无线网络概述

2024年2月9日发(作者：岑参简介)

一．无线网络分类：

1.无线网络分为三种：

·无线局域网(WLAN)

WLAN可以在个人家里创建。 这种无线网络通常用于接入互联网。 WLAN的范围最远可达300英尺。

注意： 无线覆盖范围视用户数量、干扰和传输障碍(如墙体和建筑材料)及其它因素而定。 无线LAN在公共设施中已经日益普及。 称为 热点 的位置提供接入点，可以与笔记本电脑或掌上电脑的无线网卡通讯。 要接入公共区域的无线LAN，您需要有无线服务提供商要求的帐户。 某些地区可能需要另付接入费用。

公共区域接入热点的范围和速度视环境和其它因素而定。

·无线个人局域网(WPAN)：

蓝牙技术 - 无线个人局域网是利用蓝牙TM技术的短距离网络，通常用于与距中心位置较近的兼容设备互联，例如台式机。 WPAN的范围一般是30英尺。

注意： 同样，它的无线覆盖范围视干扰、传输障碍(如墙体和建筑材料)及其它因素而定。 蓝牙技术是WPAN联网标准。某些设备具有内置蓝牙兼容性。 另外有些设备加配插件式蓝牙网卡后，可兼容蓝牙技术。 WPAN设备不能与WLAN设备通讯。 使用WPAN能减少工作场所线缆和布线数量。

·移动宽带或无线广域网(WWAN)

无线广域网或移动宽带需使用移动电话信号。 移动宽带网络的提供和维护一般依靠特定移动电话(蜂窝)服务提供商。 它让您即使远离其它网络接入形式也能保持连接。 只要可以获得服务提供商蜂窝电话服务的地方，就能获得该提供商提供的无线广域网连接性。 某些地区可能需要另付接入费用。

1.网络类型

目前，我国常见的无线广域通信网络主要有CDMA、GPRS、CDPD等网络制式类型。

（1）CDMA网络制式

CDMA (Code Division Multiple Access) 又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA 允许所有的使用者同时使用全部频带，并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞 (collision) 的问题。CDMA网络是中国联通运营的网络，目前，又推出更为稳定的CDMA 1X网络系统。CDMA 1X是在原来CDMA基础上的升级，速度更快，容量更高。

CDMA 1X能给用户提供更宽的带宽，除基本业务外，还提供了无线数据业务。无线数据业务包括以下服务：

1）短消息业务：如收发短消息、话费查询、小区广播、铃声下载、LOGO图片下载、如意呼等；

2）无线Internet业务：如WWW浏览、WAP浏览、收发E-mail、FTP、移动QQ、信息点播等；

3）移动定位业务：如紧急救助、跟踪服务、导航、城市地图、基于位置信息的定点内容广播、移动黄页等；

4）移动电子商务业务：如电子银行、电子彩票、电子购票、移动付款、预定服务、移动股票交易等；

5）移动多媒体业务：如视频点播、可视电话、交互式游戏等；

6）移动VPN业务，银行、外企等大的集团用户还可以直接利用CDMA网络构建自己的虚拟专用网络。

（2）GPRS网络制式

GPRS的英文全称为“General Packet Radio Service”，中文含义为“通用分组无线服务”，它是利用“包交换”（Packet-Switched）的概念所发展出的一套基于GSM系统的无线传输方式。所谓的包交换就是将Date封装成许多独立的封包，再将这些封

包一个一个传送出去，形式上有点类似寄包裹，采用包交换的好处是只有在有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对用户来说是比较合理的计费方式，因为像Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是间置的。

相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。

（3）CDPD网络制式

CDPD是Cellular digital packet data的缩写，即蜂窝数字式分组数据交换网络，是以分组数据通信技术为基础、利用蜂窝数字移动通信网的组网方式的无线移动数据通信技术，被人们称作真正的无线互联网。

