无线传输(Wireless Transmission)是指利用电磁波或其他无形介质(如空气或真空中)在网络节点间传播信号的通信方式。它是传输介质无线部分的深化,不需物理连接,依赖天线发射和接收信号。在OSI模型中,无线传输主要发生在物理层和数据链路层,信号形式可模拟或数字,但现代多为数字调制。

为什么无线传输革命性?它解决了有线传输的布线难题,实现了移动性和扩展性。早在1895年,马可尼的无线电报就开启了先河;如今,全球无线数据流量占互联网80%以上。根据GSMA报告,2025年无线连接设备将超250亿台!无线传输的核心是电磁波:从低频无线电到高频毫米波,频率越高,带宽越大,但穿透力越弱。简单说,它像无线电台的“广播”,但更智能,能双向互动。课堂起点:用手机开启WiFi热点,观察信号强度变化——这就是无线传输的直观演示。
无线传输靠电磁波传播,遵循麦克斯韦方程:波速c = fλ(频率×波长)。低频波(如AM广播,300kHz-3MHz)穿墙强、覆盖广;高频波(如5G毫米波,24-100GHz)数据率高,但易衰减。
信号传输过程:发送端用调制器将基带信号(如语音比特)叠加到载波上,形成射频信号;天线辐射电磁波;接收端天线捕获、解调恢复数据。调制是关键:AM/FM模拟调制简单但噪敏;数字如QPSK(四相相移键控)高效,支持MIMO(多输入多输出)技术,一次传多路信号。
多址接入确保多人共享频谱:FDMA(频分多址)分频道,如2G GSM;TDMA(时分多址)分时隙;CDMA(码分多址)用码区分,3G时代明星;OFDMA(正交频分多址)是4G/5G基石,抗多径衰落。学生实验:用软件如MATLAB模拟OFDM信号,观察子载波如何“并行不干扰”——这能激发对波形的兴趣。
无线传输的主要类型无线传输按范围和应用分类,覆盖短距个人网到广域蜂窝网。
短距无线短距传输适合10米内,如蓝牙(Bluetooth)。它用2.4GHz ISM频段,跳频(FHSS)抗干扰,支持1Mbps速率。蓝牙5.0版扩展至240米,功耗低,主导无线耳机和智能手环。ZigBee则为物联网设计,低功耗网状拓扑,一灯可控多设备。
优势:即插即用,成本低;缺点:易受微波炉干扰。应用:Apple AirPods的无线音频,就是蓝牙的杰作。
中距无线WiFi(IEEE 802.11)是无线局域网之王,用2.4/5/6GHz频段,支持WiFi 6(802.11ax)的9.6Gbps速率。MU-MIMO让路由器同时服务多设备,OFDMA优化小包传输。覆盖50-100米,穿墙中等。
WiFi演进:从1997年的11Mbps到2025年的WiFi 7(BE),带宽翻倍。挑战:邻居信号重叠导致拥塞,用信道扫描避开。课堂趣事:分组建WiFi网,测速对比有线——学生常惊呼“无线竟这么快”!
广域无线蜂窝网络是无线传输的脊梁:2G语音为主,3G上网,4G视频,5G万物互联。5G用Sub-6GHz和毫米波,峰值20Gbps,低时延1ms,支持URLLC(超可靠低时延)。2025年,5G覆盖全球80%人口,驱动自动驾驶。
卫星传输如Starlink,用Ku/Ka波段,低轨卫星群覆盖偏远区,延迟降至20ms。微波点对点用于骨干桥接,视线传播达50km。红外传输短距定向,如TV遥控,安全但限视距。