物狀態監控、復雜機械監控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理，以及機場、大型工業園區的安全監測等領域。隨著無線傳感器網絡的深人研究和廣泛應用，無線傳感器網絡將逐漸深入到人類生活的各個領域

· 軍事應用

在軍事領域，傳感器網絡將會成為C4ISRT（command，control，communication，computlng，intelligence，surveillance，reconnaissance and targetmg）系統不可或缺的一部分。C4ISRT系統定位于未來戰爭，其目標是利用高科技技術，設計一個集命令、控制、通信、計算、智能、監視、偵察和定位于一體的戰場指揮系統，受到各國國防部門的普遍重視。由于戰爭的傷亡性，傳感器設各將取代人去執行一些危險任務，如監控我軍兵力、裝各和物資，監視沖突區，偵察敵方地形和布防，定位攻擊目標，評估損失，偵察和探測核、生物和化學攻擊。另外由于傳感器網絡是由密集型、低成本、隨機分布的節點組成的，自組

織性和容錯能力使其不會因為某些節點在惡意攻擊中的損壞而導致整個系統的崩潰，這一點是傳統的傳感器技術所無法比擬的，因此，可以通過傳感器網絡來獲取戰爭信息。傳感器網絡也可以為火控和制導系統提供準確的目標定位信息。另外與獨立的衛星和地面雷達系統相比，傳感器網絡通過多角度和多方位信息的綜合有效地提高信噪比，而衛星和地面雷達系統難以克服，而且傳感器節點通過近距離的與目標接觸能夠獲得更加精準的數據。通過大規模的節點部署，傳感器網絡可以有效地避免偵探盲區。另外，傳感器網絡在成本上，遠低于昂貴的衛星雷達系統。

·生態環境監測

隨著人們對環境的日益關注，環境科學所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統方式采集原始數據是一件困難的工作。無線傳感器網絡為野外隨機性的研究數據獲取提供了方便，特別是如下幾方面：

①將幾百萬個傳感器散布于森林中，能夠為森林火災地點的判定提供最快的信息。

②傳感器網絡能提供遭受化學污染的位置及測定化學污染源，不需要人工冒險進人受污染區。

③降雨情況判定，為防洪抗旱提供準確信息。

④實時監測空氣污染、水污染以及土壤污染。

⑤監測海洋、大氣和土壤的成分。

Crossbow的MEP系列就是其中之一。這是一種小型的終端用戶網絡，主要用來進行環境參數的檢測。該系統包括了2個MEP410環境傳感器節點，4個MEP510濕度／溫度傳感器節點，1個MBR410串行網關和MoteView顯示和分析軟件。整個系統采用了TrueMeshTM拓撲結構，非常便于用戶安裝和使用。類似的產品還有Microstraln公司的X-Link測量系統等。

· 交通管理

1995年，美國交通部提出了“國家智能交通系統項目規劃”，預計到2025年全面投人使用。這種新型系統將有效地使用傳感器網絡進行交通管理，不僅可以使汽車按照一定的速度行駛、前后車距自動地保持一定的距離，而且還可以提供有關道路堵塞的最新消息，推薦最佳行車路線以及提醒駕駛員避免交通事故等。由于該系統將應用大量的傳感器與各種車輛保持聯系，人們可以利用計算機來監視每一輛汽車的運行狀況，如制動質量、發動機調速時間等。根據具體情況，計算機可以自動進行調整，使車輛保持在高效低耗的最佳運行狀態，并就潛在的故障發出警告，或直接與事故搶救中心取得聯系。目前在美國的賓西法尼亞州的匹茲堡市就已經建成有這樣的交通信息系統，并且通過電臺等媒體附帶產生了一定商業價值。

對許多老舊的橋梁，橋墩長期受到水流的沖刷，傳感器能放置在橋墩底部用以感測橋墩結構；也可放置在橋梁兩側或底部，搜集橋梁的溫度、濕度、震動幅度、橋墩被侵蝕程度等，能減少斷橋所造成生命財產的損失。

· 醫療健康應用

通過在鞋、家具和家用電器等設各中嵌人網絡傳感器。可以幫助老年人、重病患者以及殘疾人的家庭生活。利用傳感器網絡長時間的收集人的生理數據。可以加快研制新藥品的過程，而安裝在被監測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外，在藥物管理等諸多方面，它也有新穎而獨特的應用。總之，傳感器網絡為未來的遠程醫療提供了更加方便、快捷的技術實現手段。

