電磁波的應用形態(tài)

電磁波是電磁場的一種運動形態(tài)。電與磁可說是一體兩面，變化的電場會產生磁場（即電流會產生磁場），變化的磁場則會產生電場。變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統(tǒng)一的場，這就是電磁場，而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波，電磁的變動就如同微風輕拂水面產生水波一般，因此被稱為電磁波，也常稱為電波。

電磁波首先由詹姆斯·麥克斯韋于 1865 年預測出來，而后由德國物理學家海因里?！ず掌澯?887年至1888年間在實驗中證實存在。麥克斯韋推導出電磁波方程，一種波動方程，這清楚地顯示出電場和磁場的波動本質。因為電磁波方程預測的電磁波速度與光速的測量值相等，麥克斯韋推論光波也是電磁波。2100433B

電磁波是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直于電場與磁場構成的平面，有效的傳遞能量和動量。電磁輻射可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外光、X-射線和伽馬射線等等。人眼可接收到的電磁輻射，波長大約在380至780納米之間，稱為可見光。只要是本身溫度大于絕對零度的物體，都可以發(fā)射電磁輻射，而世界上并不存在溫度等于或低于絕對零度的物體。

第一篇 認識電磁波

第1章 認識圍繞著我們的鄰居——電磁波 1

1.1 簡易電磁學 2

1.2 認識電磁波 4

1.2.1 電磁波的來源 4

1.2.2 電磁波的種類 5

1.2.3 電磁波的傳播 5

1.3 從電磁波的應用開始認識無線通信 8

1.3.1 電磁波的應用——衛(wèi)星與太空通信 8

1.3.2 電磁波的應用——數字電視的原理 10

1.3.3 與個人計算機有關的無線通信小常識 11

1.4 電磁波的生物效應 12

1.4.1 電磁波對人體可能產生的危害 12

1.4.2 如何保護自己免受電磁波的危害 13

1.5 科技新發(fā)展——電磁波屏蔽材料 13

常見問題 14

課后習題 14

第2章 承載信號的傳輸介質 15

2.1 傳輸介質的種類 16

2.2 導向介質 17

2.2.1 雙絞線 17

2.2.2 同軸電纜 19

2.2.3 光纖 20

2.3 非導向介質 25

2.3.1 紅外線 25

2.3.2 無線電微波 25

2.3.3 無線電波 26

2.4 可靠的通信方式 26

常見問題 27

課后習題 27

第二篇 通信的原理與技術

第3章 信號與通信 30

3.1 認識信號 30

3.1.1 信號的特征 31

3.1.2 數據與信號之間的轉換 35

3.2 無線通信里使用的信號 36

3.2.1 無線電頻譜 37

3.2.2 有線世界里的無限資源與無線世界里的有限資源 38

3.3 傳輸的減損 38

3.3...

