《无线网络与移动通信教学课件》

无线网络与移动通信教学课件本课件旨在系统地介绍无线网络与移动通信的基本原理、关键技术及发展趋势通过本课程的学习，您将掌握无线通信的发展历程、信道特性、调制技术、多址接入技术、无线局域网、蜂窝移动通信等核心知识同时，还将了解无线网络安全、无线定位技术以及物联网、车联网等未来无线通信技术的发展方向本课程内容丰富，深入浅出，适合作为高等院校通信工程、电子信息工程等相关专业的教学参考资料课程目标与内容概要本课程旨在使学生掌握无线网络与移动通信领域的核心概念和技术课程内容涵盖无线通信的发展历程、无线信道的特性、调制解调技术、多址接入技术、无线局域网（）、蜂窝移动通信系统、无线网络安全以及新兴的无WLAN线通信技术通过本课程的学习，学生应能够理解无线通信系统的基本原理，掌握关键技术，并具备一定的分析和设计能力课程还将介绍物联网、车联网等未来无线通信技术的发展趋势，以培养学生的创新意识和实践能力掌握核心概念掌握关键技术了解发展趋势理解无线通信的基本原熟悉无线通信系统的设关注无线通信领域的新理和技术计和分析方法技术和应用第一章绪论本章作为课程的开篇，将对无线通信技术进行概述，包括无线通信的发展历程、特点与优势、应用领域以及无线通信系统的基本组成通过本章的学习，您将对无线通信技术有一个全面的认识，为后续章节的学习打下坚实的基础绪论部分还将涉及频谱资源管理，这是无线通信系统正常运行的重要保障发展历程特点与优势应用领域了解无线通信技术的演进过程掌握无线通信技术的优势和局限性熟悉无线通信技术在各个领域的应用无线通信的发展历程无线通信技术经历了漫长的发展历程，从最初的模拟通信到如今的数字通信，从简单的语音传输到高速的数据传输，每一次变革都极大地改变了人们的生活本节将回顾无线通信发展的关键节点，包括第一代移动通信（）、第二代移动通信（）、第三代移动通信（）、第四代移动通信（）以及正在蓬勃发1G2G3G4G展的第五代移动通信（）通过了解这些发展阶段，我们可以更好地理解无线通信技术的演进规律5G1G1模拟通信时代2G2数字通信的开端3G3高速数据传输的尝试4G4移动互联网的普及5G5万物互联的未来无线通信的特点与优势无线通信技术相较于有线通信，具有许多独特的特点与优势首先，无线通信摆脱了物理线路的束缚，具有极高的灵活性和移动性其次，无线通信的部署成本较低，特别是在地形复杂或难以铺设线路的地区此外，无线通信技术还具有易于扩展和维护的优点当然，无线通信也存在一些局限性，例如安全性较低、易受干扰等我们需要全面地认识无线通信的特点与优势，才能更好地应用它灵活性1摆脱物理线路的束缚低成本2部署成本相对较低