羅切斯特大學的一項研究表明，這些計算機甚至可以用于醫療研究。科學家使用無線傳感器創建了一個“智能醫療之家”，即一個5間房的公寓住宅，在這里利用人類研究項目來測試概念和原型產品。“智能醫療之家”使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。所搜集的數據將被用于開展以后的醫療研究。

· 空間探測應用

通過向人類現在還無法到達或無法長期工作的太空外的其他天體上設置傳感器網絡接點的方法，可以實現對其長時間的監測。通過這些傳感器網發回的信息進行分析，可以知道這些天體的具體情況，為了更好的了解、利用它們提供一個有效的手段。

NASA的空間探測設想，可以通過傳感器網絡探測、監視外星球表面情況，為人類登入做準備，它通過火箭、太空艙或探路者進行散播。

· 農業應用

農業是無線傳感器網路使用的另一個重要領域。為了研究這種可能性，英特爾率先在俄勒岡州建立了第一個無線葡糖園。傳感器被分布在葡萄園的每個角落，每隔一分鐘檢測一次土壤溫度，以確保葡萄可以健康生長，進而獲得大豐收。不久以后，研究人員將實施一種系統，用于監視每一傳感器區域的溫度，或該地區有害物的數量。他們甚至計劃在家畜（如狗）上使用傳感器，以便可以在巡邏時搜集必要信息。這些信息將有助于開展有效的灌溉和噴灑農藥，進而降低成本和確保農場獲得高效益。

四． 藍牙網絡

“藍牙”（Bluetooth）原是十世紀統一了丹麥的國王的名字，現取其“統一”的含義，用來命名意在統一無線局域網通訊標準的藍牙技術。

1998年5月，愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司等五家著名廠商，在聯合開展短程無線通信技術的標準化活動時提出了藍牙技術，其宗旨是提供一種短距離、低成本的無線傳輸應用技術。這五家廠商還成立了藍牙特別興趣組，以使藍牙技術能夠成為未來的無線通信標準。芯片霸主Intel公司負責半導體芯片和傳輸軟件的開發，愛立信負責無線射頻和移動電話軟件的開發，IBM和東芝負責筆記本電腦接口規格的開發。1999年下半年，著名的業界巨頭微軟、摩托羅拉、三康、朗訊與藍牙特別小組的五家公司共同發起成立了藍牙技術推廣組織，從而在全球范圍內掀起了一股“藍牙”熱潮。全球業界即將開發一大批藍牙技術的應用產品，使藍牙技術呈現出極其廣闊的市場前景，并預示著21世紀初將迎來波瀾壯闊的全球無線通信浪潮。

藍牙是無線數據和語音傳輸的開放式標準，它將各種通信設備、計算機及其終端設備、各種數字數據系統、甚至家用電器采用無線方式聯接起來。它的傳輸距離為10cm～10m，如果增加功率或是加上某些外設便可達到100m的傳輸距離。它采用2.4GHz ISM頻段和調頻、跳頻技術，使用權向糾錯編碼、ARQ、TDD和基帶協議。TDMA每時隙為0.625μs，基帶符合速率為1Mb/s。藍牙支持64kb/s實時語音傳輸和數據傳輸，語音編碼為CVSD，發射功率分別為1mW、2.5mW和100mW，并使用全球統一的48比特的設備識別碼。由于藍牙采用無線接口來代替有線電纜連接，具有很強的移植性，并且適用于多種場合，加上該技術功耗低、對人體危害小，而且應用簡單、容易實現，所以易于推廣

1. 藍牙名字的由來

藍牙的名字來源于10世紀丹麥國王Harald Blatand－英譯為Harold Bluetooth。在行業協會籌備階段,需要一個極具有表現力的名字來命名這項高新技術。行業組織人員，在經過一夜關于歐洲歷史和未來無限技術發展的討論后，有些人認為用Blatand國王的名字命名再合適不過了。Blatand國王將現在的挪威，瑞典和丹麥統一起來；就如同這項即將面世的技術，技術將被定義為允許不同工業領域之間的協調工作，例如計算，手機和汽車行業之間的工作。名字于是就這么定下來了。