CDPD网是以数字分组数据技术为基础，以蜂窝移动通信为组网方式的移动无线数据通信网。使用CDPD只需在便携机上连接一个专用的无线调制解调器，即使坐在时速100公里的车厢内，也不影响上网。CDPD拥有一张专用的无线数据网，信号不易受干扰，可以上任何网站。与其它无线上网方式相比，CDPD网可达19.2千比特/秒。CDPD使用中还有诸多特点：安装简便，使用者无需申请电话线或其它线路；通信接通反应快捷，如在商业刷卡中，用MODEM接通时间要20-45秒，而CDPD只要1秒；终端系统分移动、固定两种，能实现本地及异地漫游。

CDPD可以支持移动上网、远程遥测、车辆调度、银行提款、无线炒股、现场服务、商业POS系统等等。

二．Ad-hoc网络

无线网络可以分为具有基础设施的网络((infrastructure-bad network)和投有基础设施的阿络(infrastmctureless network)两大类。前者具有固定和有线的基站，网络中节点(或称为主机)从基站接收和向基站发送所有的业务，这种网络的典型例子为无线局域网，后者就是无线Ad- hoc网络

1.无线Ad hoe网络的定义和分类

无线Ad-hoc网络是由一组自主的无线节点或终端相互合作而形成的，独立于固定的基础设箍的并且采用分布式管理的网络，是一种自创造、自组织和自管理网络。与传统的蜂窝网络相比，无线Ad-hoc 网络投有基站，所有节点分布式运行，具有路由器的功能，负责发现和维护到其它节点的路由，向邻居节点发射或转发分组：这种网络既可以单独运行．又可以通过网关接入到有线骨干网络(如因特网)。

根据节点是否移动，可以将无线Ad- hoc网络分为移动Ad-hoe网络和传感器网络。在移动Ad- hoc网络中，各个无线节点都可以自由移动。事实上，很多文献常常把无线Ad hoc网络等同于移动Ad hoc网络。在传感器网络中，各个无线节点静态地随机分布于某一区域。传感器负责收集区域内的声音、电磁或地震信号等多种信息，将它们发送到网关节点。网关具有更大的处理能力，能够进一步处理信息，或有更大的发送范围，可以将信息送茌某个大型网络，使远程用户能够检索到该信息。

2. 无线Ad hc~网络的特点

无线Ad hoc网络具有一些突出的特点：节点常常在网络中任意地移动，自由加入和退出网络，无线传播条件也随时间和空间不断改变，使网络拓扑结构频繁变化；带宽有限、容量可变的链路，多接人、多径衰减、噪声和信号干扰等因素将显著降低无线通信的吞吐量；移动节点常常依靠电池来提供能量，能量有限；多跳通信，无线节点的发射功率有限，常常需要其它的中间节点来中继信息；有限的网络安全，与有绂网络相比，无线Ad-hoc网络存在更

加严重的安全性问题，在设计网络时，需要仔细考虑窃听、欺骗和拒绝服务攻击等。

3. 无线Ad ho~网络的应用

与蜂窝网络相比，无线Ad hoc网络具有不可比拟的优点。首先，不需要固定的基础设掩(如基站)．无线Ad- hoc网络可以被随时随地建立，可以在没有其它通信设施，或者由于保密、费用、安全性等原因使一些设施不能被使用的情况下使用。其次，Ad -hoc网络不受固定拓扑结构的限制．具有很强的容错性和鲁棒性。

无线Ad- hoc网络具有广阔的应用前景=军事行动和地震、水灾或偏远地区的救援行动都是Ad- hoc网络的传统应用领域。它也可以作为无线接入网，提供迅速的组网能力=在本地范围内，笔记本和掌上型电脑可以采用Ad- hoc的方式在会议中发布和共享信息。采用蓝牙技术的个人局域网作为短距离的Ad- hoc网络极具发展前途。传感器网络可以用于战地情报搜集、环境污染监测、地震和海啸的早期预报、生产车间监控等许多领域。

