短距離無線通信原理

1、短距離無線通信短距離無線通信v隨著數(shù)字通信和計算機技術(shù)的發(fā)展，許多短距離無線通信的要求被提出v目前使用較廣泛的短距無線通信技術(shù)是藍(lán)牙（Bluetooth），無線局域網(wǎng)802.11（Wi-Fi）和紅外數(shù)據(jù)傳輸（IrDA），ZigBee，超寬頻（Ultra WideBand），短距通信（NFC）短距離短距離無線通信特點無線通信特點v短距離無線通信同長距離無線通信有很多的區(qū)別，主要如下:1、短距離無線通信的主要特點為通信距離短，覆蓋距離一般在幾十m或100m（ 200 m）之內(nèi)。覆蓋的范圍響應(yīng)也比較小。2、無線發(fā)射器的發(fā)射功率較低，發(fā)射功率一般小于100 mW。3、自由地連接各種個人便攜式電子設(shè)備、

2、計算機外部設(shè)備和各種家用電氣設(shè)備，實現(xiàn)信息共享和多業(yè)務(wù)的無線傳輸。4、不用申請無線頻道。區(qū)別于無線廣播等長距離無線傳輸。5、高頻操作，工作頻段一般以GHZ為單位。LOGO藍(lán)牙技術(shù)簡介藍(lán)牙技術(shù)簡介目錄目錄藍(lán)牙技術(shù)簡介藍(lán)牙技術(shù)簡介 藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對

3、多點通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 V1.1(1991年)V1.2 V2.1(2004年)V2.2 V3.0(2009年) V4.0(2010年)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展V1.1(1998年): 為最早期版本，傳輸率約在748810kb/s，因是早期設(shè)計，容易受到同頻率之產(chǎn)品所干擾下影響通訊質(zhì)量。V1.2: 748810kb/s 的傳輸率，增加了(改善 Software)抗干擾跳頻功能。V2.1(2004年): 改善了裝置配對流程，短距離的配對方面，具備了在兩個支

4、持藍(lán)牙的手機之間互相進行配對與通訊傳輸?shù)腘FC（Near Field CoMMunication）機制。具備更佳的省電效果。V3.0(2009年): 核心是“Generic Alternate MAC/PHY”(AMP)，這是一種全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對任一任務(wù)動態(tài)地選擇正確射頻。傳輸速率更高，功耗更低。V4.0(2010年): 包括三個子規(guī)范，即傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速藍(lán) 牙和新的藍(lán)牙低功耗技術(shù)。藍(lán)牙 4.0的改進之處主要體現(xiàn)在三個方面，電池續(xù)航時間、節(jié)能和設(shè)備種類上。有效傳輸距離也有所提升，為60M。藍(lán)牙技術(shù)的特點藍(lán)牙技術(shù)的特點 藍(lán)牙是一種短距無線通信的技術(shù)規(guī)范，它最初的目標(biāo)是取代

5、現(xiàn)有的掌上電腦、移動電話等各種數(shù)字設(shè)備上的有線電纜連接。在制定藍(lán)牙規(guī)范之初，就建立了統(tǒng)一全球的目標(biāo)，向全球公開發(fā)布，工作頻段為全球統(tǒng)一開放的2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)（Industrial, Scientific and Medical, ISM）頻段。從目前的應(yīng)用來看，由于藍(lán)牙體積小、功率低，其應(yīng)用已不局限于計算機外設(shè)，幾乎可以被集成到任何數(shù)字設(shè)備之中，特別是那些對數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的移動設(shè)備和便攜設(shè)備。藍(lán)牙技術(shù)的特點可歸納為如下幾點： 藍(lán)牙技術(shù)的特點藍(lán)牙技術(shù)的特點很好的很好的抗干擾抗干擾能力和安全性能力和安全性可建立臨時可建立臨時對等對等連接連接全球范圍全球范圍適用適用同時傳輸同時傳輸