易扩展3方便进行网络扩展移动性4支持移动设备接入无线通信的应用领域无线通信技术已经渗透到我们生活的方方面面，从个人通信到工业自动化，从智能家居到智慧城市，无线通信的应用领域非常广泛常见的应用包括移动电话、无线局域网（）、蓝牙、无线传感器网络、卫WLAN星通信等随着物联网、人工智能等新兴技术的发展，无线通信的应用领域还将不断拓展例如，在智能交通领域，车联网技术可以实现车辆之间的信息交互，提高交通效率和安全性；在医疗健康领域，无线传感器可以实时监测患者的生理指标，提供远程医疗服务移动电话实现语音和数据通信无线局域网提供室内无线网络接入蓝牙短距离无线连接物联网实现设备之间的互联互通无线通信系统的组成一个典型的无线通信系统主要由发射机、无线信道和接收机三部分组成发射机负责将信号进行调制、编码等处理，然后通过天线发射出去；无线信道是信号传输的媒介，信号在信道中会受到各种干扰和衰落的影响；接收机负责接收信号，并进行解调、解码等处理，恢复出原始信号此外，无线通信系统还需要频谱资源管理、网络管理等辅助功能发射机信号调制与发射无线信道信号传输媒介接收机信号接收与解调频谱资源管理频谱资源是无线通信系统的重要资源，频谱资源管理的目的是合理地分配和利用频谱资源，避免不同无线通信系统之间的干扰频谱资源管理包括频谱规划、频谱分配、频谱许可、频谱监测等环节频谱规划是指对频谱资源进行整体规划，确定不同无线通信系统的频谱使用范围；频谱分配是指将频谱资源分配给不同的无线通信系统；频谱许可是指对无线通信系统的频谱使用进行许可，确保其合法性；频谱监测是指对频谱资源的使用情况进行监测，及时发现和处理干扰频谱规划频谱分配1整体规划频谱资源分配给不同系统2频谱监测4频谱许可3及时发现干扰确保合法使用第二章无线信道无线信道是无线通信系统中信号传输的媒介，其特性直接影响着无线通信系统的性能本章将深入探讨无线信道的特性，包括路径损耗、阴影衰落和多径衰落我们将分析这些衰落现象产生的原因和对信号传输的影响，并介绍相应的对策此外，本章还将介绍常用的无线信道模型，为无线通信系统的设计和性能评估提供理论基础路径损耗阴影衰落多径衰落信号强度随距离衰减障碍物遮挡信号多径信号叠加干扰无线信道特性路径损耗路径损耗是指无线信号在自由空间或实际环境中传播时，信号强度随传输距离增加而衰减的现象路径损耗是无线信道最基本的特性之一，它直接影响着无线通信系统的覆盖范围路径损耗的大小与传输距离、频率以及环境有关常用的路径损耗模型包括自由空间路径损耗模型和实际环境下的路径损耗模型在无线通信系统设计中，需要充分考虑路径损耗的影响，选择合适的发射功率和天线增益，以保证信号的有效覆盖

