無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第4章 無線個域網(wǎng)

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1、第4章無線個域網(wǎng)內(nèi)容提要4.1概述4.2IEEE802.15標(biāo)準(zhǔn)4.3藍(lán)牙技術(shù)4.4ZigBee技術(shù)4.1概述手機(jī)、PC機(jī)、汽車、音響、電視、微波爐、電冰箱等消費類產(chǎn)品非常普及，人們希望有一種短距離、低成本、小功耗的無線通信方式，實現(xiàn)不同功能單一設(shè)備的互聯(lián)，提供小范圍內(nèi)設(shè)備的自組網(wǎng)機(jī)制，并通過一定的安全接口完成自組小網(wǎng)與廣域大網(wǎng)的互通。無線個人區(qū)域網(wǎng)(WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN，簡稱無線個域網(wǎng))技術(shù)就是一種滿足上述應(yīng)用需求的小范圍無線連接、微小網(wǎng)自主組網(wǎng)的通信技術(shù)。無線個域網(wǎng)技術(shù)藍(lán)牙

2、(BlueTooth)IrDAHomeRFUWBZigbee內(nèi)容提要4.1概述4.2IEEE802.15標(biāo)準(zhǔn)4.3藍(lán)牙技術(shù)4.4ZigBee技術(shù)4.2??IEEE802.15標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15工作組是IEEE針對無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)而成立的，開發(fā)有關(guān)短距離范圍的WPAN標(biāo)準(zhǔn)。4.2.1標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成802.15.1是以既有藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定藍(lán)牙無線通信規(guī)范的一個正式標(biāo)準(zhǔn)。802.15.2工作組目的是要802.11和802.15開發(fā)共存的推薦規(guī)范。802.15.3工作組的興趣在開發(fā)對比于802.11設(shè)備是低成本和低

3、功耗的設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)上。802.15.3a的目標(biāo)是要在使用同樣的MAC層上提供比802.15.3更高的數(shù)據(jù)率802.15.4工作組則開發(fā)了一個非常低成本、非常低功耗的比802.15.1數(shù)據(jù)率要低的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.15協(xié)議體系結(jié)構(gòu)WLAN與WPAN內(nèi)容提要4.1概述4.2IEEE802.15標(biāo)準(zhǔn)4.3藍(lán)牙技術(shù)4.4ZigBee技術(shù)IEEE802.15.1的基礎(chǔ)，源于1994年愛立信公司的一項研究，旨在在移動電話及其附件之間探求一種新的低功耗、低成本的空中接口。1998年5月，4家公司聯(lián)合成立藍(lán)牙特殊利益集團(tuán)(SIG)

4、1999年7月SIG公布藍(lán)牙規(guī)范1.0版1999年12月公布藍(lán)牙規(guī)范1.0b版2001年4月公布1.1版2003年11月公布1.2版本2004年8月公布2.0版本4.3.1藍(lán)牙技術(shù)的誕生與發(fā)展藍(lán)牙技術(shù)優(yōu)點(1)可以隨時隨地用無線接口代替有線電纜連接；(2)具有很強(qiáng)的移植性，可應(yīng)用于多種通信場合，如WAP、GSM(全球移動通信系統(tǒng))、DECT(歐規(guī)數(shù)字無繩通信)等，引入身份識別后可以靈活地實現(xiàn)漫游；(3)低功耗，對人體傷害??；(4)藍(lán)牙集成電路簡單，成本低廉，實現(xiàn)容易，易于推廣。4.3.3藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)文檔構(gòu)成核心規(guī)范(core

5、specifications):描述了從無線電接口到鏈路控制的不同層次藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。概要規(guī)范(profilespecifications):考慮使用藍(lán)牙技術(shù)支持不同的應(yīng)用。每個概要規(guī)范討論在核心規(guī)范中定義的技術(shù)，以實現(xiàn)特定的應(yīng)用模型(UsageModel)。4.3.4藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)核心協(xié)議(coreprotocol)形成五層棧(1)無線電(radio)：確定包括頻率、跳頻的使用、調(diào)制模式和傳輸功率在內(nèi)的空中接口細(xì)節(jié)。(2)基帶(baseband)：考慮一個微微網(wǎng)中的連接建立、尋址、分組格式、計時和功率控制。(

6、3)鏈路管理器協(xié)議(linkmanagerprotocol，LMP)：負(fù)責(zé)在藍(lán)牙設(shè)備和正在運行的鏈路管理之間建立鏈路。包括諸如認(rèn)證、加密及基帶分組大小的控制和協(xié)商等安全因素。(4)邏輯鏈路控制和自適應(yīng)協(xié)議(logicallinkcontrolandadaptationprotocol，L2CAP)：使高層協(xié)議適應(yīng)基帶層。L2CAP提供無連接和面向連接服務(wù)。(5)服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(servicediscoveryprotocol，SDP)：詢問設(shè)備信息、服務(wù)與服務(wù)特征，使得在兩個或多個藍(lán)牙設(shè)備間建立連接成為可能。4.3.5應(yīng)用

7、模型大量應(yīng)用模型定義在藍(lán)牙的概要規(guī)范文檔中。本質(zhì)上，一個應(yīng)用模型是一套實施特定的基于藍(lán)牙的應(yīng)用的協(xié)議。每個概要文件定義了支持一特定應(yīng)用模型的協(xié)議和協(xié)議特性。文件傳輸撥號聯(lián)網(wǎng)LAN接入同步無繩電話或內(nèi)部通信耳機(jī)4.3.7微微網(wǎng)和散布式網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)模式)藍(lán)牙中的基本聯(lián)網(wǎng)單元是一個微微網(wǎng)，它由一臺主設(shè)備和1~7臺活躍的從設(shè)備組成。一個微微網(wǎng)中的設(shè)備也可作為另一個微微網(wǎng)的一部分存在，并在每個微微網(wǎng)中，起從設(shè)備或主設(shè)備功能,這種形式的重疊被稱為散布式網(wǎng)絡(luò)(scatternet)。主/從關(guān)系無線網(wǎng)絡(luò)的配置4.3.8藍(lán)牙規(guī)范的五層核心協(xié)

8、議1.藍(lán)牙無線電規(guī)范2.藍(lán)牙基帶規(guī)范3.藍(lán)牙鏈路管理器規(guī)范4.藍(lán)牙邏輯鏈路控制和自適應(yīng)協(xié)議5.藍(lán)牙服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議1.藍(lán)牙無線電規(guī)范拓?fù)湟粋€邏輯的星形結(jié)構(gòu)中，高達(dá)7條并行鏈路調(diào)制GFSK數(shù)據(jù)速率的峰值/Mb/s1RF帶寬220kHz(-3dB)，1MHz(-20dB)RF波段2.4GHz,ISM波段RF載波23/79載波