2.技術特點：

"藍牙"技術的設計初衷就是將智能移動電話與筆記本電腦、掌上電腦以及各種數字化的信息設備都能不再用電纜，而是用一種小型的、低成本的無線通信技術連接起來；進而形成一種個人身邊的網絡，使得在其范圍之內各種信息化的移動便攜設備都能無縫地實現資源共享。

SIG組織于1999年7月26日推出了藍牙技術規范1.0版本。藍牙技術的系統結構分為三大部分：底層硬件模塊、中間協議層和高層應用。 底層硬件部分包括無線跳頻（RF）、基帶（BB）和鏈路管理（LM）。無線跳頻層通過2.4GHz無需授權的ISM頻段的微波，實現數據位流的過濾和傳輸，本層協議主要定義了藍牙收發器在此頻帶正常工作所需要滿足的條件。基帶負責跳頻以及藍牙數據和信息幀的傳輸。鏈路管理負責連接、建立和拆除鏈路并進行安全控制。

藍牙技術結合了電路交換與分組交換的特點，可以進行異步數據通信，可以支持多達3個同時進行的同步話音信道，還可以使用一個信道同時傳送異步數據和同步話音。每個話音信道支持64kb/秒的同步話音鏈路。異步信道可以支持一端最大速率為721kb/秒、另一端速率為57.6kb/秒的不對稱連接，也可以支持43.2kb/秒的對稱連接。

中間協議層包括邏輯鏈路控制和適應協議、服務發現協議、串口仿真協議和電話通信協議。邏輯鏈路控制和適應協議具有完成數據拆裝、控制服務質量和復用協議的功能，該層協議是其它各層協議實現的基礎。服務發現協議層為上層應用程序提供一種機制來發現網絡中可用的服務及其特性。串口仿真協議層具有仿真9針RS232串口的功能。電話通信協議層則提供藍牙設備間話音和數據的呼叫控制指令。

主機控制接口層（HCI）是藍牙協議中軟硬件之間的接口，它提供了一個調用基帶、鏈路管理、狀態和控制寄存器等硬件的統一命令接口。藍牙設備之間進行通信時，HCI以上的協議軟件實體在主機上運行，而HCI以下的功能由藍牙設備來完成，二者之間通過一個對兩端透明的傳輸層進行交互。

在藍牙協議棧的最上部是各種高層應用框架。其中較典型的有撥號網絡、耳機、局域網訪問、文件傳輸等，它們分別對應一種應用模式。各種應用程序可以通過各自對應的應用模式實現無線通信。撥號網絡應用可通過仿真串口訪問微微網（Piconet），數據設備也可由此接入傳統的局域網；用戶可以通過協議棧中的Audio（音頻）層在手機和耳塞中實現音頻流的無線傳輸；多臺PC或筆記本電腦之間不需要任何連線，就能快速、靈活地進行文件傳輸和共享信息，多臺設備也可由此實現同步操作。

總之，整個藍牙協議結構簡單，使用重傳機制來保證鏈路的可靠性，在基帶、鏈路管理和應用層中還可實行分級的多種安全機制，并且通過跳頻技術可以消除網絡環境中來自其它無線設備的干擾。

3. 藍牙通訊技術的特點

■藍牙工作在全球開放的2.4GHz ISM（即工業、科學、醫學）頻段；

■使用跳頻頻譜擴展技術，把頻帶分成若干個跳頻信道（hop channel），在一次連接中，無線電收發器按一定的碼序列不斷地從一個信道“跳”到另一個信道；

■一臺藍牙設備可同時與其它七臺藍牙設備建立連接；

■數據傳輸速率可達1Mbit/s；

■低功耗、通訊安全性好；

■在有效范圍內可越過障礙物進行連接，沒有特別的通訊視角和方向要求；

■支持語音傳輸；

■組網簡單方便

4.藍牙技術新標準

目前應用最為廣泛的是 Bluetooth 2.0+EDR標準，該標準在2004年已經推出，支持Bluetooth 2.0+EDR標準的產品也于2006年大量出現。雖然Bluetooth 2.0+EDR標準在技術上作了大量的改進，但從1.X標準延續下來的配置流程復雜和設備功耗較大的問題依然存在。