6、語音數(shù)據(jù)語音數(shù)據(jù)近距離通信近距離通信功耗低功耗低體積小體積小藍(lán)藍(lán)牙技術(shù)牙技術(shù)特點特點l藍(lán)牙工作在2.4GHz的ISM頻段，全球大多數(shù)國家ISM頻段的范圍是2.4-2.4835GHz。l藍(lán)牙采用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語音同時傳輸?shù)男诺?。l主設(shè)備是組網(wǎng)連接主動發(fā)起連接請求的藍(lán)牙設(shè)備，幾個藍(lán)牙設(shè)備連接成一個皮網(wǎng)（Piconet）時，其中只有一個主設(shè)備，其余的均為從設(shè)備。l藍(lán)牙采用了跳頻（FrequencyHopping）方式來擴展頻譜，抵抗來自這些設(shè)備的干擾。l提供了認(rèn)證和加密功能，以保證鏈路級的安全。l藍(lán)牙設(shè)備在通信連（Connection）狀態(tài)下

7、，有四種工作模式：激活（Active）模式，呼吸（Sniff）模式保持（Hold）模式，休眠（Park）模式，Active 模式是正常的工作狀態(tài)，另外三種模式是為了節(jié)能所規(guī)定的低功耗模式。 l藍(lán)牙技術(shù)通信距離為10m,可根據(jù)需要擴展至100m，以滿足不同設(shè)備的需要。藍(lán)藍(lán)牙系統(tǒng)的組成牙系統(tǒng)的組成系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成描述了鏈路控制器，實現(xiàn)了基帶協(xié)議和其他的底層連接規(guī)程- 媒體接入控制(MAC)-差錯控制-認(rèn)證與加密鏈路管理器（LM）軟件實現(xiàn)鏈路的建立認(rèn)證及鏈路配置等-通過連接管理協(xié)議（LMP）建立通信聯(lián)系。- LM 利用鏈路控制器（LC）提供的服務(wù)實現(xiàn)上述功能。天線發(fā)射功率符合 FCC 關(guān)于 ISM

8、波段的要求。 -發(fā)射功率：100mW-跳頻速率：1600 跳/秒藍(lán)牙規(guī)范是為個人區(qū)域內(nèi)的無線通信制定的協(xié)議，它包括兩部分： 核心（Core）部分和協(xié)議子集（Profile）部分。協(xié)議棧仍采用分層結(jié)構(gòu)，分別完成數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸,跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸,連接的建立和釋放,鏈路的控制,數(shù)據(jù)的拆裝等功能。藍(lán)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點牙系統(tǒng)的技術(shù)特點-1工作在2.45GHz頻段射頻特性收發(fā)機配置符合IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)48位地址數(shù)據(jù)頻率為1Mbs使用擴頻和跳頻技術(shù)，噪音環(huán)境也能工作工作范圍約10m，可加至100m藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點-2 在1.0B版本的標(biāo)準(zhǔn)中，藍(lán)牙的基帶符號速率為1Mb/s，采用數(shù)

9、據(jù)包的形式按時隙傳送，每時隙0.625ms，不排除將來采用更高的符號速率。藍(lán)牙支持64kb/s的實時語音傳輸和各種速率的數(shù)據(jù)傳輸，語音編碼采用對數(shù)PCM或連續(xù)可變斜率增量調(diào)制（CVSD，Continuos Variable Slope Delta Modulation）。語音和數(shù)據(jù)可單獨或同時傳輸。當(dāng)僅傳輸語音時，藍(lán)牙設(shè)備最多可同時支持3路全雙工的話音通信；當(dāng)語音和數(shù)據(jù)同時傳輸或僅傳輸數(shù)據(jù)時，支持433.9 kb/s 的對稱全雙工通信，或723.2kb/s、57.6 kb/s 的非對稱雙工通信，后者特別適合無線訪問Internet。另外，還采用CRC (Cyclic Redundancy Ch

10、eck)、FEC (Forward Error Correction) 及ARQ (Automatic Repeat Request) 以提高通信的可靠性。TDMATDMA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點-3 Add your title in here跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個跳頻信道（hop channel），在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列（即一定的規(guī)律，技術(shù)上叫做偽隨機碼，就是假的隨機碼）不斷地從一個信道跳到另一個信道，只有收發(fā)雙方是按這個規(guī)律進行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進行干擾；跳頻的瞬時帶寬是很窄的，但通過擴展頻譜技術(shù)使這個窄帶寬成百倍地擴展成寬頻