202.4GHz距离频率信号随距离衰减频率越高衰减越大复杂环境环境影响衰减程度无线信道特性阴影衰落阴影衰落是指由于建筑物、山丘等障碍物的遮挡，使得无线信号在传播过程中受到阻碍，导致接收信号强度下降的现象阴影衰落通常表现为慢衰落，其衰落程度与障碍物的尺寸、形状以及信号的频率有关阴影衰落的影响范围较大，可能导致通信中断或信号质量下降为了克服阴影衰落的影响，可以采用增加基站密度、使用分集技术等方法慢衰落障碍物遮挡12衰落速度较慢信号受阻碍范围较大3影响范围较广无线信道特性多径衰落多径衰落是指无线信号经过多条路径传播到达接收端，由于不同路径的传播时延和衰减不同，导致接收信号强度发生快速变化的现象多径衰落是无线信道中最复杂的特性之一，它会导致信号的畸变和干扰，严重影响无线通信系统的性能多径衰落通常表现为快衰落，其衰落速度与移动速度和信号频率有关为了克服多径衰落的影响，可以采用均衡技术、分集技术、正交频分复用（）等OFDM方法快衰落1信号快速变化多条路径2不同时延和衰减信号畸变3严重影响性能多径传播的影响与对策多径传播是无线信道的重要特征，它既可能带来好处，也可能带来坏处一方面，多径传播可以增加信号的覆盖范围，提高通信的可靠性；另一方面，多径传播也会导致信号的干扰和衰落，降低通信的质量为了充分利用多径传播的优势，并克服其带来的负面影响，可以采用多种技术手段，例如分集技术、均衡技术、扩频技术和技术等MIMO影响优势增加覆盖范围，提高可靠性；劣势信号干扰和衰落，降低质量对策分集技术、均衡技术、扩频技术、技术MIMO无线信道模型无线信道模型是描述无线信道特性的数学模型，它可以用于无线通信系统的设计、仿真和性能评估常用的无线信道模型包括自由空间路径损耗模型、模型、模型、Okumura-Hata COST231-Hata模型、信道模型等这些模型分别适用于不同的场景和频率范围，可以根据实际情况选SUI3GPP择合适的模型无线信道模型是无线通信研究的重要工具，它可以帮助我们更好地理解无线信道的特性，并设计出更高效的无线通信系统自由空间模型简单理想模型Okumura-Hata模型宏蜂窝环境COST231-Hata模型城市环境改进3GPP信道模型现代移动通信第三章调制技术调制技术是指将基带信号转换为适合在无线信道中传输的射频信号的技术调制技术是无线通信系统的核心技术之一，它直接影响着无线通信系统的传输速率、可靠性和频谱效率本章将介绍常用的数字调制技术，包括振幅键控（）、频率键控（）、相移键ASK FSK控（）和正交振幅调制（）我们将分析这些调制技术的原理、特点和性能，并比较它们的优缺点PSK QAMASK FSK PSK QAM振幅键控频率键控相移键控正交振幅调制数字调制基础数字调制是将数字基带信号转换为适合在无线信道中传输的模拟信号的过程数字调制的核心思想是利用数字信号的不同状态来控制载波信号的振幅、频率或相位，从而实现信息的传输数字调制技术需要考虑多个因素，例如传输速率、误码率、频谱效率和实现复杂度常用的数字调制技术包括、、和等不同的调制技术适用于不同的应用场景，需要根据实际需求进行选择ASKFSKPSKQAM载波信号2调制后的信号基带信号1数字信号源调制过程数字信号控制载波3振幅键控ASK振幅键控（）是一种简单的数字调制技术，它利用载波信号的振幅变化来表示数字信号例如，可以用载波信号的有无来分别表示ASK数字信号的和技术的优点是实现简单，但其抗干扰能力较差，频谱效率较低技术常用于对传输速率要求不高，且信“0”“1”ASK ASK道环境较好的场合，例如无线传感器网络等优点缺点应用实现简单抗干扰能力差，频谱效率低无线传感器网络频率键控FSK频率键控（）是一种数字调制技术，它利用载波信号的频率变化来表示数字信号例如，可以用不同的载波频率来分别表示数字信FSK号的和技术的抗干扰能力较强，但其频谱效率仍然较低技术常用于中低速数据传输，例如无线电广播、遥控系统“0”“1”FSK FSK等频率变化1表示数字信号抗干扰强2调制优势明显频谱效率3相对较低相移键控PSK相移键控（）是一种数字调制技术，它利用载波信号的相位变化来表示数字信号例如，可以用不同的载波相位来分别表示数字信PSK号的和技术的抗干扰能力较强，且频谱效率相对较高技术常用于高速数据传输，例如卫星通信、微波通信等根据“0”“1”PSK PSK相位变化的不同，技术又可以分为多种类型，例如、等PSK BPSKQPSK相位变化抗干扰强频谱效率123表示数字信号性能优异相对较高正交振幅调制QAM正交振幅调制（）是一种高效的数字调制技术，它同时利用载波信号的振幅和相位变化来表示数字信号技术可以在相同的频QAM