物联 技术概论：第5章

第五章：物联 通信体系

• 前言
• 5.1 WiFi技术
• 5.2 蓝牙技术
• 5.3 ZigBee技术
• 5.4 移动通信技术
• 5.5 卫星通信技术
• 5.6 双绞线和光纤
• 5.7 以太
• 5.8 络体系结构
• 5.9 传输层和 络层重要协议

前言

• 物联 相关各种信息传递技术
• （1）无线通信技术
• ① 短距离通信：蓝牙、NFC
• ② 中距离无线：WIFI、Zigbee
• ③ 远距离无线：3G、4G、5G
• ④ 长距离无线：微波、卫星

• （2）有线通信技术

5.1 WiFi技术

• WiFi 是一种无线局域 通信技术 （ 全 称 Wireless – Fidelity，无线保真）。
• WiFi最早是基于IEEE802.11协议，发表于1997年，定义了WLAN的MAC层和物理层标准。
• 继IEEE802.11协议之后，相继有众多版本被推出，最典型的是IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n。

1、WiFi技术标准

• 用户接入过程中的认证：
• ① 认证是STA向AP证明其身份的过程
• ② 只有通过身份认证的站点才能进行无线接入访问
• ③ 认证可以通过MAC地址进行，也可以通过用户名/口令进行
• ④ 认证有开放系统认证和共享密钥认证两种
• ⑤ STA和AP均可通过解除认证来终结认证关系

5.4 移动通信技术

• 移动通信是指通信的双方，或至少有一方处于移动状态下进行信息交换的通信就叫做移动通信。移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船等在移动状态中的物体。
• 移动通信系统包括无绳电话，无线寻呼，陆地蜂窝移动通信，卫星移动通信等。一般情况下，移动通信系统是指陆地蜂窝移动通信系统。

1、蜂窝通信 络

• 20世纪70年代中期，贝尔实验室发明了蜂窝式组 技术。
• 这种技术放弃了点对点传输和广播覆盖模式，把整个服务区域划分成若干个较小的区域（蜂窝技术因此而得名）。
• 各小区均用小功率的发射机（即基站发射机）进行覆盖，许多小区像蜂窝一样能布满 （即覆盖）任意形状的服务地区。手机均采用这项技术，因此常常被称作蜂窝电话。

蜂窝移动通信小区覆盖：

• （1）频率复用
• 每一组连接（对于无线电话而言就是一组会话）都需要专门的频率，而可以使用的频率一共只有大约1000个。
• 为了使更多的会话能同时进行，蜂窝系统把给每一个 “蜂窝”(即每一个小的区域) 分配了一定数额的频率。
• 不同的蜂窝可以使用相同的频率。这样有限的无线资源就可以充分利用了。
• （2）越区切换
• 越区切换通常发生在移动台从一个基站覆盖的小区进入另一基站覆盖小区的情况下，为保持通信的连续性，将移动台与当前基站之间的链路转移到移动台与新基站之间的链路。
• （3）位置登记
• 移动系统中，用户在系统覆盖范围内任意移动。为能把一个呼叫传送给移动的用户，必须有一个高效的位置管理系统来跟踪用户的位置变化。
• 现有的移动系统中，位置管理采用数据库技术实现。

3、移动通信技术的发展

5.5 卫星通信技术

• 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。其无线电波频率使用微波频段(300 MHz～300 GHz)。
• 卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接力向太空的延伸。

1、卫星通信系统组成

• 同步卫星通信：
  

• （2）卫星通信的局限性
  

• （2）铱星通信系统 Iridium（低轨道）
  

5.6 双绞线和光纤

• 电子设备之间进行有线通信，首先需要在它们之间建立物理连接。所有的连接材料都可以称为介质。
• 有线 络通信的传输介质有很多种，包括电话线、双绞线、同轴电缆、光纤等。
• 和物联 关系最为密切的有线 络是局域 。用于局域 组 的传输媒介主要有两种：双绞线和光纤。

1、双绞线

• 双绞线是目前使用最广的一种传输介质，它价格便宜、易于安装，适用于多种 络拓扑结构。

• 由4对扭在一起且相互绝缘的铜导线组成，两条线扭绞在一起可以减少对邻近线对的电子干扰。

• 通常有橙（白橙）、蓝（白蓝）、绿（白绿）、棕（白棕） 四对。

• 按结构分类，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP，Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（STP，Shielded Twisted Pair）两类。

• 按性能指标分类，双绞线可分为1类，2类，3类，4类，5类，超5类，6类等双绞线。

• 双绞线多数用于局域 的构建。

• 电子工业协会根据导体的技术性能和绞扭的密度对双绞线进行分类：1类、2类、3类、4类、5、超5类、6类和7 类。以上多数类型的线缆都有屏蔽型和非屏蔽型两种。
  

• 双绞线线序：
  

• 光纤通信系统构成：
  

5.7 以太

• 以太 是一种计算机局域 技术。IEEE组织的IEEE802.3标准制定了以太 的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信 和介质访问层协议的内容。
• 局域 是覆盖较小地理范围的计算机 络。局域 一般在一组楼房内或一座楼房内或在同一房间内。
• 以太 是目前应用最普遍的局域 技术，基本取代了其他局域 标准如令牌环、FDDI等技术。

1、以太 发展：

• IP协议的作用是将数据包从源传送到目的地。
• 实现了在互联 络间进行寻址和分组转发 。
• IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址），这些地址就是IP地址。
• （1）地址空间使用效率较低，IPv4 资源即将耗尽
• ① Internet迅速发展，越来越多的设备需要IP地址：手机、家电、…
• ② IPv4地址大约有40多亿个，即将被分配完毕
• （2）资源分配不均
• ① IPv4对于移动特性并没有很好的支持
• ② 对于某些因特 应用，需要能够对数据进行加密和鉴别，但IPv4不提供数据的加密和鉴别。

IPV6优点：

• ① 更大的地址空间，地址扩大到128bit；
• ② 减少路由选择表的长度；
• ③ 简化协议，使路由器处理分组更迅速；