為了改善藍牙技術目前存在的問題，藍牙SIG組織（Special Interest Group）推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的藍牙技術。

5. 藍牙通訊技術的用途

藍牙技術是一種新興的技術，尚未投入廣泛應用，目前許多藍牙設備還處于實驗室試驗階段。但可以肯定的是現在多數具有紅外無線數據通訊功能的設備，在將來一樣可以使用藍牙技術來實現無線連接。同時藍牙技術的網絡特點和語音傳輸技術使它還可以實現紅外技術無法實現的某些特定功能，如無線電話、多臺設備組網等等。

五． GPRS網絡

GPRS (General Packet Radio Service)是通用分組無線業務的簡稱，它是第2. 5代移動通信系統，是GSM向3G過渡的一個橋梁。GPRS是在GSM系統基礎上引入新的部件而構成的無線數據傳輸系統。

1. GPRS技術概述

GPRS是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用與GSM同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子系統(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。

GPRS理論帶寬可達171. 2Kb/s，實際應用帶寬大約在10～70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于Internet連接、數據傳輸等應用。GPRS是一種新的移動數據通信業務，在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP。GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多用戶共享，資源被有效的利用。使用GPRS技術實現數據分組發送和接收，用戶保持理論上的永遠在線并且按流量進行計費，迅速降低了服務成本。

2. GPRS網絡的主要特點

GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線業務)是在現有的GSM移動通信系統基礎上發展起來的一種移動分組數據業務，是GSM網絡向第三代移動通信演進的第一步，這一步有兩點重要意義：一是在GSM網絡中引入分組交換能力；二是將速率提高到115kbit/s以上。

通過在GSM數字移動通信網中引入分組交換的實體組成GSM－GPRS網絡，實現以分組方式進行的數據傳輸，同時盡量減少對GSM網絡的改動。GPRS可以看作是原有的GSM電路交換系統的基礎上進行的業務擴充：由新增的網絡實體對GSM數據進行旁路，支持移動用戶利用分組數據移動終端接入Internet或其他分組數據網絡

網絡結構

GPRS網絡構建在GSM網絡的基礎之上，為了升級至GPRS , 需要在GSM網絡側NSS（網絡子系統）新增節點SGSN, GGSN以及新增節點與其他硬件設備相連接的接口。在BSS（基站子系統）側，因為GPRS與GSM采用相同的基本調制方式和無線信道傳輸速率，因此不需改動現有基站無線設備的硬件。但BSS設備需要增加新的Gb接口，用于與SGSN相連，由于Gb接口采用幀中繼，原有BSC的電路交換設備無法使用，所以需增加相應的硬件設備PCU

4. GPRS關鍵設備介紹

? GGSN (GPRS網關支持節點，Gateway GPRS Support Node)：是連接GPRS網絡與外部數據網絡的節點。對于外部數據網絡來說，它是一個路由器，負責存儲己經激活GPRS用戶的路由信息。GGSN接收移動終端發來的數據，轉發至相應的外部網絡，或接收來自外部網絡的數據，通過隧道技術傳給相應的SGSN。另外GGSN還具有地址分配、計費、防火墻功能[17]。

? SGSN (GPRS業務支持節點，Serving GPRS Support Node)：主要功能是對移動終端進行鑒定和移動性管理，建立移動終端到GGSN的傳輸通道，接收從BSS傳來的移動終端分組數據，通過GPRS骨干網傳送給GGSN或者將分組發送到同一服務區內的移動終端。

? SGSN和GGSN兩節點可分可合，即他們的功能可以由一個節點來完全實現，也可以由不同的節點來實現。他們都應有IP路由功能，并能與IP路由器互聯。

5. GPRS接入方式簡介

用戶設備通過串行或無線方式連接到GPRS終端上，GPRS終端與GSM基站(BTS)通信，但與電路交換式數據呼叫不同，GPRS分組是從BTS發送到GPRS服務支持節點(SGSN)，而不是通過移動交換中心(MSC)連接到語音網絡上。SGSN與GPRS網關支持節點(GGSN)進行通信；GGSN對分組數據進行相應的處理，再發送到目的網絡，如因特網或X.25網絡。來自Internet的標識有移動臺地址的IP包，由GGSN接收，再轉發到SGSN，繼而傳送到移動臺上。