QAM谱带宽内传输更多的数据，因此具有很高的频谱效率技术常用于高速数据传输，例如、移动通信等根据振幅和相位的组合QAM4G5G方式不同，技术又可以分为多种类型，例如、、等QAM16QAM64QAM256QAM高频谱效率1有效利用带宽振幅和相位2同时调制高速数据3应用广泛调制技术的性能比较不同的调制技术具有不同的性能特点，适用于不同的应用场景在选择调制技术时，需要综合考虑传输速率、误码率、频谱效率、抗干扰能力和实现复杂度等因素例如，技术实现简单，但抗干扰能力差，适用于信道环境较ASK好的场合；技术频谱效率高，但实现复杂度较高，适用于高速数据传输的QAM场合下表对常用的调制技术进行了性能比较调制技术传输速率频谱效率抗干扰能实现复杂力度低低差低ASK中低中中FSK高中强中PSK高高中高QAM第四章多址接入技术多址接入技术是指允许多个用户同时共享无线信道资源的技术由于无线频谱资源有限，允许多个用户同时接入网络是提高频谱利用率的关键本章将介绍常用的多址接入技术，包括频分多址（）、时分多址（）、码分多址（）、空分多址（）和FDMA TDMACDMA SDMA正交频分多址（）我们将分析这些多址接入技术的原理、特点和性能，并比较它们的优缺点OFDMAFDMA TDMACDMA SDMA频分多址时分多址码分多址空分多址OFDMA正交频分多址多址接入的概念与分类多址接入是指允许多个用户共享无线信道资源的技术根据不同的划分方式，多址接入技术可以分为多种类型按照信道划分方式，可以分为频分多址（）、时分多址（）和码分多址（）；按照空间划分方式，可以分为空分多址（）；按照正交性FDMA TDMACDMA SDMA划分方式，可以分为正交频分多址（）不同的多址接入技术适用于不同的应用场景，需要根据实际需求进行选择OFDMA信道划分空间划分正交性划分、、FDMA TDMACDMA SDMAOFDMA频分多址FDMA频分多址（）是一种将无线信道划分为多个互不重叠的频段，每个用户分配一个频段进行通信的多址接入技术技术的优点FDMA FDMA是实现简单，但其频谱利用率较低，且容易产生频率干扰技术常用于模拟移动通信系统，例如第一代移动通信（）FDMA1G频率划分简单实现频谱利用率低123划分为多个频段技术成熟资源浪费时分多址TDMA时分多址（）是一种将无线信道划分为多个时隙，每个用户分配一个时TDMA隙进行通信的多址接入技术技术的优点是频谱利用率较高，且可以灵TDMA活地分配时隙资源，但其实现复杂度较高，且容易产生时间干扰技术TDMA常用于数字移动通信系统，例如第二代移动通信（）2G GSM时间划分划分为多个时隙频谱利用率高资源有效利用实现复杂度高技术要求高码分多址CDMA码分多址（）是一种利用不同的码字来区分不同用户的多址接入技术在系统中，所有用户都可以在相同的频率和时间上进CDMA CDMA行通信，但每个用户都分配一个唯一的码字，用于区分彼此的信号技术的优点是抗干扰能力强，频谱利用率高，但其实现复杂CDMA度较高，且容易产生远近效应技术常用于第三代移动通信（）CDMA3G WCDMA抗干扰强1信号稳定可靠频谱利用率高2资源高效利用码字区分3用户唯一标识空分多址SDMA空分多址（）是一种利用空间隔离来区分不同用户的多址接入技术在系统中，通过使用智能天线或波束成形技术，可以将SDMA SDMA不同的用户分配到不同的空间方向上，从而实现多个用户同时在相同的频率和时间上进行通信技术的优点是可以提高频谱利用SDMA率，但其实现复杂度较高，且需要较高的天线精度技术常用于无线局域网（）、移动通信等SDMA WLAN4G/5G智能天线2波束成形技术空间隔离1区分不同用户提高频谱效率资源有效利用3正交频分多址OFDMA正交频分多址（）是一种将无线信道划分为多个正交的子载波，每个用OFDMA户分配一个或多个子载波进行通信的多址接入技术技术结合了调OFDMA OFDM制和多址接入技术，具有抗多径衰落能力强、频谱利用率高、灵活性好等优点技术常用于移动通信、无线局域网（）等OFDMA4G/5G WLAN优点抗多径衰落能力强、频谱利用率高、灵活性好应用移动通信、无线局域网4G/5G（）等WLAN第五章无线局域网WLAN无线局域网（）是指在小范围内（例如家庭、办公室、校园等）利用无线WLAN技术进行通信的网络技术具有部署灵活、移动性好、成本低廉等优点，WLAN已经成为现代社会不可或缺的网络接入方式本章将介绍的标准、体系结WLAN构、协议、安全机制以及应用我们将重点介绍系列标准，这MAC IEEE