三．无线传感器网络

1.概述：

无线传感器网络系统是目前世界上新的低功耗、自组织、短距离无线传输技术，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式数据处理技术和通信技术，实现实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的数据，这些数据通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端。无线传感器网络系统在普通传感器检测系统中嵌入了网络，使系统中的各传感器采集的信息通过网络来进行传输，从而使得检测系统有了新的特性。与传统的检测系统相比，在网络控制系统中嵌入了网络，实现了资源共享，使各种远程数据检测成为可能，减少了系统的连接，降低了成本，增加了系统的灵活性和实用性。使用无线传感器网络技术可以实现传统检测系统无法实现检测任务。

2.网络构成：

传感器节点通常是一个微型嵌入式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，通过携带能量有限的电池供电。从网络功能上看，每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由器双重功能，除了进行本地信息收集和数据处理外，还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合等处理，同时与其他节点协作完成一些特定任务。

汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对比较强，它连接传感器网络与Internet等外部网络，实现两种以上协议栈之间的通信协议转换，同时发布管理节点的监测任务，并把收集的数据转发到外部网络上。汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点，有足够的能量供给何更多的内存与计算资源，也可以是没有监测功能仅带有无线通信接口的特殊

网关设备。

采用无线方式进行数据传输，可以自动形成监测网络对监测数据进行采集和传输，保证了监测数据的可靠性和实时性，并节省大量的人力物力。该系统主要有以下几方面的特点：

· 安装组织灵活：无线智能传感器和无线中继可在有效无线通信距离内任意分布，通过自组织形成网络进行数据传输，安装极为方便；个别无线中继的损坏不影响整体功能，其变动、失效信息自动向无线网关汇总，维护方便。

· 组网成本低：不需要使用无线基础设施，只需要利用无线智能传感器、无线中继和无线网关便可构建数据传输网络。

· 设备稳定可靠：无线智能传感器完全密封，可以应用在恶劣的环境中。

· 设备节能环保：无线智能传感器采用了低功耗技术，在由电池供电的情况下可持续工作1－5年（视监测任务的不同），实现了监测过程中的免维护。

· 数据传输安全可靠：节点采用跳频技术，可在复杂电磁环境中可靠工作，抗干扰能力强

3.传感器节点结构：

传感器模块处理器模块处理器传感器ADC存储器网络MAC收发器无线通信模块

能 量 供 应 模 块

4.无线传感器网络的应用：

无线传感器网络由很多不同的传感器组成，如地震传感器、低采样率磁传感、热敏传感器、图像传感器、红外传感器、声波传感器、雷达传感器等，这些传感器可以采集监测区域的各种信息，包括温度、湿度、雷达传感器等，这些车辆运动、光照条件、压力、土壤成分、噪声电平、监测目标的消失和出现、监测目标的机械强度、监测目标的运动特征等。

传感器节点可以连续不断地进行数据采集、事件检测、事件标识、位置监测和节点控制，传感器节点的这些特性和无线连接方式使得无线传感器网络的应用前景非常广阔，能够广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。随着无线传感器网络的深人研究和广泛应用，无线传感器网络将逐渐深入到人类生活的各个领域

· 军事应用

在军事领域，传感器网络将会成为C4ISRT（command，control，communication，computlng，intelligence，surveillance，reconnaissance and targetmg）系统不可或缺的一部分。C4ISRT系统定位于未来战争，其目标是利用高科技技术，设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦察和定位于一体的战场指挥系统，受到各国国防部门的普遍重视。由于战争的伤亡性，传感器设各将取代人去执行一些危险任务，如监控我军兵力、装各和物资，监视冲突区，侦察敌方地形和布防，定位攻击目标，评估损失，侦察和探测核、生物和化学攻击。另外由于传感器网络是由密集型、低成本、随机分布的节点组成的，自组