3.3.1衰減39

3.3.2延遲失真40

3.3.3噪聲40

3.3.4信道容量與奈奎斯特帶寬41

3.3.5香農容量公式41

3.4無線電波傳輸的原理與特性43

3.4.1理論上預測的模型——大規(guī)模的傳播模型43

3.4.2理論上預測的模型——小規(guī)模的傳播模型47

3.5無線電信號強度的迷惑56

3.5.1電壓駐波比56

3.5.2EIRP的定義57

3.5.3測量的單位57

常見問題59

課后習題60

第4章隱藏在信號中的信息61

4.1通信信道的特征62

4.1.1頻域的特征62

4.1.2時域的特征63

4.1.3數字通信信道的基本限制64

4.2數據與信號的轉換65

4.2.1數字數據轉換成數字信號65

4.2.2數字數據轉換成模擬信號66

4.2.3模擬數據轉換成數字信號67

4.2.4模擬數據轉換成模擬信號68

4.3調制技術簡介68

4.3.1模擬調制技術69

4.3.2數字調制技術70

4.3.3數字調制技術的分類75

常見問題78

課后習題79

第5章通信工程：多路復用與交換80

5.1網絡的形成80

5.1.1交換的起源81

5.1.2交換與多路復用在網絡中扮演的角色82

5.1.3多路復用的起源82

5.2架構網絡的通信技術83

5.2.1多路復用技術84

5.2.2通信的協(xié)調85

5.2.3交換技術85

5.3多路復用與交換的設備87

5.3.1多路復用器87

5.3.2交換機89

5.3.3網絡接口90

5.4容量工程91

5.5移動交換中心92

常見問題93

課后習題93

第6章無線通信的多路訪問技術94

6.1共享傳輸介質的原理95

6.2有趣的隱藏節(jié)點問題97

6.3無線訪問技術簡介98

6.3.1無線多路訪問技術的簡單分類98

6.3.2介質訪問控制協(xié)議99

6.4各種多路訪問技術99

6.4.1頻分多址100

6.4.2時分多址101

6.4.3擴頻多址102

6.4.4空分多址104

6.4.5正交頻分多路復用104

6.4.6其他多路訪問技術107

6.4.7多樣性的概念107

6.5蜂窩系統(tǒng)的容量108

常見問題108

課后習題108

第三篇從有線通信網絡到無線通信網絡

第7章電信網絡110

7.1從我們自己家里的電話談起110

7.2通信系統(tǒng)的架構111

7.2.1通信網絡的由來113

7.2.2通信技術與計算機技術的結合114

7.3通信網絡與電信服務115

7.3.1電信網絡的服務與市場化116

7.3.2國際電信法規(guī)變革一覽117

7.4無線網絡與傳統(tǒng)電話網絡相連118

7.4.1互連的組成119

7.4.2互連的操作119

7.4.3互連的類型119

7.5通信運營商互連120

7.6展望電信網絡的未來120

7.6.1PSTN的發(fā)展120

7.6.2VoIP的原理121

7.6.3無線智能網絡123

7.7企業(yè)電話系統(tǒng)的規(guī)劃124

7.8無線交換機125

7.9無線本地回路126

7.9.1無線本地回路的系統(tǒng)與架構128

7.9.2WLL所采用的各種技術129

7.9.3市場上WLL的設備與系統(tǒng)130

常見問題130

課后習題131

第8章計算機網絡132

8.1數據通信與網絡模型132

8.1.1通信網絡模型133

8.1.2標準化138

8.2常見的分類法138

8.3局域網139

8.3.1局域網協(xié)議與標準化139

8.3.2共享傳輸介質的原理140

8.3.3局域網的未來發(fā)展141

8.4廣域網141

8.5網絡軟件系統(tǒng)143

8.6鳥瞰計算機網絡世界144

8.7網絡的規(guī)劃145

8.7.1需求分析與環(huán)境評估147

8.7.2規(guī)劃方法149

常見問題150

課后習題151

第9章無線通信網絡152

9.1無線通信的定義與簡單的分類152

9.1.1無線通信網絡簡介153

9.1.2從覆蓋范圍來看無線通信網絡154

9.1.3無線網絡的架構155

9.1.4無線網絡的主要介質156

9.2無線通信網絡的歷史157

9.3無線通信的產品159

9.4無線通信的網絡模型159

9.5無線通信的服務與覆蓋的范圍164

9.6與無線通信相關的標準165

9.7無線通信應用的分類167

9.8無線網絡中的隱私與安全問題167

9.8.1隱私與安全問題168

9.8.2無線病毒的作用168

9.8.3蜂窩手機的危機168

9.8.4與網絡安全相關的協(xié)議168

9.9建立無線通信的背景知識170

常見問題170

課后習題170

第10章無線通信系統(tǒng)的工程實踐172

10.1電路與元件設計的層次172

10.1.1元件173

10.1.2電路174

10.2無線通信系統(tǒng)的設計174

10.3無線通信網絡的工程175

10.3.1無線通信系統(tǒng)的塔臺175

10.3.2基站177

10.3.3天線的作用與種類179

10.3.4天線與基站的外觀184

10.3.5無線通信工程的設計工具186

10.4客戶端設備的演進187

10.4.1手機187

10.4.2個人數字助理189

10.4.3智能手機與平板電腦189

10.5無線通信網絡的設計實例189

10.5.1網絡設計與構建的實例190

10.5.2無線網橋191