802.11是领域最主流的标准WLAN标准体系结构MAC协议系列网络组成结构介质访问控制IEEE

802.11安全机制保障网络安全标准WLAN IEEE

802.11是领域最主流的标准，它定义了的物理层和层协议IEEE

802.11WLAN WLAN MAC IEEE标准经历了多个版本的演进，包括、、、、

802.

11802.11a

802.11b

802.11g

802.11n、等每个版本都引入了新的技术和更高的传输速率例如，

802.11ac

802.11ax

802.11n引入了技术，引入了技术，引入了技术这些技术使MIMO

802.11ac MU-MIMO

802.11ax OFDMA得的性能得到了极大的提升WLAN

1802.11a/b/g早期版本

2802.11n引入技术MIMO

3802.11ac引入技术MU-MIMO

4802.11ax引入技术OFDMA的体系结构WLAN的体系结构主要有两种类型基础设施模式和模式在基础设施模式下，由一个或多个接入点（）和一个或多个无WLAN Ad Hoc WLANAP线站点（）组成负责提供无线接入服务，通过接入网络在模式下，由多个直接组成，无需基础设施STA AP STA APAd HocWLAN STAAP模式是最常见的部署方式，它具有更好的可管理性和安全性模式则适用于临时性的网络连接WLAN AdHoc基础设施模式AdHoc模式提供接入服务直接组成网络APSTA的协议WLAN MAC的协议主要采用（载波侦听多路访问冲突避免）机制WLAN MACCSMA/CA/CSMA/CA机制通过先侦听信道是否空闲，并在发送数据前进行预约，以避免冲突的发生的协议还包括（请求发送允许发送）机制，用于解决隐藏终端WLAN MACRTS/CTS/问题此外，的协议还支持功率控制、链路自适应等功能，以提高网络WLANMAC性能CSMA/CA避免冲突RTS/CTS解决隐藏终端问题功率控制提高网络性能的安全机制WLAN的安全问题一直是人们关注的焦点早期的安全协议存在严重的安全漏洞，容易被破解为了提高的安全性，和WLAN WLANWEP WLANWPA等新的安全协议被引入和采用了更强的加密算法和认证机制，可以有效地防止和数据窃听然WPA2WPA WPA2unauthorized access而，的安全问题仍然存在，需要不断地进行改进和完善WLANWEP1存在安全漏洞WPA2提高安全性WPA23更强的加密算法的应用WLAN的应用非常广泛，几乎涵盖了所有需要无线网络接入的场景在家庭环境中，可以用于WLAN WLAN连接电脑、手机、平板电脑等设备，实现无线互联网接入；在办公环境中，可以用于连接员WLAN工的办公电脑，实现移动办公；在公共场所，可以提供免费或收费的无线网络接入服务此WLAN外，还广泛应用于物联网、智能家居、工业自动化等领域WLAN家庭环境无线互联网接入办公环境移动办公公共场所无线网络接入服务物联网设备互联互通第六章蜂窝移动通信蜂窝移动通信是指将服务区域划分为多个小区，每个小区设置一个基站，通过频率复用技术实现多个用户同时通信的移动通信系统蜂窝移动通信是现代移动通信技术的基础，它具有覆盖范围广、容量大、频谱利用率高等优点本章将介绍蜂窝移动通信的概念、频率复用技术、小区划分与切换技术以及移动性管理我们将重点介绍这些关键技术，并分析它们对蜂窝移动通信系统性能的影响小区频率复用切换划分服务区域提高频谱利用率保证移动性移动性管理用户位置跟踪蜂窝移动通信的概念蜂窝移动通信的概念源于对无线频谱资源的有效利用通过将服务区域划分为多个小区，并在每个小区内设置一个基站，可以实现频率复用，从而提高频谱利用率每个小区内的用户通过基站接入网络，基站之间通过有线或无线链路互联，共同构成一个覆盖整个服务区域的移动通信网络当用户在不同小区之间移动时，系统会自动进行切换，保证用户的通信不中断蜂窝移动通信是现代移动通信技术的基础，它极大地提高了移动通信的容量和覆盖范围小区划分基站部署1服务区域划分每个小区设置基站2移动性管理4频率复用3保证通信不中断提高频谱利用率频率复用技术频率复用技术是蜂窝移动通信的关键技术之一通过将有限的频谱资源分配给不同的小区，并在不同的小区内重复使用相同的频率，可以极大地提高频谱利用率频率复用技术需要规划，以避免相邻小区之间的频率干扰常用的频率复用模式包括小区carefully3复用、小区复用、小区复用等不同的复用模式具有不同的频谱利用率和干扰水平，需要根据实际情况进行选择473小区复用4小区复用7小区复用频谱利用率较高，干扰较大频谱利用率适中