11、帶，使干擾可能的影響變成很小。 與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。跳頻是藍(lán)牙使用的關(guān)鍵技術(shù)之一。對應(yīng)于單時隙包，藍(lán)牙的跳頻速率為1600跳每秒，對應(yīng)于多時隙包，跳頻速率有所降低；但在建鏈時(包括尋呼和查詢)則提高為3,200跳每秒。使用這樣高的跳頻速率，藍(lán)牙系統(tǒng)具有足夠高的抗干擾能力。使用調(diào)頻技術(shù)使用調(diào)頻技術(shù)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點-4 Add your title in here 根據(jù)網(wǎng)路的概念提供點對點和點對多點的無線鏈接。在任意一個有效通信范圍內(nèi)，所有設(shè)備的地位都是平等的。首先提出通信要求的設(shè)備稱為主設(shè)備(Master)，被

12、動進行通信的設(shè)備稱為從設(shè)備(Slave)。利用TDMA，一個Master最多可同時與7個Slave進行通信并和多個Slave（最多可超過200個）保持同步但不通信。一個Master和一個以上的Slave構(gòu)成的網(wǎng)路稱為藍(lán)牙的主從網(wǎng)路(Piconet)。若兩個以上的Piconet之間存在著設(shè)備間的通信，則構(gòu)成了藍(lán)牙的分散網(wǎng)路(Scatternet)?；禩DMA原理和藍(lán)牙設(shè)備的平等性，任一藍(lán)牙設(shè)備在Piconet和Scatternet中，既可作Master，又可作Slave，還可同時既是Master又是Slave。因此，在藍(lán)牙中沒有基站的概念。另外，所有設(shè)備都是可移動的。藍(lán)牙設(shè)備的組網(wǎng)藍(lán)牙設(shè)備的組

13、網(wǎng)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點-5 Add your title in here 藍(lán)牙的基本出發(fā)點是可使其設(shè)備能夠在全球范圍內(nèi)應(yīng)用於任意的小范圍通信。任一藍(lán)牙設(shè)備，都可根據(jù)IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)得到一個唯一的48-bit的BD_ADDR，它是一個公開的地址碼，可以通過人工或自動進行查詢。在BD_ADDR基礎(chǔ)上，使用一些性能良好的演算法可獲得各種保密和安全碼，從而保證了設(shè)備識別碼(ID，Identification)在全球的唯一性，以及通信過程中設(shè)備的鑒權(quán)和通信的安全保密。全球范圍內(nèi)的工作全球范圍內(nèi)的工作藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點-6 和許多通信系統(tǒng)一樣，藍(lán)牙的通信協(xié)議采用層次結(jié)

14、構(gòu)。其底層為各類應(yīng)用所通用，高層則視具體應(yīng)用而有所不同，大體上分為計算機背景和非計算機背景兩種方式，前者通過主機控制接口(HCI，Host Control Interface)實現(xiàn)高、低層的聯(lián)接，后者則可不用HCI。這種層次結(jié)構(gòu)使其設(shè)備具有最大可能的通用性和靈活性。根據(jù)通信協(xié)議，各種藍(lán)牙設(shè)備無論在任何地方，都可以通過人工或自動查詢來發(fā)現(xiàn)其它藍(lán)牙設(shè)備，從而構(gòu)成Piconet或Scatternet ，實現(xiàn)系統(tǒng)提供的各種功能。軟件的層次結(jié)構(gòu)軟件的層次結(jié)構(gòu)藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成1）主設(shè)備與從設(shè)備 主動提出通信要求的設(shè)備是主設(shè)備，被動進行通信的設(shè)備為從設(shè)備。1臺主設(shè)備最多可同時與7臺從設(shè)備進行通信

15、，并可以和多達(dá)256個從設(shè)備保持同步但不通信。1臺從設(shè)備與另1臺從設(shè)備通信的唯一途徑是通過主設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。藍(lán)牙系統(tǒng)提供點對點連接方式（即：藍(lán)牙中僅有兩點）或一點多址連接方式。在一點多址連接方式中，信道是分在幾個藍(lán)牙單元中。分在同一信道中的兩個或兩個以上的單元形成一個微網(wǎng)（ Piconet）。藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成2）微網(wǎng)與擴散網(wǎng) 1臺主設(shè)備和1臺以上從設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為微網(wǎng)（皮克網(wǎng)）（Piconet）。一個藍(lán)牙單元作為微網(wǎng)的主單元，其余的可作為從單元看待。在一個微網(wǎng)中最多可有七個活動從單元。另外，更多的從單元被鎖定在休眠狀態(tài)中。這些處于休眠狀態(tài)的從單元在該信道中不能被激活，但對主單元來講它們