织性和容错能力使其不会因为某些节点在恶意攻击中的损坏而导致整个系统的崩溃，这一点是传统的传感器技术所无法比拟的，因此，可以通过传感器网络来获取战争信息。传感器网络也可以为火控和制导系统提供准确的目标定位信息。另外与独立的卫星和地面雷达系统相比，传感器网络通过多角度和多方位信息的综合有效地提高信噪比，而卫星和地面雷达系统难以克服，而且传感器节点通过近距离的与目标接触能够获得更加精准的数据。通过大规模的节点部署，传感器网络可以有效地避免侦探盲区。另外，传感器网络在成本上，远低于昂贵的卫星雷达系统。

·生态环境监测

随着人们对环境的日益关注，环境科学所涉及的范围越来越广泛。通过传统方式采集原始数据是一件困难的工作。无线传感器网络为野外随机性的研究数据获取提供了方便，特别是如下几方面：

①将几百万个传感器散布于森林中，能够为森林火灾地点的判定提供最快的信息。

②传感器网络能提供遭受化学污染的位置及测定化学污染源，不需要人工冒险进人受污染区。

③降雨情况判定，为防洪抗旱提供准确信息。

④实时监测空气污染、水污染以及土壤污染。

⑤监测海洋、大气和土壤的成分。

Crossbow的MEP系列就是其中之一。这是一种小型的终端用户网络，主要用来进行环境参数的检测。该系统包括了2个MEP410环境传感器节点，4个MEP510湿度／温度传感器节点，1个MBR410串行网关和MoteView显示和分析软件。整个系统采用了TrueMeshTM拓扑结构，非常便于用户安装和使用。类似的产品还有Microstraln公司的X-Link测量系统等。

· 交通管理

1995年，美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”，预计到2025年全面投人使用。这种新型系统将有效地使用传感器网络进行交通管理，不仅可以使汽车按照一定的速度行驶、前后车距自动地保持一定的距离，而且还可以提供有关道路堵塞的最新消息，推荐最佳行车路线以及提醒驾驶员避免交通事故等。由于该系统将应用大量的传感器与各种车辆保持联系，人们可以利用计算机来监视每一辆汽车的运行状况，如制动质量、发动机调速时间等。根据具体情况，计算机可以自动进行调整，使车辆保持在高效低耗的最佳运行状态，并就潜在的故障发出警告，或直接与事故抢救中心取得联系。目前在美国的宾西法尼亚州的匹兹堡市就已经建成有这样的交通信息系统，并且通过电台等媒体附带产生了一定商业价值。

对许多老旧的桥梁，桥墩长期受到水流的冲刷，传感器能放置在桥墩底部用以感测桥墩结构；也可放置在桥梁两侧或底部，搜集桥梁的温度、湿度、震动幅度、桥墩被侵蚀程度等，能减少断桥所造成生命财产的损失。

· 医疗健康应用

通过在鞋、家具和家用电器等设各中嵌人网络传感器。可以帮助老年人、重病患者以及残疾人的家庭生活。利用传感器网络长时间的收集人的生理数据。可以加快研制新药品的过程，而安装在被监测对象身上的微型传感器也不会给人的正常生活带来太多的不便。此外，在药物管理等诸多方面，它也有新颖而独特的应用。总之，传感器网络为未来的远程医疗提供了更加方便、快捷的技术实现手段。

罗切斯特大学的一项研究表明，这些计算机甚至可以用于医疗研究。科学家使用无线传感器创建了一个“智能医疗之家”，即一个5间房的公寓住宅，在这里利用人类研究项目来测试概念和原型产品。“智能医疗之家”使用微尘来测量居住者的重要征兆（血压、脉搏和呼吸）、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。所搜集的数据将被用于开展以后的医疗研究。

· 空间探测应用

通过向人类现在还无法到达或无法长期工作的太空外的其他天体上设置传感器网络接点的方法，可以实现对其长时间的监测。通过这些传感器网发回的信息进行分析，可以知道这些天体的具体情况，为了更好的了解、利用它们提供一个有效的手段。