，干扰适中干扰较小，频谱利用率较低小区划分与切换技术小区划分是指将服务区域划分为多个小区，以便于频率复用和移动性管理小区的大小需要根据用户密度、地形地貌等因素进行综合考虑切换技术是指当用户从一个小区移动到另一个小区时，系统自动将用户的连接切换到新的小区，以保证用户的通信不中断切换技术是蜂窝移动通信的重要组成部分，它直接影响着用户的移动体验常用的切换技术包括硬切换和软切换小区划分规划服务区域硬切换先断开再连接软切换先连接再断开移动性管理移动性管理是指对移动用户的位置进行跟踪和管理，以便于进行呼叫路由、切换管理等操作移动性管理是蜂窝移动通信的重要组成部分，它直接影响着用户的移动体验移动性管理主要包括位置注册、位置更新和寻呼等功能位置注册是指当用户进入一个新的位置区域时，主动向网络注册自己的位置信息；位置更新是指当用户的位置发生变化时，主动向网络更新自己的位置信息；寻呼是指当网络需要与用户通信时，向用户所在的位置区域发送寻呼消息位置注册1注册位置信息位置更新2更新位置信息寻呼3查找用户位置第七章移动通信系统移动通信系统经历了多个发展阶段，从最初的模拟通信到如今的数字通信，从简单的语音传输到高速的数据传输，每一次变革都极大地改变了人们的生活本章将回顾移动通信发展的关键节点，包括第一代移动通信（）、第二代移动通信（）、第三代移动通信（）、第四代移动通信（）以及正在蓬勃发展1G2G3G4G的第五代移动通信（）通过了解这些发展阶段，我们可以更好地理解移动通信技术的演进规律5G1G1模拟通信时代2G2数字通信的开端3G3高速数据传输的尝试4G4移动互联网的普及5G5万物互联的未来第一代移动通信1G第一代移动通信（）采用模拟调制技术，主要用于语音传输的典型代表是1G1G AMPS（）的优点是技术简单，但其缺点也很明显，例Advanced MobilePhone System1G如容量小、安全性差、不支持数据传输等在移动通信发展史上具有重要的意义，1G它开启了移动通信的时代，为后续的移动通信技术发展奠定了基础模拟调制1技术简单语音传输2主要功能容量小3用户数量有限安全性差4容易被窃听第二代移动通信2G GSM第二代移动通信（）采用数字调制技术，主要用于语音和低速数据传输的典型代表是（2G2G GSMGlobal Systemfor Mobile）采用多址接入技术，具有较高的频谱利用率还引入了短消息服务（），为用户提供了便捷的短信Communications GSMTDMA GSMSMS通信功能是全球应用最广泛的标准，它极大地推动了移动通信的普及GSM2G数字调制TDMA SMS提高通信质量频谱利用率高短信通信功能第三代移动通信3G WCDMA第三代移动通信（）采用多址接入技术，主要用于高速数据传输和多媒体业务的典型代表是（3G CDMA3G WCDMAWideband CodeDivision）具有较高的频谱利用率和抗干扰能力，可以提供高速的互联网接入服务的出现，使得移动互联网成为可能，为Multiple AccessWCDMA3G移动互联网应用的发展奠定了基础CDMA高速数据传输多媒体业务抗干扰能力强移动互联网接入支持视频通话等第四代移动通信4G LTE第四代移动通信（）采用多址接入技术，主要用于高速数据传输和移动互联网应用的典型代表是（4G OFDMA4G LTELong Term）具有更高的频谱利用率和更低的延迟，可以提供更快的互联网接入速度和更好的用户体验的普及，使得移动互Evolution LTE4G联网应用得到了的发展，例如移动视频、在线游戏等unprecedented高速数据传输2快速互联网接入OFDMA1频谱效率高低延迟更好的用户体验3第五代移动通信5G第五代移动通信（）采用多种先进技术，例如大规模、毫米波通信、5G MIMO网络切片等，旨在提供更高的传输速率、更低的延迟和更大的连接容量5G将不仅仅是移动互联网的升级，它还将渗透到各个行业，例如智能制造、智能交通、智慧医疗等，成为数字经济发展的重要引擎将开启万物互联的5G时代，为人类社会带来的变革unprecedented特点高速率、低延迟、大连接技术大规模、毫米波通信、网络MIMO切片应用智能制造、智能交通、智慧医疗第八章无线网络安全无线网络安全是指保护无线网络免受各种安全威胁的技术和措施由于无线信号的开放性，无线网络容易受到、数据窃听、中间unauthorized access人攻击等威胁本章将介绍无线网络安全威胁、常用的无线网络安全协议（、、）以及无线网络安全最佳实践我们将重点介绍如何提高WEP WPA