SGSN是GSM網絡結構中的一個節點，它與MSC處于網絡體系的同一層。SGSN通過幀中繼與BTS相連，是GSM網絡結構與移動臺之間的接口。SGSN的主要作用是記錄移動臺的當前位置信息，并且在移動臺和GGSN之間完成移動分組數據的發送和接收。

GGSN通過基于IP協議的GPRS骨干網連接到SGSN，是連接GSM網絡和外部分組交換網(如因特網和局域網)的網關。GGSN主要是起網關作用，有時也被稱為GPRS路由器。GGSN可以對GSM網中的GPRS分組數據包進行協議轉換，從而可以把這些分組數據包傳送到遠端的TCP/IP或X.25網絡。

SGSN和GGSN利用GPRS隧道協議(GTP)對IP或X. 25分組進行封裝，實現二者之間的數據傳輸。

6. GPRS的主要應用

GPRS業務具有接入迅速、永遠在線、流量計費等特點，在遠程突發性數據實時傳輸中有不可比擬的優勢，特別適合于頻發小數據量的實時傳輸，因而GPRS業務在某些行業上有特殊的應用。

GPRS應用主要分為面向個人用戶的橫向應用和面向集團用戶的縱向應用兩種。

對于橫向應用，GPRS可提供網上沖浪、Email、文件傳輸、數據庫查詢、增強型短消息等業務。

對于縱向應用，GPRS可提供以下幾類應用：

? 運輸業:車輛及智能調度。

? 金融、證券和商業：無線POS、無線ATM、自動售貨機、流動銀行等。

? 遙測、遙感、遙控：如氣象、水文系統收集數據，對災害進行遙測等遠程操作。

? 提供VPN業務，使企業員工能夠隨時隨地與總部保持聯系，降低公司建設 自己的廣域網的成本。

? 實現工業遠程數據采集和監控功能。

? 城市公用事業實時監控維護系統

? 無線接入系統

(1)無線固定電話接入(WLL)

(2)無線IC卡

(3)無線磁卡電話

(4)火車、汽車、輪船等移動載體付費電話

六．

名詞簡介

▲蜂窩式移動電話系統（Cell phone）

背景：

為了滿足人們移動通信的需要，隨著對電磁波研究的深入、大規模集成電路的問世，移動電話首先被制造出來，它是主要由送受話器、控制組件、天線以及電源四部分組成。在送受話器上，除了裝有話筒和耳機外，還有數字、字母顯示器，控制鍵和撥號鍵等。控制組件具有調制、解調等許多重要功能。由于手持式移動電話機是在流動中使用，所需電力全靠自備的電池來供給，當時是使用鎳鎘電池，可反復充電。 70年代初，貝爾實驗室提出蜂窩系統的覆蓋小區的概念和相關的理論后，立即得到迅速的發展，很快進入了實用階段。在蜂窩式的網絡中，每一個地理范圍（通常是一座大中城市及其郊區）都有多個基站，并受一個移動電話交換機的控制。

基本原理：

在建筑學上，蜂巢是經濟高效的結構方式，移動網絡是否可以采取同樣的方式，然后在相鄰的小區使用不同的頻率，在相距較遠的小區就采用相同的頻率。這樣既有效地避免了頻率沖突，又可讓同一頻率多次使用，節省了頻率資源。這一理論巧妙地解決了有限高頻頻率與眾多高密度用戶需求量的矛盾和跨越服務覆蓋區信道自動轉換的問題。

在這個區域內任何地點的移動臺車載、便攜電話都可經由無線信道和交換機聯通公用電話網，真正做到隨時隨地都可以同世界上任何地方進行通信，同時，在兩個或多個移動交換局之間，只要制式相同，還可以進行自動和半自動轉接，從而擴大移動臺的活動范圍。因此，從理論上講，蜂窩移動電話系統可容納無限多的用戶。