NASA的空间探测设想，可以通过传感器网络探测、监视外星球表面情况，为人类登入做准备，它通过火箭、太空舱或探路者进行散播。

· 农业应用

农业是无线传感器网路使用的另一个重要领域。为了研究这种可能性，英特尔率先在俄勒冈州建立了第一个无线葡糖园。传感器被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度，以确保葡萄可以健康生长，进而获得大丰收。不久以后，研究人员将实施一种系统，用于监视每一传感器区域的温度，或该地区有害物的数量。他们甚至计划在家畜（如狗）上使用传感器，以便可以在巡逻时搜集必要信息。这些信息将有助于开展有效的灌溉和喷洒农药，进而降低成本和确保农场获得高效益。

四． 蓝牙网络

“蓝牙”（Bluetooth）原是十世纪统一了丹麦的国王的名字，现取其“统一”的含义，用来命名意在统一无线局域网通讯标准的蓝牙技术。

1998年5月，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司等五家著名厂商，在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。这五家厂商还成立了蓝牙特别兴趣组，以使蓝牙技术能够成为未来的无线通信标准。芯片霸主Intel公司负责半导体芯片和传输软件的开发，爱立信负责无线射频和移动电话软件的开发，IBM和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。1999年下半年，著名的业界巨头微软、摩托罗拉、三康、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股“蓝牙”热潮。全球业界即将开发一大批蓝牙技术的应用产品，使蓝牙技术呈现出极其广阔的市场前景，并预示着21世纪初将迎来波澜壮阔的全球无线通信浪潮。

蓝牙是无线数据和语音传输的开放式标准，它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来。它的传输距离为10cm～10m，如果增加功率或是加上某些外设便可达到100m的传输距离。它采用2.4GHz ISM频段和调频、跳频技术，使用权向纠错编码、ARQ、TDD和基带协议。TDMA每时隙为0.625μs，基带符合速率为1Mb/s。蓝牙支持64kb/s实时语音传输和数据传输，语音编码为CVSD，发射功率分别为1mW、2.5mW和100mW，并使用全球统一的48比特的设备识别码。由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合，加上该技术功耗低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，所以易于推广

1. 蓝牙名字的由来

蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王Harald Blatand－英译为Harold Bluetooth。在行业协会筹备阶段,需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。行业组织人员，在经过一夜关于欧洲历史和未来无限技术发展的讨论后，有些人认为用Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand国王将现在的挪威，瑞典和丹麦统一起来；就如同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作，例如计算，手机和汽车行业之间的工作。名字于是就这么定下来了。

2.技术特点：

"蓝牙"技术的设计初衷就是将智能移动电话与笔记本电脑、掌上电脑以及各种数字化的信息设备都能不再用电缆，而是用一种小型的、低成本的无线通信技术连接起来；进而形成一种个人身边的网络，使得在其范围之内各种信息化的移动便携设备都能无缝地实现资源共享。

SIG组织于1999年7月26日推出了蓝牙技术规范1.0版本。蓝牙技术的系统结构分为三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用。 底层硬件部分包括无线跳频（RF）、基带（BB）和链路管理（LM）。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。

蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。

中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。

主机控制接口层（HCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时，HCI以上的协议软件实体在主机上运行，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。

在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访问、文件传输等，它们分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的应用模式实现无线通信。拨号网络应用可通过仿真串口访问微微网（Piconet），数据设备也可由此接入传统的局域网；用户可以通过协议栈中的Audio（音频）层在手机和耳塞中实现音频流的无线传输；多台PC或笔记本电脑之间不需要任何连线，就能快速、灵活地进行文件传输和共享信息，多台设备也可由此实现同步操作。

总之，整个蓝牙协议结构简单，使用重传机制来保证链路的可靠性，在基带、链路管理和应用层中还可实行分级的多种安全机制，并且通过跳频技术可以消除网络环境中来自其它无线设备的干扰。

3. 蓝牙通讯技术的特点

■蓝牙工作在全球开放的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段；

■使用跳频频谱扩展技术，把频带分成若干个跳频信道（hop channel），在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道“跳”到另一个信道；