WPA2无线网络的安全性，保护用户的隐私和数据安全安全威胁安全协议最佳实践、、提高网络安全Unauthorized WEP WPAWPA2Access无线网络安全威胁无线网络面临着多种安全威胁，例如、数据窃听、中间人攻击、拒绝unauthorized access服务攻击等指的是未经授权的用户接入无线网络，窃取或篡改数据；unauthorized access数据窃听指的是用户截获无线信号，获取敏感信息；中间人攻击指的是攻击者冒unauthorized充用户或服务器，并篡改通信数据；拒绝服务攻击指的是攻击者通过发legitimate intercept送大量的数据，使得用户无法正常使用无线网络useless legitimate1Unauthorized Access未经授权的接入数据窃听2截获无线信号中间人攻击3篡改通信数据拒绝服务攻击4占用网络资源无线网络安全协议WEP,WPA,WPA2为了提高无线网络的安全性，多种安全协议被设计出来，例如、和WEPWPAWPA2（）是早期的无线网络安全协议，但由于其存在WEP WiredEquivalent Privacy严重的安全漏洞，容易被破解，因此已经不再推荐使用（WPA Wi-Fi Protected）和是新一代的无线网络安全协议，它们采用了更强的加密算法和认Access WPA2证机制，可以有效地防止和数据窃听是的升级unauthorized accessWPA2WPA版，安全性更高，是目前最常用的无线网络安全协议安全协议安全性推荐使用低不推荐WEP中推荐WPA高强烈推荐WPA2无线网络安全最佳实践除了使用安全的无线网络安全协议外，还有一些其他的措施可以提高无线网络的安全性例如修改默认的和密码、启用地址过滤、定SSID MAC期更新路由器固件、关闭功能、使用等修改默认的和密码可以防止用户轻易地识别和接入无线网络；启用地址过VPN SSIDunauthorized MAC滤可以限制只有设备才能接入无线网络；定期更新路由器固件可以修复已知的安全漏洞；关闭功能可以避免暴力破解；使用可legitimate VPN以加密网络流量，保护用户的隐私启用MAC地址过滤修改默认SSID和密码2限制设备接入1防止unauthorized access更新路由器固件修复安全漏洞35使用VPN关闭功能加密网络流量4避免暴力破解第九章无线定位技术无线定位技术是指利用无线信号来确定物体或人员位置的技术无线定位技术在、资产管理、人员等领域具有广泛的应用前emergency rescuetracking景本章将介绍无线定位技术原理、常用的无线定位技术（基于蜂窝小区的定位、基于的定位、全球定位系统）以及无线定位技术的应用我们将WiFi GPS重点介绍这些定位技术的原理、精度和优缺点定位原理蜂窝小区定位WiFi定位无线信号测距基于基站信息基于热点信息WiFiGPS基于卫星信号无线定位技术原理无线定位技术的基本原理是利用无线信号的传播特性（例如信号强度、到达时间、到达角度等）来目标的位置常用的estimate无线定位技术包括基于信号强度的定位、基于到达时间的定位、基于到达角度的定位以及基于指纹的定位基于信号强度的定位利用无线信号强度与距离之间的关系来目标的位置；基于到达时间的定位利用无线信号到达不同接收器的时间差来estimate estimate目标的位置；基于到达角度的定位利用无线信号到达接收器的角度来目标的位置；基于指纹的定位则需要预先建立无线信estimate号指纹数据库，然后通过比对接收到的无线信号指纹来目标的位置estimate信号强度到达时间到达角度指纹定位定位定位建立指纹数据库RSSI TDOAAOA基于蜂窝小区的定位基于蜂窝小区的定位是指利用蜂窝移动通信网络的基站信息来移动设备estimate的位置常用的基于蜂窝小区的定位技术包括定位、定位和定Cell IDE-OTD A-GPS位定位利用移动设备所连接的基站来其位置，精度较低；Cell IDID estimateE-（）定位利用移动设备接收到的不同基站OTD EnhancedObserved TimeDifference信号的到达时间差来其位置，精度较高；（）定位结estimate A-GPS AssistedGPS合了和蜂窝小区信息，可以提高定位的精度和速度GPSCell ID精度较低E-OTD精度较高A-GPS精度和速度都较高基于的定位WiFi基于的定位是指利用热点的信息来设备的位置常用的基于的定位技术包括指纹定位和WiFi WiFiestimate WiFi WiFi WiFi定位指纹定位需要预先建立热点指纹数据库，然后通过比对设备接收到的热点指纹来设备的位trilateration