10.5.3無線通信改造工程的實例193

常見問題195

課后習題195

第四篇無線通信的代次發(fā)展

第11章無線通信的代次198

11.1移動通信系統(tǒng)的發(fā)展198

11.2第一代199

11.3第二代199

11.4第2.5代201

11.5第三代202

11.5.1各種已經發(fā)展出來的3G標準203

11.5.2開發(fā)3G標準的組織205

11.63.5G206

11.73.75G207

11.8什么是4G208

11.9各代次特征的整理209

11.10無線生活的起源210

11.10.13G/4G網卡上網210

11.10.2如何申請移動寬帶的服務211

11.10.3移動網卡的外觀與安裝211

11.11建立無線通信系統(tǒng)的常識212

11.11.1無線電廣播的原理212

11.11.2電視廣播的原理213

11.11.3家庭無線電服務是什么213

11.12網絡規(guī)劃的實例214

11.13網絡的設計216

11.13.1計算機網絡的設計216

11.13.2網絡設計的方法217

11.14計算機網絡的構建221

11.14.1計算機網絡構建工程221

11.14.2網絡部署以后的工作222

常見問題222

課后習題223

第12章無線廣域網224

12.1個人通信服務224

12.1.1個人通信服務簡介225

12.1.2常見的PCS226

12.2尋呼網228

12.3GSM229

12.3.1GSM的架構229

12.3.2GSM網絡的基本特性231

12.3.3GSM提供的服務232

12.3.4GSM的網絡信令機制233

12.3.5GSM的移動性管理234

12.3.6GSM的漫游機制235

12.3.7GSM網絡的管理與應用236

12.3.8GSM構建的實踐237

12.4CDMA2000239

12.5UMTS網絡240

12.6無線數據通信簡介243

12.6.1早期的發(fā)展245

12.6.2分組無線網絡245

12.7蜂窩數字分組數據246

12.8GSM通用分組無線業(yè)務247

12.8.1GPRS網絡的架構248

12.8.2GPRS手機250

12.8.3連上網絡251

12.8.4GPRS的面面觀252

12.9從CDMA來看無線數據通信253

12.10其他無線數據通信系統(tǒng)254

12.11與應用系統(tǒng)相關的協(xié)議255

12.12移動性管理256

12.12.1轉接257

12.12.2漫游管理260

常見問題261

課后習題262

第13章無線局域網263

13.1認識各種與我們切身相關的無線網絡264

13.2IEEE802網絡技術概觀266

13.3802.11網絡的架構268

13.3.1802.11網絡的基本結構269

13.3.2802.11網絡的類型270

13.4802.11網絡的工作方式275

13.4.1802.11的網絡服務275

13.4.2移動性的支持277

13.5無線局域網的應用278

13.5.1應用的分類278

13.5.2Wi-Fi是什么279

13.6802.11WLAN標準的比較280

13.7組成部件281

13.7.1PoE設備281

13.7.2其他常見的附件282

13.8基礎設施設備287

13.8.1無線接入點287

13.8.2無線網橋289

13.8.3無線工作組網橋290

13.8.3無線家庭網關291

13.8.5企業(yè)無線網關292

13.9客戶端設備293

13.9.1薄形卡片293

13.9.2無線網絡的轉換器294

13.9.3支持USB接口的客戶端294

13.9.4傳統(tǒng)的PCI與ISA擴展卡295

13.9.5安裝與設置295

13.10認識Wi-Fi296

13.10.1讓Wi-Fi成為簡易的上網方式297

13.10.2讓Wi-Fi成為安全的網絡通道299

13.10.3移動性的支持300

13.10.4網絡的管理問題301

13.10.5Wi-Fi的商業(yè)模式301

13.10.6認識WISP302

13.10.7企業(yè)對于Wi-Fi的運用302

13.11下一代無線局域網303

13.11.1無線局域網與Wi-Fi的普及303

13.11.2IEEE802.11的發(fā)展經過：回顧與整理303

13.11.3進入下一代無線局域網的關鍵技術304

13.11.4延伸學習306

常見問題306

課后習題306

第14章短距離無線通信307

14.1自組網絡308

14.2紅外線309

14.3藍牙的起源311

14.3.1藍牙協(xié)議棧313

14.3.2藍牙技術的使用與管理318

14.3.3藍牙的市場與未來發(fā)展320

14.4認識ZigBee322

14.5專屬短距離通信323

常見問題323

課后習題324

第15章無線寬帶技術325

15.1從固網的概念談起326

15.2固定式的無線通信技術327

15.2.1本地多點分配業(yè)務327

15.2.2多路多點分配業(yè)務330

15.3無線城域網332

15.4無線寬帶技術簡介333

15.4.1無線寬帶技術的發(fā)展334

15.4.2無線寬帶技術的歷史335

15.4.3無線寬帶的市場與應用336

15.5WiMAX與其他無線寬帶技術的比較337

15.5.1蜂窩系統(tǒng)337

15.5.2Wi-Fi系統(tǒng)337