■一台蓝牙设备可同时与其它七台蓝牙设备建立连接；

■数据传输速率可达1Mbit/s；

■低功耗、通讯安全性好；

■在有效范围内可越过障碍物进行连接，没有特别的通讯视角和方向要求；

■支持语音传输；

■组网简单方便

4.蓝牙技术新标准

目前应用最为广泛的是 Bluetooth 2.0+EDR标准，该标准在2004年已经推出，支持Bluetooth 2.0+EDR标准的产品也于2006年大量出现。虽然Bluetooth 2.0+EDR标准在技术上作了大量的改进，但从1.X标准延续下来的配置流程复杂和设备功耗较大的问题依然存在。

为了改善蓝牙技术目前存在的问题，蓝牙SIG组织（Special Interest Group）推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的蓝牙技术。

5. 蓝牙通讯技术的用途

蓝牙技术是一种新兴的技术，尚未投入广泛应用，目前许多蓝牙设备还处于实验室试验阶段。但可以肯定的是现在多数具有红外无线数据通讯功能的设备，在将来一样可以使用蓝牙技术来实现无线连接。同时蓝牙技术的网络特点和语音传输技术使它还可以实现红外技术无法实现的某些特定功能，如无线电话、多台设备组网等等。

五． GPRS网络

GPRS (General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称，它是第2. 5代移动通信系统，是GSM向3G过渡的一个桥梁。GPRS是在GSM系统基础上引入新的部件而构成的无线数据传输系统。

1. GPRS技术概述

GPRS是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构，这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此，现有的基站子系统(BSS)从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

GPRS理论带宽可达171. 2Kb/s，实际应用带宽大约在10～70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于Internet连接、数据传输等应用。GPRS是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP。GPRS采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多用户共享，资源被有效的利用。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户保持理论上的永远在线并且按流量进行计费，迅速降低了服务成本。

2. GPRS网络的主要特点

GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务，是GSM网络向第三代移动通信演进的第一步，这一步有两点重要意义：一是在GSM网络中引入分组交换能力；二是将速率提高到115kbit/s以上。

通过在GSM数字移动通信网中引入分组交换的实体组成GSM－GPRS网络，实现以分组方式进行的数据传输，同时尽量减少对GSM网络的改动。GPRS可以看作是原有的GSM电路交换系统的基础上进行的业务扩充：由新增的网络实体对GSM数据进行旁路，支持移动用户利用分组数据移动终端接入Internet或其他分组数据网络

网络结构

GPRS网络构建在GSM网络的基础之上，为了升级至GPRS , 需要在GSM网络侧NSS（网络子系统）新增节点SGSN, GGSN以及新增节点与其他硬件设备相连接的接口。在BSS（基站子系统）侧，因为GPRS与GSM采用相同的基本调制方式和无线信道传输速率，因此不需改动现有基站无线设备的硬件。但BSS设备需要增加新的Gb接口，用于与SGSN相连，由于Gb接口采用帧中继，原有BSC的电路交换设备无法使用，所以需增加相应的硬件设备PCU

4. GPRS关键设备介绍

 GGSN (GPRS网关支持节点，Gateway GPRS Support Node)：是连接GPRS网络与外部数据网络的节点。对于外部数据网络来说，它是一个路由器，负责存储己经激活GPRS用户的路由信息。GGSN接收移动终端发来的数据，转发至相应的外部网络，或接收来自外部网络的数据，通过隧道技术传给相应的SGSN。另外GGSN还具有地址分配、计费、防火墙功能[17]。

 SGSN (GPRS业务支持节点，Serving GPRS Support Node)：主要功能是对移动终端进行鉴定和移动性管理，建立移动终端到GGSN的传输通道，接收从BSS传来的移动终端分组数据，通过GPRS骨干网传送给GGSN或者将分组发送到同一服务区内的移动终端。