WiFi WiFiWiFiestimate置；定位则利用设备接收到的多个热点的信号强度来设备到各个热点的距离，然后通过WiFi trilaterationWiFi calculateWiFi来设备的位置基于的定位在室内环境中具有较高的精度，但需要预先部署热点或建立指纹数据triangulation estimateWiFiWiFiWiFi库WiFi指纹定位1建立指纹数据库WiFi trilateration2设备距离calculate精度较高3室内环境优势明显全球定位系统GPS全球定位系统（）是一种基于卫星的定位系统，它利用分布在地球周围的多个卫星发射的信号来地球上任何地点的GPS GPSdetermine位置定位具有精度高、覆盖范围广、全天候可用等优点，被广泛应用于导航、、测绘等领域定位需要接收至少GPS trackingGPS4颗卫星的信号才能进行定位为了提高定位的精度，可以使用差分（）技术GPS accurateGPS GPSDGPS精度高1定位准确可靠覆盖广2全球范围可用全天候3不受天气影响第十章未来无线通信技术随着科技的不断发展，无线通信技术也在不断地创新和演进未来无线通信技术将朝着更高速度、更低延迟、更大连接容量的方向发展，并将渗透到各个行业，为人类社会带来的变革本章将介绍未来无线通信技术的发展趋势，包括物联网（）unprecedented IoT与无线通信、车联网（）、无人机通信、太赫兹通信和可见光通信我们将重点介绍这些新兴技术，并分析它们的应用前景和挑V2X战物联网车联网无人机通信太赫兹通信万物互联智能交通空中应用超高速传输可见光通信照明与通信融合物联网与无线通信IoT物联网（）是指通过各种传感器、设备和网络，将物理世界中的物体连接到互联网，实现智能化管理和控制无线通信技术是物联IoT网的重要组成部分，它为物联网设备提供了无线连接能力常用的物联网无线通信技术包括、蓝牙、、和Zigbee WiFiLoRa NB-IoT不同的无线通信技术适用于不同的物联网应用场景，需要根据实际需求进行选择未来，随着技术的普及，物联网将迎来更大的发5G展机遇蓝牙Zigbee WiFiLoRa低功耗、短距离短距离、数据传输高速率、覆盖广远距离、低功耗车联网V2X车联网（）是指通过无线通信技术，实现车辆与车辆（）、车辆与基础设施（）、车V2X V2V V2I辆与行人（）以及车辆与网络（）之间的信息交互车联网可以提高交通效率、改善交通V2P V2N安全、减少交通拥堵，为人们提供更智能、更便捷的出行体验车联网的关键技术包括DSRC（）和（）未来，随着技术的Dedicated ShortRange CommunicationsC-V2X CellularV2X5G普及，车联网将迎来更大的发展机遇V2V车辆与车辆通信V2I车辆与基础设施通信V2P车辆与行人通信V2N车辆与网络通信无人机通信无人机通信是指利用无线通信技术，实现无人机与地面控制站之间的信息交互无人机通信是无人机应用的重要组成部分，它为无人机提供了远程控制、数据传输和状态等能力常用的无人机通信技术包括monitoring、、卫星通信等无人机通信需要考虑多种因素，例如通信距WiFi4G/5G离、传输速率、安全性、抗干扰能力等未来，随着无人机技术的不断发展，无人机通信将迎来更广阔的应用前景应用遥感、测绘、巡检、物流、应急救援技术、、卫星通信WiFi4G/5G挑战通信距离、安全性、抗干扰能力太赫兹通信太赫兹通信是指利用太赫兹波作为载波进行无线通信的技术太赫兹波的频率范围为到，具有宽、传输速率

0.1THz10THz bandwidth高等优点，被认为是未来无线通信的关键技术之一太赫兹通信可以应用于超高速数据传输、高精度、安全检查等领域然imaging而，太赫兹通信也面临着一些挑战，例如太赫兹波的穿透能力较弱、传输损耗较大、器件成本较高未来，随着太赫兹技术的不断发展，这些挑战将逐渐被overcome带宽宽1数据传输速率高传输速率高2满足未来需求关键技术3未来无线通信可见光通信可见光通信（）是指利用可见光作为载波进行无线通信的技术可见光通信具有无频谱限制、安全性高、抗电磁干扰能力强等优点，被认为VLC是未来无线通信的一种有潜力补充技术可见光通信可以应用于室内高速数据传输、水下通信、等领域可见光通vehicular communication信的最大挑战是通信距离较短，容易受到环境光的影响未来，随着可见光通信技术的不断发展，这些挑战将逐渐被，其应用前景overcome将更加广阔安全性高2不易被窃听无频谱限制1资源丰富抗电磁干扰稳定可靠3。