16、仍由主單元同步。無論對激活或休眠狀態(tài)來講，信道訪問都由主單元控制。a）單個從設(shè)備構(gòu)成的微網(wǎng)(點對點)；b）多個從設(shè)備構(gòu)成的微網(wǎng)（點對多點）；c）多個微網(wǎng)構(gòu)成的擴散網(wǎng)藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 具有重疊復(fù)蓋域的微網(wǎng)之間存在設(shè)備間的通信，形成一個擴散網(wǎng)絡(luò)（ Scatternet）結(jié)構(gòu)。每個微網(wǎng)只能具有一個單獨主單元，然而從單元可分享基于時分多址的不同微網(wǎng)。另外，在一個微網(wǎng)中主單元可視為另一個微網(wǎng)的從單元。且各微網(wǎng)間不再是以時間或頻率同步，各微網(wǎng)有自己的跳頻信道。 藍(lán)牙擴散網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖網(wǎng)絡(luò)連接的構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)連接的構(gòu)成3）對等網(wǎng)絡(luò)Ad-hoc 藍(lán)牙設(shè)備在規(guī)定的范圍內(nèi)和規(guī)定的數(shù)量限制下，可以自動建立相互之

17、間的聯(lián)系，而不需要一個接入點或者服務(wù)器，由于這種網(wǎng)絡(luò)是由某些藍(lán)牙設(shè)備臨時構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，所以Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)又稱臨時網(wǎng)。由于網(wǎng)絡(luò)中的每臺設(shè)備在物理上都是完全相同的，因此又稱為對等網(wǎng)。 網(wǎng)絡(luò)連接的建立網(wǎng)絡(luò)連接的建立 藍(lán)牙系統(tǒng)有三種主要狀態(tài)：待機狀態(tài)，連接狀態(tài)和節(jié)能狀態(tài)。從待機狀態(tài)向連接狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中，有7個子狀態(tài)：尋呼、尋呼掃描、查詢、查詢掃描、主響應(yīng)、從相應(yīng)、查詢相應(yīng)。藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用l電子付帳系統(tǒng)，賓館接待處的電子登記服務(wù)等。l家庭和辦公室自動化、家庭娛樂、電子商務(wù)、工業(yè)控制、智能化建筑物等。l數(shù)字照相機、數(shù)字?jǐn)z像機等。l無線鍵盤、鼠標(biāo)等。l以便攜式計算機和掌上計算機為代表。各種電

18、話系統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用 應(yīng)用面多應(yīng)用面多 前景廣闊前景廣闊數(shù)字手機、家庭及辦公室電話、小型PBX等電話系統(tǒng)等。無線電纜無線辦公包數(shù)字電子設(shè)備電子商務(wù)辦公自動化家庭娛樂等藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)802.11（Wi-Fi）目錄目錄WI-FI技術(shù)技術(shù)vWi-Fi全稱Wireless Fidelity，又稱802.11b標(biāo)準(zhǔn)，它是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。可以將個人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接。v隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE 8

19、02.11 這個標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作Wi-Fi。802.11標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)系列v802.11規(guī)范了無線局域網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)存取控制 (Medium Access Control ； MAC)層及實體 (Physical ；PHY)層。目前802.11中制訂了三種介質(zhì)的實體，為了未來技術(shù)的擴充性，也都提供了多重速率 (Mulitiple Rates)的功能。v （1）2.4GHz Direct Sequence Spread Spectrum速率1Mbps時用DBPSK調(diào)變 (Difference By Phase Shift Keying)速率2Mbps時用DQPSK調(diào)變 (Difference Quart

20、er Phase Shift Keying)接收敏感度 80dbm用長度11的Barker碼當(dāng)展頻PN碼v （2）2.4GHz Frequency Hopping Spread Spectrum速率1Mbps時用 2-level GFSK調(diào)變，接收敏感度 80dbm,速率2Mbps時用4-level GFSK調(diào)變，接收敏感度 75dbm,每秒跳2.5個 hopsHopping Sequence在歐美有22組，在日本有4組v （3）Diffused IR速率1Mbps時用16ppm調(diào)變，接收敏感度2 10-5mW/平方公分速率2Mbps時用4ppm調(diào)變，接收敏感度8 10-5mW/平方公分波長8