 SGSN和GGSN两节点可分可合，即他们的功能可以由一个节点来完全实现，也可以由不同的节点来实现。他们都应有IP路由功能，并能与IP路由器互联。

5. GPRS接入方式简介

用户设备通过串行或无线方式连接到GPRS终端上，GPRS终端与GSM基站(BTS)通信，但与电路交换式数据呼叫不同，GPRS分组是从BTS发送到GPRS服务支持节点(SGSN)，而不是通过移动交换中心(MSC)连接到语音网络上。SGSN与GPRS网关支持节点(GGSN)进行通信；GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或X.25网络。来自Internet的标识有移动台地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到移动台上。

SGSN是GSM网络结构中的一个节点，它与MSC处于网络体系的同一层。SGSN通过帧中继与BTS相连，是GSM网络结构与移动台之间的接口。SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。

GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网连接到SGSN，是连接GSM网络和外部分组交换网(如因特网和局域网)的网关。GGSN主要是起网关作用，有时也被称为GPRS路由器。GGSN可以对GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。

SGSN和GGSN利用GPRS隧道协议(GTP)对IP或X. 25分组进行封装，实现二者之间的数据传输。

6. GPRS的主要应用

GPRS业务具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点，在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势，特别适合于频发小数据量的实时传输，因而GPRS业务在某些行业上有特殊的应用。

GPRS应用主要分为面向个人用户的横向应用和面向集团用户的纵向应用两种。

对于横向应用，GPRS可提供网上冲浪、Email、文件传输、数据库查询、增强型短消息等业务。

对于纵向应用，GPRS可提供以下几类应用：

 运输业:车辆及智能调度。

 金融、证券和商业：无线POS、无线ATM、自动售货机、流动银行等。

 遥测、遥感、遥控：如气象、水文系统收集数据，对灾害进行遥测等远程操作。

 提供VPN业务，使企业员工能够随时随地与总部保持联系，降低公司建设 自己的广域网的成本。

 实现工业远程数据采集和监控功能。

 城市公用事业实时监控维护系统

 无线接入系统

(1)无线固定电话接入(WLL)

(2)无线IC卡

(3)无线磁卡电话

(4)火车、汽车、轮船等移动载体付费电话

六．

名词简介

▲蜂窝式移动电话系统（Cell phone）

背景：

为了满足人们移动通信的需要，随着对电磁波研究的深入、大规模集成电路的问世，移动电话首先被制造出来，它是主要由送受话器、控制组件、天线以及电源四部分组成。在送受话器上，除了装有话筒和耳机外，还有数字、字母显示器，控制键和拨号键等。控制组件具有调制、解调等许多重要功能。由于手持式移动电话机是在流动中使用，所需电力全靠自备的电池来供给，当时是使用镍镉电池，可反复充电。 70年代初，贝尔实验室提出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关的理论后，立即得到迅速的发展，很快进入了实用阶段。在蜂窝式的网络中，每一个地理范围（通常是一座大中城市及其郊区）都有多个基站，并受一个移动电话交换机的控制。

基本原理：

在建筑学上，蜂巢是经济高效的结构方式，移动网络是否可以采取同样的方式，然后在相邻的小区使用不同的频率，在相距较远的小区就采用相同的频率。这样既有效地避免了频率冲突，又可让同一频率多次使用，节省了频率资源。这一理论巧妙地解决了有限高频频率与众多高密度用户需求量的矛盾和跨越服务覆盖区信道自动转换的问题。

在这个区域内任何地点的移动台车载、便携电话都可经由无线信道和交换机联通公用电话网，真正做到随时随地都可以同世界上任何地方进行通信，同时，在两个或多个移动交换局之间，只要制式相同，还可以进行自动和半自动转接，从而扩大移动台的活动范围。因此，从理论上讲，蜂窝移动电话系统可容纳无限多的用户。