15.5.3其他相關的技術338

15.6無線寬帶系統(tǒng)與WiMAX面臨的挑戰(zhàn)338

15.6.1商業(yè)發(fā)展上的挑戰(zhàn)338

15.6.2技術發(fā)展上的挑戰(zhàn)338

15.7長期演進338

15.7.14G發(fā)展的關鍵角色340

15.7.2從UMTS到LTE340

15.7.3從LTE到LTE-Advanced341

15.7.4技術的特征341

15.8協(xié)同通信與中繼技術343

15.8.1協(xié)同通信343

15.8.2中繼技術343

常見問題347

課后習題347

第五篇移動與無線通信的應用

第16章移動因特網和移動IP350

16.1因特網的由來與簡介350

16.1.1從網絡到因特網351

16.1.2IP地址與域名352

16.1.3TCP/IP網絡協(xié)議353

16.1.4因特網的架構355

16.2因特網的重要協(xié)議與原理356

16.2.1MAC層上的尋址357

16.2.2較高層上的尋址359

16.3因特網中IP地址的概念361

16.3.1IP地址的分級361

16.3.2IP地址與網絡結構的關系362

16.4因特網ARP協(xié)議簡介363

16.4.1為什么要有ARP363

16.4.2沖突域與廣播域的概念366

16.4.3揭開網絡通信的奧秘366

16.5認識路由機制368

16.5.1路由器的種類368

16.5.2路由器作用的原理368

16.5.3路由機制的穩(wěn)定性369

16.6移動因特網370

16.7移動IP與IPv6373

16.7.1移動IP工作的原理373

16.7.2IPv6對于移動計算的支持375

16.8移動IP的研究發(fā)展376

常見問題376

課后習題376

第17章基于位置的服務與移動商務377

17.1“移動定位”的定義377

17.2位置識別技術379

17.2.1定位技術的種類380

17.2.2移動定位系統(tǒng)的類型383

17.2.3移動定位的標準化386

17.2.4定位技術的應用387

17.3LBS應用的實例388

17.4移動商務388

17.4.1電子商務簡介389

17.4.2移動商務的定義391

17.4.3促成移動商務的技術393

17.4.4無店鋪商戶的概念393

17.4.5支持移動商務應用的網絡架構396

常見問題396

課后習題397

第18章射頻識別技術398

18.1射頻識別技術簡介398

18.1.1RFID的概念399

18.1.2RFID標簽401

18.1.3RFID普及面臨的挑戰(zhàn)403

18.1.4思考RFID的應用方向406

18.1.5增廣見聞407

18.2RFID的應用案例409

18.2.1天津海關引入RFID技術409

18.2.2中國物聯(lián)網RFID優(yōu)秀應用案例410

18.3近距離無線通信411

18.3.1技術特征411

18.3.2技術的應用413

常見問題413

課后習題413

第19章無線通信平臺的軟件開發(fā)技術與安全問題414

19.1無線通信的技術與應用415

19.2無限可能的無線通信416

19.2.1移動和無線計算網絡417

19.2.2無線通信服務418

19.3JINI與無線世界418

19.3.1網絡精靈JINI419

19.3.2無線世界422

19.4無線通信的開發(fā)工具423

19.4.1手機上執(zhí)行的程序要如何開發(fā)424

19.4.2J2ME424

19.4.3WAP與WML425

19.4.4i-mode428

19.4.5其他語言與工具428

19.5以WEP為例介紹無線網絡安全429

19.5.1WEP的基本原理430

19.5.2WEP的運行431

19.5.3WEP的問題435

19.6WPA437

19.6.1加密的作用437

19.6.2無線局域通信加密安全的演進437

19.6.3家用的無線路由器438

19.6.4通信安全后操作系統(tǒng)才會安全440

19.7WTLS440

19.8建立安全的網絡商務環(huán)境440

常見問題441

課后習題441

第20章無線通信未來的發(fā)展（4G及以上）443

20.1從應用的趨勢談起444

20.1.1從短信服務到多媒體短信服務444

20.1.2公共無線局域網444

20.1.3移動虛擬專用網絡445

20.1.4移動家庭與移動生活447

20.2政府對于無線與移動通信的推動447

20.3無線傳感器網絡451

20.3.1傳感器網絡的基本概念451

20.3.2傳感器網絡的架構451

20.3.3傳感器網絡的設計452

20.3.4傳感器網絡的協(xié)議453

20.4無線通信的未來456

20.4.1移動通信的代次交替457

20.4.2什么是MMS459

20.4.3無線版權管理460

20.4.4移動學習460

20.5二維碼461

20.6云計算462

20.6.1云計算的層次化架構464

20.6.2云計算的特性465

20.6.3云生活的想象465

20.7認識物聯(lián)網466

20.7.1物聯(lián)網的定義466

20.7.2物聯(lián)網的應用468

20.7.3與物聯(lián)網一起生活的一天469

20.8軟件定義無線電470

常見問題471

課后習題471

參考文獻472 2100433B