无线网络技术学习总结(无线网络技术课程)

摘要:通过通信线路连接到通信子网的终端是用户接入网络的接口。网络操作系统是相对于主机操作系统的。接收机使用相同的扩频码进行扩频。

目录

一.计算机网络

1.计算机网络技术概述

2.计算机网络分类

3.无线网络分类

二、无线通信和网络仿真的技术基础

1.基本概念

调制

(1)、概述

(2)常见方式

(3)经典数字调制技术

扩展频谱

4.多输入多输出（Multiple Input Multiple Output）

第三，无线局域网

1.概观

2.组成、拓扑和服务

(1)构成

(2)拓扑结构

(3)服务

3.MAC子层规范3。IEEE 802.11协议技术标准

4.测量实验

四。蜂窝移动通信概述

动词 （verb的缩写）卫星网络

1.概观

2.应用

六、MANET路由协议

七、无线传感器网络

1.无线传感器网络应用系统架构。

2.无线传感器网络的节点组成

3.无线传感器网络的节点体系结构

4.无线传感器网络的网络结构

5.定向扩散路由协议

6.传感器MAC协议

八。无线个人区域网概述

九。物联网

1.物联网标准化、架构、中间件

2.物联网支撑技术

X.无线车联网与智能交通综述

十一、无线体域网、室内定位和家庭网络。

1.无线室内定位

2.无线家庭网络

十二。无线网络安全

1.网络安全概述

2.无线网络安全简史

3.无线网络安全的威胁

十三。试题的分发

一.计算机网络。计算机网络技术功能概述:

连接终端主机实现资源共享，即通过有线或无线介质将用户终端连接成不同大小的网络，这些终端主机之间可以直接通信，大大缩短了用户之间的距离。

发展:

产生阶段、形成阶段、互联阶段、高速网络阶段、无线网络和物联网阶段。

定义:

通过通信线路将位于不同地理位置的多个具有独立功能的主机、外设或其他设备连接起来，在网络操作系统、管理软件和通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传输的完整系统。

构成:

技术观点:

几个主机:为不同用户提供服务的一个通信子网，包括网络设备(交换机、路由器等。)和相互连接的通信链路。网络协议:即实现主机之间或主机与网络设备之间的通信的约定规则。逻辑观点:

通信子网:位于网络中心，在网络内部(由网络设备、通信线路等通信设备组成)。资源子网:位于网络边缘(由主机系统、终端和控制器、网络外设、软件、信息资源等组成。)注意:

网络设备被称为网络节点。一方面，它们与资源子网中的主机通信，将主机和终端连接到网络中；另一方面，它们负责在通信子网中转发数据包，最终将消息从源主机准确地发送到目标主机。主机是计算机网络的边缘(或叶)节点，通常具有有效的网络地址，可以接收和发送数据。通过通信线路连接到通信子网的终端是用户接入网络的接口。网络操作系统是相对于主机操作系统的。它用于实现不同主机和节点之间的通信，以及硬件和软件之间的资源共享。它提供了统一的网络接口，方便用户访问网络数据库。它可以集中在一台主机上(集中式)，也可以分布在多台主机上(分布式)。数据共享应用系统是指基于网络的、能够满足用户不同应用需求的各种特定软件。

2.计算机网络分类传输技术分类:

广播网络:所有主机网络共享一个公共通信信道，当目标地址为所有主机时，点对点网络:每两个节点之间有一个物理信道，可以通过中间节点转发，没有信道竞争。

网络规模和覆盖范围的分类:

网络分类最大分布距离是局域网10m机房到几个Gb/s200m楼宇，2km校园城域网，100km城市，2Mb/s到几个Gb/s广域网，1000km国家或省，64kb/s到几个Gb/s，一般距离越长，传输速率越小。

局域网:速度快，时间短，误码率低，成本低，应用广，组网方便，使用灵活。城域网:范围更广，速度略慢，网络设备更贵，管理更复杂。广域网:规模大，传输速率慢，误码率较高，网络设备昂贵。