21、02.11802.11協(xié)議發(fā)展歷程協(xié)議發(fā)展歷程IEEE推出的第一代WLAN標(biāo)準(zhǔn) 2.4G頻段傳輸速率1M11b 2.4G頻段，傳輸速率提高到5.5M和11M 11a 5.8G頻段傳輸速率提高到54M傳輸速率提高到54M 2.4G頻段 兼容11b2.4G頻段和5.8G頻段傳輸速率提高到300M兼容11a/11b/11g6G以下頻段和60G頻段傳輸速率不小于1Gbit/s協(xié)議正在制定和完善之中標(biāo)準(zhǔn)號IEEE802.11bIEEE802.11aIEEE802.11gIEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時間1999年年9月月1999年年9月月2003年年6月月2009年年9月月工作頻率范圍2.42.4835

22、GHz5.1505.350GHz5.4755.725GHz5.7255.850GHz2.42.4835GHz2.42.4835GHz5.1505.850GHz非重疊信道數(shù)324315物理速率（Mbps）115454600實際吞吐量（Mbps）62424100以上以上頻寬20MHz20MHz20MHz20MHz/40MHz調(diào)制方式CCK/DSSSOFDMCCK/DSSS/OFDMMIMO-OFDM/DSSS/CCK兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/b/g/n基礎(chǔ)設(shè)施無線基礎(chǔ)設(shè)施無線Lan一個或多個無線主機一個或多個無線主機一個一個AP：Access Point，

23、接入點，接入點，也就是基站。也就是基站。無線主機借助無線主機借助AP與外界通信與外界通信AP之間利用之間利用Hub/Switch /Router互連互連1.最小構(gòu)件：基本服務(wù)集BSSu一個一個BSS可以是孤立的，也可可以是孤立的，也可以通過其以通過其AP連接到一個分配系連接到一個分配系統(tǒng)統(tǒng)DS，然后再連接到另一個，然后再連接到另一個BSS，這樣就構(gòu)成了一個，這樣就構(gòu)成了一個ESS。2.服務(wù)集標(biāo)識符SSIDu管理員安裝管理員安裝AP時為該時為該AP分配分配的一個不超過的一個不超過32字節(jié)的服務(wù)集字節(jié)的服務(wù)集標(biāo)識符標(biāo)識符。集中式拓?fù)?02.11的兩種模式的兩種模式3.擴展服務(wù)集ESS（extend

24、edserviceset)ESS是指由多個是指由多個AP以及連接它們的分配以及連接它們的分配系統(tǒng)系統(tǒng)DS組成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，所有的組成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，所有的AP共享一個共享一個ESSID，一個，一個ESS中可以包含中可以包含多個多個BSS。4.分配系統(tǒng)DS(DistributionSystem)DS用于用于BSS互聯(lián)的邏輯組成單元，由它提供無線站點在互聯(lián)的邏輯組成單元，由它提供無線站點在BSS之間漫游的分配服務(wù)之間漫游的分配服務(wù) 。DS的作用是使的作用是使ESS對上層表現(xiàn)得就像一個對上層表現(xiàn)得就像一個BSS一樣。一樣。DS通常是指以太網(wǎng)，點對點鏈路或者其他無線網(wǎng)絡(luò)。通常是指以太網(wǎng)，點對點鏈路或者其

25、他無線網(wǎng)絡(luò)。自組織無線自組織無線Lan分布式對等拓?fù)鋖在沒有預(yù)先存在的基礎(chǔ)通信設(shè)施的環(huán)境下，各個在沒有預(yù)先存在的基礎(chǔ)通信設(shè)施的環(huán)境下，各個無線節(jié)點彼此直接進行通信無線節(jié)點彼此直接進行通信l網(wǎng)絡(luò)中沒有接入網(wǎng)絡(luò)中沒有接入AP設(shè)備設(shè)備l構(gòu)成一種獨立的構(gòu)成一種獨立的BSS，IBSSl也稱為自組織（也稱為自組織（Ad Hoc)模式模式Wi-Fi技術(shù)的特點：技術(shù)的特點：l無線電波的覆蓋范圍廣（半徑可達(dá)100m)l速度快可靠性高 (最高帶寬為11mbps)l健康安全（發(fā)射功率不超過100毫瓦） l組建方法簡單 （不需要布線）優(yōu)點：優(yōu)點：缺點：缺點：無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對上層業(yè)務(wù)不開放工作在2.4GHz的IMS 頻段