现状及发展方向：

第一代蜂窝移动电话系统是模拟蜂窝移动电话系统，主要特征是用模拟方式传输模拟信号，美国、英国和日本都开发了各自的系统。 在1975年，美国联邦通信委员会（FCC）开放了移动电话市场，确定了陆地移动电话通信和大容量蜂窝移动电话的频谱，为移动电话投入商用作好了准备，1979年，日本开放了世界上第一个蜂窝移动电话网。其实世界上第一个移动电话通信系统是1978年在美国芝加哥开通的，但蜂窝式移动电话后来居上，在1979年，AMPS制模拟蜂窝式移动电话系统在美国芝加哥试验后，终于在1983年12月在美国投入商用。

我国开始在1987年开始使用模拟式蜂窝电话通信，1987年11月，第一个移动电话局在广州开通。

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▲ 蓝牙耳机

目前蓝牙技术在日常生活中应用最广的就是在支持蓝牙的手机通话设备上，如手机蓝牙耳机，蓝牙使驾驶更安全，很多车主都感到开车时接听电话不方便：一只手扶着方向盘，另一只手举着电话接听，妨碍换挡、影响安全。

配合手机使用的蓝牙耳机可以让这些烦恼随风而去，使驾驶更加安全。通过配有蓝牙功能的耳塞，使手机用户可以实现无线免提功能，而不必像现在这样从头部垂下一根线到手机上。用户还可以通过车载蓝牙通讯设备来使用手机，不用从包中掏出手机就可以实现通话。

蓝牙耳机的规格：两大流派之争

蓝牙耳机在规格上，有 HandfreeProfile（HFP）和HeadtPro-file（HSP）两大派别，决定耳机与手机的兼容性。前者意指免提功能、后者代表耳机功能。 其中HFP格式的蓝牙耳机支持手机功能比较完整，消费者可以同时在耳机上操作手机设定好的重拨、来电保留、来电拒听等免提选项功能。另外，消费者采购蓝牙商品时，经常会看到Bluetooth1.1、1.2、2.0+EDR、2.1+EDR等数字，数字代表不同规格标准。目前以1.1 最普遍、1.2是新的主流、2.0与2006年推出，目前最新版本是2.1+EDR版本，在2008年将推出蓝牙UWB超宽带版本，蓝牙版本不同，关乎接收信号的品质，新版本更强调能克服杂讯干扰，而且蓝牙所有最新版本都设计为向下兼容以往所有版本，2.0版本的设备和1.1版本也能自由连接，消费者采购时应衡量价格和需求。

蓝牙耳机的使用距离：不仅取决于耳机

蓝牙耳机的另一重要取决点在于传输距离，这与蓝牙版本无关，而取决于蓝牙技术PowerClass。现在大部分手机与移动装置所使用的是 PowerClass2，标准传输距离10米；而升级的PowerClass1则是将传输距离提升到100米，两种版本都支持A2DP立体声传输协议，可与立体声耳机互联。一般而言，手机与蓝牙耳机的距离不会太远，如果中间没有大的障碍物，在7米之内传输质量都很好，超过8米将出现断点！超过10米将蓝牙设备之间将失去连接。

蓝牙耳机版本

蓝牙目前暂时共有四个版本 V1.1/1.2/2.0/2.1，应用在蓝牙耳机时也有所差异。v1.2 不仅多了支持立体声音效，在稳定度及效果上也有较好的表现，并且可以向下兼容 v1.1 版本。此外，具备蓝牙功能的手机和耳机，支持的连结模式包括「免持」

(Handsfree) 与「耳机」 (Headt) 两种，不同模式的耳机和手机可是怎么配也不会成功的。

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GPS定位系统

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是美国研制并建立的新一代以卫星为基础的星基无线电导航定位系统，具有全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时功能。整个系统分为空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机三部分。

将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可由3个以上地面已知点交会出卫星的位置，反之利用3个以上卫星的已知空间位置就可以交会出地面未知点的位置。但是，除了位置上的三维坐标外，由于接收机钟与卫星钟有一定的误差，如果把这个接收机钟差也作为未知数，则共有4个未知数。所以，接收机必须同时至少测定4颗卫星的距离才能算出接收机的三维坐标，其原理如图1所示