無線傳感器網(wǎng)絡(luò)IEEE802154-LZY.ppt

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1、《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》講義第五章、通信標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容提要IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)ZigBee標(biāo)準(zhǔn)6LowPan草案主要參考文獻(xiàn)內(nèi)容提要IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)ZigBee標(biāo)準(zhǔn)6LowPan草案主要參考文獻(xiàn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述網(wǎng)絡(luò)組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)協(xié)議棧架構(gòu)功能概述物理層規(guī)范信道分配及調(diào)制方式物理層幀格式物理層功能實(shí)現(xiàn)MAC子層規(guī)范MAC子層的信道訪問方式MAC子層的幀格式MAC子層的功能實(shí)現(xiàn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述網(wǎng)絡(luò)組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)協(xié)議棧架構(gòu)功能概述物理層規(guī)范信道分配及調(diào)制方式物理層幀格式物理層功能實(shí)現(xiàn)MAC子

2、層規(guī)范MAC子層的信道訪問方式MAC子層的幀格式MAC子層的功能實(shí)現(xiàn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)：為在個人操作空間（POS）內(nèi)相互連通的無線設(shè)備提供通信標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.15任務(wù)組TG1：制定IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn)（藍(lán)牙無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)）；中等速率、近距離的WPAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。TG2：制定IEEE802.15.2標(biāo)準(zhǔn)，研究IEEE802.15.1與IEEE802.11（無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）的共存問題TG3：制定IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)，研究高傳輸速率WPAN標(biāo)準(zhǔn)。TG4：制定IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，研究低速WPAN標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)IEEE802

3、.15.4標(biāo)準(zhǔn)的主要特征：實(shí)現(xiàn)20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四種不同的傳輸速率；支持星型和點(diǎn)到點(diǎn)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在網(wǎng)絡(luò)中采取兩種地址方式：16位地址和64位地址。其中16位地址是有協(xié)調(diào)器分配的，64位地址是全球唯一的擴(kuò)展地址；采用可選的時(shí)槽保障（GuaranteedTimeSlots，GTS）機(jī)制；采用帶沖突避免的載波偵聽多路訪問（Carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance，CSMA-CA）的信道訪問機(jī)制；支持ACK機(jī)制以保證可靠傳輸；低功耗機(jī)制；信道能量檢測（EnergyDetection，ED）；鏈路

4、質(zhì)量指示（Linkqualityindication，LQI）；工作在ISM頻段上，其中在2450MHz波段上有16個信道，在915MHz波段上有30個信道，在868MHz上有3個信道；數(shù)據(jù)安全策略。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)：在一個POS內(nèi)使用相同無線信道并通過IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)相互通信的設(shè)備集合。全功能設(shè)備（FFD）和精簡功能設(shè)備（RFD）協(xié)調(diào)器：與RFD相關(guān)聯(lián)的FFD設(shè)備PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：成員身份管理、鏈路信息管理、分組轉(zhuǎn)發(fā)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)所有設(shè)備都與中心設(shè)備PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器持續(xù)供電，其他設(shè)備電池供電適合家庭

5、自動化、個人計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、個人康護(hù)護(hù)理等小范圍的室內(nèi)應(yīng)用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)任何兩個設(shè)備之間都可以通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)管理鏈路狀態(tài)信息、認(rèn)證設(shè)備身份等功能允許多跳路由的方式傳輸數(shù)據(jù)適合于設(shè)備分布范圍廣的應(yīng)用（工業(yè)檢測與控制）點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)基于開放系統(tǒng)互連模型（OSI）每一層都實(shí)現(xiàn)部分通信功能，并向高層提供服務(wù)物理層由射頻收發(fā)器和底層的控制模塊組成數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層為高層訪問物理信道提供點(diǎn)到點(diǎn)通訊的服務(wù)接口特定服務(wù)的聚合子層（SSCS）為IEEE802.15.4的MAC層接入IEEE802.2標(biāo)準(zhǔn)中定義的鏈路控制子層（LLC）子層提供

6、聚合服務(wù)LLC為應(yīng)用層提供鏈路層服務(wù)IEEE802.15.4協(xié)議棧架構(gòu)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)功能概述超幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸模型MAC層幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可靠傳輸機(jī)制低功耗策略數(shù)據(jù)的安全服務(wù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)以超幀為周期組織LR-WPAN內(nèi)設(shè)備間的通訊信標(biāo)幀包含超幀將持續(xù)的時(shí)間以及對這段時(shí)間的分配等信息超幀將時(shí)間劃分為活躍和不活躍兩個部分不活躍階段：設(shè)備進(jìn)入休眠狀態(tài)活躍階段：信標(biāo)幀發(fā)送時(shí)段、競爭訪問時(shí)段和非競爭訪問時(shí)段；劃分為16個等長時(shí)槽CSMA-CA訪問機(jī)制；IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述網(wǎng)絡(luò)組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)協(xié)議棧架構(gòu)功能概

7、述物理層規(guī)范信道分配及調(diào)制方式物理層幀格式物理層功能實(shí)現(xiàn)MAC子層規(guī)范MAC子層的信道訪問方式MAC子層的幀格式MAC子層的功能實(shí)現(xiàn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)信道分配和調(diào)制方式頻段(MHz)擴(kuò)頻參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)片速率(kchip/s)調(diào)制方式比特速率(kb/s)符號速率(ksymbol/s)符號868–868.6300BPSK2020二進(jìn)制902–928600BPSK4040二進(jìn)制868–868.6*400ASK25012.520-bitSPSS902–92