無線網絡技術作為現代通信的核心，已成為支撐數字社會運轉的基石。本講從網絡技術的基礎概念入手，系統性地闡述無線網絡的演進路徑與技術原理，旨在為后續深入學習奠定堅實的理論基礎。

一、網絡技術基本概念

網絡的核心目標在于實現資源的共享與信息的交換。其基本構成要素包括：節點（如計算機、手機等終端設備）、鏈路（有線或無線傳輸媒介）以及協議（確保通信有序進行的規則集合，如TCP/IP協議族）。網絡按覆蓋范圍可分為局域網（LAN）、城域網（MAN）和廣域網（WAN）。傳統有線網絡（如以太網）依賴物理線路，提供了穩定、高速的連接，但其部署受地理環境限制，靈活性不足。

二、無線網絡的核心優勢與挑戰

無線網絡通過電磁波在自由空間中傳輸數據，徹底擺脫了線纜的束縛，其核心優勢在于移動性與便捷的部署能力。這使得用戶能在覆蓋范圍內自由移動并保持連接，并廣泛應用于移動通信、物聯網、應急通信等場景。無線傳輸也面臨特有挑戰：

1. 開放的信道環境：信號易受干擾、衰減和多徑效應影響，導致傳輸可靠性低于有線介質。
2. 有限的頻譜資源：無線頻譜是不可再生的公共資源，需要高效的管理與復用技術（如頻分、時分、碼分多址）。
3. 安全與隱私問題：廣播特性使得無線信號更易被竊聽和攻擊，需強化加密與認證機制。

三、無線網絡的主要類型與技術演進

根據覆蓋范圍、拓撲結構與技術標準，無線網絡主要分為以下幾類：

1. 無線局域網（WLAN）：以Wi-Fi（IEEE 802.11系列標準）為代表，主要在局部區域（如家庭、辦公室）提供高速接入。其演進從802.11a/b/g到802.11n（MIMO技術）、802.11ac（千兆Wi-Fi），直至如今的Wi-Fi 6（802.11ax），重點提升速率、容量與多用戶并發效率。
2. 無線個域網（WPAN）：覆蓋極短距離（通常10米內），例如藍牙（Bluetooth）和ZigBee技術，主要用于設備間的便捷互聯與低功耗物聯網應用。
3. 蜂窩移動通信網絡：這是覆蓋最廣的公眾無線網絡，其代際演進是無線技術發展的主線：

• 1G：模擬語音通信，標志著移動通信的開端。

• 2G（如GSM）：數字化語音與低速數據（如短信）。

• 3G（如CDMA2000、WCDMA）：支持移動多媒體與基礎互聯網接入。

• 4G LTE：全IP化，實現高速移動寬帶，催生了移動互聯網的繁榮。

• 5G：不僅追求更高的速率（eMBB），更關鍵的是面向海量機器通信（mMTC）和高可靠低時延通信（uRLLC）兩大場景，賦能工業互聯網、自動駕駛等垂直行業。

1. 衛星通信網絡：利用人造地球衛星作為中繼，實現全球范圍尤其偏遠地區的覆蓋，是地面網絡的重要補充。

四、無線網絡的關鍵技術組件

無論何種無線網絡，其運作都依賴于一系列共性技術組件：

• 調制解調技術：將數字信號轉換為適合無線信道傳輸的模擬信號（如QPSK、QAM），反之亦然。
• 多址接入技術：解決多個用戶共享信道的問題，包括FDMA、TDMA、CDMA以及OFDMA（廣泛應用于4G/5G和Wi-Fi 6）。
• 天線技術：從全向天線到智能天線、大規模MIMO，通過波束賦形提升信號質量與頻譜效率。
• 網絡架構：從傳統的集中式控制向扁平化、軟件定義的網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）演進，以提升靈活性與可管理性。

五、與展望

第一講系統回顧了網絡技術的基礎與無線網絡的分類及演進。無線網絡的發展史，是一部不斷克服物理限制、追求更高性能與更豐富應用的歷史。從1G到5G，每一次代際躍遷都深刻改變了社會生產與生活方式。當前，我們正處在5G規模化商用與6G研究啟航的交匯點，未來無線網絡將向著更高速率、更低時延、更廣連接、與人工智能和感知深度融合的方向發展，真正實現萬物智聯。理解這些基礎概念與技術脈絡，是進一步探索無線網絡奧秘的起點。