現狀及發展方向：

第一代蜂窩移動電話系統是模擬蜂窩移動電話系統，主要特征是用模擬方式傳輸模擬信號，美國、英國和日本都開發了各自的系統。 在1975年，美國聯邦通信委員會（FCC）開放了移動電話市場，確定了陸地移動電話通信和大容量蜂窩移動電話的頻譜，為移動電話投入商用作好了準備，1979年，日本開放了世界上第一個蜂窩移動電話網。其實世界上第一個移動電話通信系統是1978年在美國芝加哥開通的，但蜂窩式移動電話后來居上，在1979年，AMPS制模擬蜂窩式移動電話系統在美國芝加哥試驗后，終于在1983年12月在美國投入商用。

我國開始在1987年開始使用模擬式蜂窩電話通信，1987年11月，第一個移動電話局在廣州開通。

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▲ 藍牙耳機

目前藍牙技術在日常生活中應用最廣的就是在支持藍牙的手機通話設備上，如手機藍牙耳機，藍牙使駕駛更安全，很多車主都感到開車時接聽電話不方便：一只手扶著方向盤，另一只手舉著電話接聽，妨礙換擋、影響安全。

配合手機使用的藍牙耳機可以讓這些煩惱隨風而去，使駕駛更加安全。通過配有藍牙功能的耳塞，使手機用戶可以實現無線免提功能，而不必像現在這樣從頭部垂下一根線到手機上。用戶還可以通過車載藍牙通訊設備來使用手機，不用從包中掏出手機就可以實現通話。

藍牙耳機的規格：兩大流派之爭

藍牙耳機在規格上，有 HandfreeProfile（HFP）和HeadtPro-file（HSP）兩大派別，決定耳機與手機的兼容性。前者意指免提功能、后者代表耳機功能。 其中HFP格式的藍牙耳機支持手機功能比較完整，消費者可以同時在耳機上操作手機設定好的重撥、來電保留、來電拒聽等免提選項功能。另外，消費者采購藍牙商品時，經常會看到Bluetooth1.1、1.2、2.0+EDR、2.1+EDR等數字，數字代表不同規格標準。目前以1.1 最普遍、1.2是新的主流、2.0與2006年推出，目前最新版本是2.1+EDR版本，在2008年將推出藍牙UWB超寬帶版本，藍牙版本不同，關乎接收信號的品質，新版本更強調能克服雜訊干擾，而且藍牙所有最新版本都設計為向下兼容以往所有版本，2.0版本的設備和1.1版本也能自由連接，消費者采購時應衡量價格和需求。

藍牙耳機的使用距離：不僅取決于耳機

藍牙耳機的另一重要取決點在于傳輸距離，這與藍牙版本無關，而取決于藍牙技術PowerClass。現在大部分手機與移動裝置所使用的是 PowerClass2，標準傳輸距離10米；而升級的PowerClass1則是將傳輸距離提升到100米，兩種版本都支持A2DP立體聲傳輸協議，可與立體聲耳機互聯。一般而言，手機與藍牙耳機的距離不會太遠，如果中間沒有大的障礙物，在7米之內傳輸質量都很好，超過8米將出現斷點！超過10米將藍牙設備之間將失去連接。

藍牙耳機版本

藍牙目前暫時共有四個版本 V1.1/1.2/2.0/2.1，應用在藍牙耳機時也有所差異。v1.2 不僅多了支持立體聲音效，在穩定度及效果上也有較好的表現，并且可以向下兼容 v1.1 版本。此外，具備藍牙功能的手機和耳機，支持的連結模式包括「免持」

(Handsfree) 與「耳機」 (Headt) 兩種，不同模式的耳機和手機可是怎么配也不會成功的。

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GPS定位系統

全球定位系統(Global Positioning System，GPS)是美國研制并建立的新一代以衛星為基礎的星基無線電導航定位系統，具有全球性、全天候、連續性和實時性的導航、定位和定時功能。整個系統分為空間部分—GPS衛星星座；地面控制部分—地面監控系統；用戶設備部分—GPS信號接收機三部分。

將無線電信號發射臺從地面點搬到衛星上，組成一個衛星導航定位系統，應用無線電測距交會的原理，便可由3個以上地面已知點交會出衛星的位置，反之利用3個以上衛星的已知空間位置就可以交會出地面未知點的位置。但是，除了位置上的三維坐標外，由于接收機鐘與衛星鐘有一定的誤差，如果把這個接收機鐘差也作為未知數，則共有4個未知數。所以，接收機必須同時至少測定4顆衛星的距離才能算出接收機的三維坐標，其原理如圖1所示