26、，容易受干擾覆蓋范圍有限安全性有待提高缺乏完善的QoS與商業(yè)模式ZigBee技術(shù)技術(shù)目錄目錄 Zigbee是是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。技術(shù)。 其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。數(shù)據(jù)速率、低成本。 主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。各種設(shè)備。 簡而言之，簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近就是一種便宜的，低功耗的

27、近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。 工業(yè)自動化和家庭智能化對無線數(shù)據(jù)通信的需求越工業(yè)自動化和家庭智能化對無線數(shù)據(jù)通信的需求越來越強烈，而藍(lán)牙技術(shù)對于這一領(lǐng)域顯然有一定的來越強烈，而藍(lán)牙技術(shù)對于這一領(lǐng)域顯然有一定的局限。局限。 2002年年,zigbee Alliance成立。成立。 Zigbee協(xié)議在協(xié)議在2003年正式問世。年正式問世。 2004年年,zigbee V1.0誕生。誕生。 2006年年,推出推出zigbee 2006,比較完善。比較完善。 2007年底年底,zigbee PRO推出。推出。 ZigBee堆棧是在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上建立的，從下往上依次

28、是物理層，MAC層，網(wǎng)絡(luò)/安全層，應(yīng)用支持子層，應(yīng)用層。 物理層物理層MAC層層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層安全層安全層應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用支持子層應(yīng)用支持子層ZigBee聯(lián)盟聯(lián)盟IEEE 802.15.4用戶用戶硬件實現(xiàn)硬件實現(xiàn)ZigBee平臺通信棧平臺通信棧應(yīng)用層應(yīng)用層物理層MAC層網(wǎng)絡(luò)/安全層支持/應(yīng)用層作用：作用：作用：作用：作用：作用：作用：作用：物理層是協(xié)議的最底層，承付著和外界直接作用的任務(wù)。主要目的：控制RF收發(fā)器工作。負(fù)責(zé)設(shè)備間無線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護和結(jié)束確認(rèn)模式的數(shù)據(jù)傳送和接收。建立新網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)的傳輸。對數(shù)據(jù)進行加密，保證數(shù)據(jù)的完整性。應(yīng)用支持層根據(jù)服務(wù)和需求使多個器件之間進行通信。應(yīng)用

29、層主要根據(jù)具體應(yīng)用由用戶開發(fā)。數(shù)據(jù)傳輸速率低：數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒-250KB/秒，專注于低傳輸應(yīng)用功耗低：功耗低：在低功耗待機模式下，兩節(jié)普通5號電池可使用6-24個月成本低：成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65000個設(shè)備時延短：時延短：典型搜索設(shè)備時延為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設(shè)備信道接入時延為15ms。網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強，通信可靠網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強，通信可靠數(shù)據(jù)安全：數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密算法（美國新加密算法，是目前最好的文本加密算法

30、之一），各個應(yīng)用可靈活確定其安全屬性工作頻段靈活：工作頻段靈活：使用頻段為2.4GHz、868MHz（歐洲）和915MHz（美國），均為免執(zhí)照（免費）的頻段超寬帶無線通信技術(shù)超寬帶無線通信技術(shù)目錄目錄超寬帶的定義超寬帶的定義20%500() 2HLHLHLfforffMHzffUltra-Wideband (UWB) Wireless Communication UWB是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國FCC對UWB的規(guī)定為：在3.110.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬超寬