网络拓扑分类

总线网络:所有节点共享一条链路(安装简单、成本低、安全性低、监控困难、不方便添加新节点)

星型网络:中心节点通过点对点链路连接所有节点(容易增加新站点，控制数据安全和优先级，实现网络监控，但中心节点故障会使整个网络瘫痪)。

环形网络:每个节点的通信介质连接成一个闭合的环(易于安装和监控，但容量有限，网络建成后很难增加新的节点)

树状、网状等拓扑接口(均基于以上三种)

按传输介质分类:

有线网络无线网络。无线网络分类覆盖分类:

无线个域网；无线局域网；无线城域网；无线广域网；应用目的分类；

物联网无线传感器网络无线运动网络和可穿戴设备

二。无线通信与网络仿真技术基础1。无线电频谱的基本概念:

无线电作为一种电磁波，频谱很广，常用的只有一小部分。无线电频谱资源是全人类共有的自然资源，在一定的时间、空间和地点是有限的。

传输介质:

指数据发送方和接收方之间的物理路径，传输介质分为引导式和非引导式两种。

导向介质一般指用于有线通信的双绞线、同轴电缆、光纤等。

非定向介质通常用于无线通信和无线网络，例如无线光波。

无线光波:

指在无线传输空间中传播的无线电频段的电磁波。

损失:

因此接收机接收的信号不完全等同于初始信号。

淡化:

指由于传输介质或路径的变化而引起的接收信号功率随时间的变化。

2.调制(1)。概述将输入信息转换为适合信道传输的形式。

信号源信息通常包含DC分量和低频分量，称为基带信号。

一般基带信号不能直接用于传输，需要转换成基带频率高得多的信号，即调制信号。

调制过程改变高频载波的幅度、相位和频率，使其随基带信号的幅度而变化(调解过程则相反)。

(2)、常用的模拟调制:

用连续变化的信号调制高频正弦波。调制方法:

调幅:包括调幅、双边带、单边带、残留边带和独立边带调制；角度调制:包括频率调制和调制。

数字调制:

正弦或余弦高频振荡由数字信号调制，调制方法如下:

振幅键控:用数字调制信号控制载波通断的频移键控；用数字调制信号控制载波频率的相位键控；用数字调制信号控制载波相位的相位键控(定时载波起始相位为0°，负180°)。

脉冲调制:

使用脉冲序列作为载波，调制方法:

脉冲幅度调制:用调制信号控制脉冲序列的幅度，使其随调制信号的瞬时值而变化。脉宽调制:用调制信号控制脉冲序列中每个脉冲的宽度，使单个脉冲的持续时间与瞬时调制信号成正比。脉冲位置调制:用调制信号控制脉冲序列中各脉冲的相对位置(相位)，使各脉冲的相对位置随调制信号而变化。首先对信号进行采样和量化，最后进行编码脉冲调频:用调制信号进行控制。

(3)、经典数字调制技术相移键控调制。

相移键控根据数字基带信号在不同值之间切换载波相位。

正交调幅

同时用载波信号的幅度和相位来表示不同的比特编码，结合多频带和正交载波技术，进一步提高频带利用率。

3.由扩频发送器输入的数据首先进入频道编辑器，以在某个中心频率附近产生具有相对较窄带宽的模拟信号。然后，使用通常由伪随机序列发生器产生的扩展码或扩展序列对其进行进一步调制。调制信号的信道显著增加，即频谱扩展。接收机使用相同的扩频码进行扩频。解扩信号通过信道解码器，最终恢复成数据。

优势:

对各种噪声的免疫力可以用来隐藏和加密信号。为了恢复原始信息，接收机必须知道扩展码。多个用户可以独立使用更高的带宽，几乎没有干扰。

跳频扩频利用一定的扩频码序列选择多频频移键控调制，使载波频率连续跳变。

直接序列扩频在发送端使用高频扩频码直接对信号频率进行扩频，而接收端使用相同的扩频码序列进行解扩，即把扩频信号恢复成原始信号。

4.MIMO使用多个发射和接收天线进行空间和时间分集，并使用天线来抑制信道衰落。

如果发送端和接收端都采用多天线或天线阵列，就形成了无线MIMO系统。

关键技术:

信道估计空时信号处理的同步分集

三。无线局域网1。概述和定义:

计算机网络与无线通信技术的结合通常是指采用无线传输介质的计算机局域网。

特点:

优势:

移动性:网络和主机易于迁移，灵活:安装简单，组网灵活，网络可以延伸到电缆无法连接的地方。可扩展性:放置或添加接入点(AP)或扩展点(EP)可以扩展网络经济性:在复杂环境中，可以大大节省成本和工艺限制；

可靠性:信道不可靠，干扰和噪声会影响兼容共存:不同标准和厂商的设备兼容，不同标准，信道，蓝牙等共存带宽和系统容量:带宽和系统容量小于有线网络覆盖范围:覆盖范围小，蜂窝和微蜂窝网状结构，中继和网桥会扩大干扰范围:容易被干扰，也容易影响其他无线系统的安全:信息安全和人员安全受到影响。能耗:发送和接收数据时，容易影响其他无线系统的安全。

分类:

根据频段:

专用频段根据业务免费频段:

无连接的面向连接的网络拓扑和应用要求；

点对点、基础设施、接入、中继等。

应用:

WALN接入、无线网络互联、定位

2.组成、拓扑和业务(1)组成站的主机或终端是WLAN的基本单元。

无线介质由网络层标准定义。

无线接入点类似于移动通信网络的基站，并且通常位于基本服务器(BSA)的中心并且是固定的。

功能:

在同一个基本建筑模块(BSS)中完成其他非AP站点和不同功能的接入，作为桥接节点，作为BSS的控制中心完成WLAN和分布式系统之间的桥接功能，控制和管理其他非AP站点分布式系统。为了扩大覆盖范围，可以通过分布式系统连接多个BSA，形成扩展服务器(ESA)。

(2)拓扑结构分布对等拓扑基础设施集中式拓扑ESS网络拓扑中继或桥接拓扑

(3)服务STA服务DS服务

3.MAC子层规范3。IEEE 802.11协议技术标准MAC子层协议对网络吞吐量、时延等性能有重要影响，也影响小区结构、频谱利用率、系统容量、设备成本、复杂度等。

根据网络业务特性合理选择MAC子层规范和有效分配信道资源，可以提高无线信道资源、系统吞吐量和传输质量。

规格:

分布式协调功能和帧间间隔CSMA/CARTS/CTS点协调功能IEEE 802.11e增强了分布式信道接入IEEE 802.11ac的MAC子层机制特性

4.测量实验

四。蜂窝移动通信概述蜂窝移动通信技术是在ITU的传统电信领域从最初的电话网逐渐发展起来的。

发展阶段:

模拟蜂窝通信2G/GSM2.5G/GPRS3G/CDMA4G/LTE5G以及未来的6G业务覆盖可以分为两种类型:

注意条形的技术细节:

信道分配、小区分裂、天线扇区化、同信道和相邻信道干扰消除、移动性和漫游管理。

动词 （verb的缩写）卫星网络1。卫星通信概述:

卫星被用作中继站来中继两个或多个地面站之间的无线电信号。

卫星网络:

如果在微波通信系统中，一些中继站是由卫星承载的，这些卫星之间、卫星与地面之间都可以进行通信，那么在该区域上空以一定轨迹运行的卫星形成的覆盖范围较广的通信网络就称为卫星网。

特点:

通信距离宽，覆盖范围广，成本与通信距离无关，便于实现多址连接的通信频带宽度，传输容量大，通信线路稳定可靠灵活，传输质量高，成本与通信距离无关。

高可靠性和长寿命难以满足传动和控制技术的要求。存在复杂的信号传输延迟和大的回波干扰。日食和日食的分类；

分类方法:星基静止轨道卫星网、随机轨道卫星网、地球轨道卫星网、国际卫星网、国内卫星网、区域卫星网、公共卫星网、专用卫星网、军事卫星网、固定业务卫星网、移动业务卫星网、广播业务卫星网、科学研究卫星网、模拟标准卫星网和数字标准卫星网拓扑和组网:

卫星星座拓扑结构:星形拓扑结构、环形拓扑结构、网状拓扑结构、卫星网络组网方式:地基组网方式、天基组网方式。

2.卫星定位系统的应用:全球定位系统伽利略定位系统

不及物动词移动自组网路由协议综述；

一种通过网络将数据包从源节点转发到目的节点的技术。

分类:

主动路由协议被动路由协议地理位置路由协议地理位置组播路由协议分层路由协议多路径路由协议能耗感知路由协议混合路由协议经典路由协议；

DSDV路由协议描述:

目标序列距离矢量协议通过目标序列号区分新旧路由，消除路由环路。

当路由表有重大变化时，会立即通过广播宣布。

对于不稳定的路由信息，广播通知将会延迟。

缺点:

可能会浪费资源，不能适应快速变化的网络。大多数路由信息可能永远不会被使用。源节点和目标节点之间可能只有一条路由，并且可能不支持单向连接。每个节点定期向其邻居通知自己的路由表，而不是泛洪，因此减少了通知的信息量。

有两种方法可以宣布更新:

全翻转增量更新如果一个节点长时间没有收到邻居的广播信息，可以认为链路断开(节点不可达)。

AODV路由协议描述:

自组织按需距离矢量(AODV)是广泛使用的按需路由协议之一，包括路由请求、路由响应和路由维护三个过程，依赖于RREQ(路由请求)、RREP(路由响应)、RERR(路由错误)和HELLO四类消息。

特点:

该算法基于传统路由算法机制，简单明了地使用目标序列防止循环发生，解决了无限计数问题，易于编程实现，支持中间主机应答，使源主机能够快速获取路由，但可能存在过时的路由周期性广播消息，需要消耗一定的能量和网络带宽。DSR协议描述:

在动态源路由(DSR)协议中，每个移动节点维护一个路由缓冲区。

特点:

只维护需要通信的节点之间的路由，降低维护路由的成本。路由缓冲区会进一步增加路由发现的成本。在路由发现过程中，路由缓冲区会使到目标节点的多条路由支持非对称传输信道模式。LAR协议描述:

地理位置辅助路由(LAR)协议结合了地理位置和可选的按需源路由算法，利用节点位置信息发现路由发现区域，使请求区域变小，减少了路由请求信息的数量。

特点:

缩小请求区域，减少路由请求信息量。ZRP协议描述:

区域路由协议(ZRP)是一种混合分层路由协议，它结合了主动和被动因素，根据移动节点之间的间隔距离产生重叠区域。

特点:

更有利于满足安全需求，可以抵御大部分攻击。GPSR协议的描述是可行的:

贪婪外围无状态路由(greedy Peripheral Stateless Routing，GPSR)协议属于地理路由算法，它在转发决策中使用直接邻居位置信息，并应用邻居节点和端点的地理位置，允许每个节点做出全局路由分配的决策。当一个节点用贪婪算法转发一个包时，它有一个比自己更靠近端点的邻居节点，节点选择最靠近端点的邻居节点转发包。当没有这样的邻居节点时，数据包进入包围模式，将数据包转发到网络平面图的邻居节点，直到到达靠近端点的节点，数据包转发模式为贪婪算法模式。

特点:

只需要保存一跳邻居节点的状态信息，路由开销低。随着网络节点数量的增加，它比距离矢量路由(DV)或链路状态路由(LS)具有更强的可扩展性。即使网络中的节点频繁移动，GPSR协议也能根据一跳邻居节点的信息快速找到替代路由。DART协议描述:

动态地址路由协议(DART)是一种分层路由协议，它通过动态地址机制实现大型网络中的可扩展路由，而不使用平面寻址方法。

特点:

基于地址适用于异构网络，支持不同类型的链路(无线全向链路、定向链路和有线链路)。DART协议与MANET应用兼容；

终端节点数量庞大，需要考虑分层路由。

TORA协议描述:

顺序路由算法(TORA)协议采用链路反转分布式算法。

特点:

它具有适应性、高效性和良好的可扩展性，适用于高度动态的移动和多跳无线网络。

无线传感器网络1。无线传感器网络WSN应用系统架构涉及数据采集、处理和传输三大功能，对应于现代信息技术中的传感器技术、计算机技术和通信技术。

WSN的三个要素是传感器、感知对象和用户。

WSN的宏观体系结构包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。聚合节点也称为网关和汇聚节点。

2.无线传感器网络的节点组成传感器节点通常由传感模块、计算模块、存储模块、通信模块、电源模块、嵌入式软件等组成。

传感模块:检测目标物理特征和现象的计算模块:处理数据和系统管理的存储模块:存储程序和数据通信模块:发送和接收网络管理信息和检测数据信息的电源模块:为节点供电的嵌入式软件:运行各层网络协议。

3.无线传感器网络WSN节点的节点架构由网络通信协议、网络管理平台和应用支撑平台组成。

网络通信协议分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

网络管理平台主要负责自身节点的管理、用户对WSN的管理和用户对WSN的管理，具有能量管理、拓扑控制、网络管理、服务质量管理和安全机制。

4.无线传感器网络的网络结构由基站和大量节点组成，而WSN的节点往往是任意部署的。根据节点的数量，WSN结构通常分为平面结构和层次结构。

5.定向扩散路由协议是一种以数据为中心、查询驱动的经典路由协议。

工作流程:

数据命名、兴趣扩散梯度和路径强化的特征；

以数据为中心的数据传输在相邻节点之间传播数据，不同于传统的节点遵循局部交互原理的端到端网络通信算法，只需要知道局部节点的情况，不需要知道整个网络的拓扑结构，也不需要具体节点计算路由梯度，使整个网络具有很强的适应性，可以根据不同的应用需求选择路由配置方式。

6.传感器MAC协议是一种基于竞争的MAC层协议，采用多跳短距离通信来节省能量。通信发生在对等节点之间，没有基站节点。网络中的数据被视为一个整体，节点以存储转发的方式传输数据。

适用:

其中空闲时间长并且时间延迟是可以容忍的。

机制:

周期性监控和休眠机制、虚拟集群机制、冲突减少和串扰避免机制以及消息机制的优点:

良好的可扩展性、有效的节能以及对网络规模、节点密度和拓扑结构的适应性，不要求严格的时间同步；

节点活动的时间不能适应负载的动态变化，节点休眠带来的延迟会随着路径上跳数的增加而增加，边界节点的能量消耗过快

八。无线个域网(WPAN)概述利用无线介质代替传统的有线电缆，实现个人信息终端的互联，形成个人信息网络。

四种无线网络的通信范围:

Wpan IEEE 802.15米以内WLAN IEEE 802.11米以内WMAN IEEE802.16 10kmEEAN蜂窝网络100千米系统级别:

应用软件和程序:由驻留在主机上的软件模块组成，控制网络模块的运行固件和软件栈；协助管理连接建立，并指定和实施QOS要求；基带设备:负责数据处理，定义设备运行状态，并与无线电收发的主控制器接口交互；负责处理所有输入输出数据分类后的D/A(数字/模拟)和A/D(模拟/数字)转换；

无线个域网通信速率通信距离工作频率低速WPAN0.25Mb/s10m2.4GHz高速WPAN 55mb/s10m2.4ghz

超高速WPAN 110兆字节/秒

200兆字节/秒

480兆字节/秒

10m

4m

低于4米

3.1~10.6GHz

九。物联网1。物联网、架构和中间件的标准化:

建筑:

应用层网络层感知层

中间件:

中间件是物联网架构的重点，它隐藏了不同的技术细节，完善了具体的应用开发细节。中间件在简化新设备的开发和整合传统技术与新技术方面发挥着关键作用。

中间件SOA的体系结构；

应用层服务组合层服务管理层对象抽象层信任、隐私和安全管理。

2.物联网的支撑技术，RFID技术:

近场通信技术

无线传感器技术

X.无线车联网和智能交通概述智能交通系统:

将通信、电子、计算机、控制等各种信息技术应用于交通运输行业，形成一个新的信息化、智能化、社会化的交通运输系统。

它能够实时采集、传输和处理交通信息，利用各种技术手段和设备协调处理各种交通问题，建立实时、准确、高效的交通总管理系统，充分利用交通设施，实现智能交通管理。

车载网络:

又称车载自组网或车联网，是智能交通的核心技术基础。

实现车辆之间、车辆与路侧基础设施之间的无线信息通信，利用各种传感、通信、计算、控制等技术，全面感知车辆、道路、交通，实现大范围、多系统、大容量、高实时性的数据交互，提高交通效率，保障交通安全。

XI。无线体域网，室内定位和家庭网络1。无线室内定位的定义:

一个能够连续实时确定物理空间中物体和个人位置的系统，能够持续工作，持续提供更新的目标位置信息，覆盖设定区域，为用户提供定位应用的各种位置信息，包括绝对位置、相对位置和近似位置信息。

位置感知计算系统的体系结构:

应用层软件位置抽象层位置感知系统层分类；

基于测距的算法:通过计算节点间的距离或方位角来计算实际距离，进而计算目标节点的位置，精度高，对硬件要求高。测距无关算法:根据节点连通性的特点估计节点间的逻辑距离，进而估计目标节点的位置，是抗噪声较好的评价标准；

安全和隐私性价比鲁棒性和容错复杂度用户偏好限制基于射频的室内定位应用系统；

RFID定位系统WLAN定位系统蓝牙室内定位系统无线传感器网络室内定位系统UWB室内定位系统蜂窝移动通信网络室内定位无设备定位无线室内定位系统采用其他技术；

红外定位系统超声波定位系统磁信号定位系统视觉定位系统声音定位系统可见光室内定位系统

2.无线家庭网络无线家庭网络(WHAN)实现了对室内设施舒适高效的管理、检测和控制。

构成:

光控、遥控、智能节能和远程护理安全的特点和要求；

节点密度高，节点数量可能上百个。由于墙壁等反射表面的存在，住宅是典型的多径环境。家庭环境易受干扰，便于端到端连接，需要多跳信息。中间节点可以为其他节点转发数据，射频传播的动态网络具有自愈性。网络拓扑的改变导致短的连接间隙，并且有时支持各种传输模式的延迟并不重要。它提供了一个检测紧急情况的结构，以便用户可以采取措施通过互联网与经典技术连接。

ZigBee Z-waveinsteonvenis基于ip的解决方案无线家庭网络的协议层次；

物理层、链路层、网络层和应用层的应用示例:

照明控制、家用电器控制、环境控制、安全控制、远程操作

十二。无线网络安全。网络安全概述常见的网络安全威胁:

密码分析攻击中间人攻击协议漏洞攻击泛洪攻击网络安全防御技术；

密码安全协议防火墙虚拟专用网入侵检测系统

2.无线网络安全简史时间历史第二次世界大战期间无线攻击和窃听的出现。二战后无线信号窃听和干扰技术的发展。20世纪80年代以后，GSM蜂窝通信标准采用了数字信号和密钥加密技术。典型的无线网络攻击:

无线信道拥塞攻击节点欺骗攻击路由欺骗攻击密码分析篡改攻击

3.无线网络安全威胁无线网络安全常见威胁协议栈无线网络攻击类型应用层洪泛攻击、路径DoS攻击、洪泛攻击、软件漏洞攻击等。传输层SYN洪泛，同步失败攻击，网络层欺骗，篡改和重放路由攻击，Hello洪泛攻击。

选择转发攻击、黑洞攻击、虫洞攻击、女巫攻击等。

物理层干扰攻击、拥塞攻击、节点干扰和破坏攻击等经典安全威胁，如数据链路层碰撞攻击、耗尽攻击和不公平攻击；

干扰和拥塞黑洞攻击虫洞攻击女巫攻击选择性转发攻击洪水攻击

十三。试题分布一、选择题

第二，填空

三、名词解释

四、简答题

五、论述题(20分)