31、帶的特點超寬帶的特點1、共存性能好 超寬帶技術(shù)可以與現(xiàn)有的其他通信系統(tǒng)共享頻譜。超寬帶通信使用的頻譜范圍從3.1GHz到10.6GHz，頻譜寬度高達(dá)7.5GHz，通過發(fā)射功率的限制，避免了對其他通信系統(tǒng)的干擾。從上圖 中可以看到，超寬帶信號的最高輻射功率為-41.3dBm，這僅僅相當(dāng)于一臺個人計算機的輻射。這樣在很低的功率譜密度下共享頻譜的方式，在頻譜資源非常緊張的今天具有極其重要的意義，這也是超寬帶興起和發(fā)展的主要原因之一.超寬帶的特點超寬帶的特點2、信道容量大，傳輸速率高 香農(nóng)信道容量公式超寬帶信號占有數(shù)百兆赫茲（MHz）甚至幾吉赫茲（GHz）帶寬，理論上可以提供極高的信道容量，達(dá)到Gbp

32、s以上的傳輸速率，或者在很低的信噪比下，以一定的傳輸速率實現(xiàn)可靠傳輸。假定一個超寬帶信號使用7GHz帶寬，當(dāng)信噪比S/N低至-10dB時，超寬帶可以提供的信道容量為C=7Glog2（1+0.1） 0.963Gbps，接近1Gbps。數(shù)據(jù)表明，超寬帶的空間通信容量是現(xiàn)有的通信系統(tǒng)（如：無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙等）的10-1000倍以上。2log (1) ( / )SCWb sN超寬帶的特點超寬帶的特點3、低成本，低功耗脈沖超寬帶是最早采用的一種傳輸方式，它不需要載波，而是利用極短的脈沖傳輸信息，因此，在發(fā)射端脈沖超寬帶不需要功放和混頻器，接收端也不需要中頻處理，大大降低了收發(fā)機的硬件實現(xiàn)復(fù)雜性和成本。同

33、時，為了避免對現(xiàn)有通信系統(tǒng)的干擾，超寬帶信號發(fā)射功率很低，簡單的收發(fā)設(shè)備以及低功率，使得脈沖超寬帶系統(tǒng)的功耗非常低，可以使用電池長時間供電。超寬帶的特點超寬帶的特點4、信號衰減小，穿透能力強 正弦載波在自由空間的衰減與距離平方成反比，在密集多徑情況下，信號的功率衰減更是與距離的3-4次方成反比。脈沖超寬帶信號為定向窄脈沖，不需要載波，具有較強的方向性，在相同的功率下，比正弦電磁波的衰減更小。同時基帶窄脈沖信號包含的低頻部分的長波具有較強的穿透能力，能夠穿透多種材料，使其可以應(yīng)用于成像、檢測、監(jiān)視和測量等領(lǐng)域。超寬帶的特點超寬帶的特點5、定位精度高 由于脈沖超寬帶具有較強的穿透能力，因此可以用于

34、各種環(huán)境下的測距和定位。系統(tǒng)的定位精度與信號的頻譜寬度直接相關(guān)，頻譜越寬，時間分辨率越高。脈沖超寬帶發(fā)射極短的基帶窄脈沖信號具有很高的定位精度，其帶寬通常在數(shù)GHz，所以理論上其定位精度可達(dá)厘米量級。研究表明，與GPS全球定位系統(tǒng)相比，超寬帶技術(shù)具有更高的定位精度。技術(shù)技術(shù)GPS BluetoothIEEE802.11 UWB 定位精度定位精度 5-20m3m3m15cm超寬帶的特點超寬帶的特點6、保密和安全性能好超寬帶信號的功率譜密度非常小，淹沒在環(huán)境噪聲和其他信號中，同時又具有極寬的帶寬，很難被基于頻譜搜索的偵測設(shè)備檢測到。同時超寬帶系統(tǒng)可以采用多種擴頻多址方式，包括：跳時擴頻、跳頻擴頻、直接序列擴頻等，在接收端必須采用與發(fā)射端一致的擴頻碼才能正確的解調(diào)數(shù)據(jù)，這使得使非合法用戶很難獲取合法用戶的傳輸信息，系統(tǒng)的安全性和保密性非常高。短短距通信（距通信（NFC）技術(shù)技術(shù)目錄目錄 技技術(shù)規(guī)格術(shù)規(guī)格 頻段：頻段： 13.56MHZ通訊距離：通訊距離： 約約10厘米厘米 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格： 符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO18092、 ISO21481 標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)， 兼容現(xiàn)有非接觸智能卡兼容現(xiàn)有非接觸智能卡ISO14443標(biāo)