第11-12講+無(wú)線個(gè)域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)

個(gè)域網(wǎng)(PersonalAreaNetwork,PAN)是為人們?cè)趥€(gè)人工作空間實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)的技術(shù)，通常在1～10m距離內(nèi)。無(wú)線個(gè)域網(wǎng)的目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)這種互聯(lián)，并且提供更靈活、更具移動(dòng)性及更自由的連接以擺脫電纜的束縛。WPAN不同于WLAN，無(wú)論在工作范圍還是目前的數(shù)據(jù)容量或WLAN服務(wù)種類，都不能取代以太網(wǎng)類型的本地網(wǎng)。WPN關(guān)注的是個(gè)人的信息和連接需求，包括將數(shù)據(jù)從臺(tái)式電腦同步到便攜式設(shè)備，便攜式設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，以及為便攜式設(shè)備提供Internet連接等。實(shí)現(xiàn)WPAN在技術(shù)上不像WLAN那么復(fù)雜。通常能夠快速建立連接，而且對(duì)特定配置的要求很少甚至沒(méi)有要求。第10章WPAN標(biāo)準(zhǔn)10.1前言10.2藍(lán)牙(IEEE802.15.1)10.3無(wú)線USB10.4ZigBee(IEEE802.15.4)10.5IrDA10.6近場(chǎng)通信10.7本章小結(jié)10.1前言用來(lái)連接日益增多的各種個(gè)人設(shè)備的纜線會(huì)使連接中斷、會(huì)破損或丟失，這些都會(huì)妨礙個(gè)人產(chǎn)品的工作。如何消除這些影響已成為發(fā)展個(gè)域網(wǎng)的主要?jiǎng)恿?，?0世紀(jì)90年代末以來(lái)很多工作組和其他組織都致力于個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的研究。在IEEE內(nèi)部，成立于1999年3月的802.15工作組致力于提供支持具有互操作的低復(fù)雜度、低功耗的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的研究，這些設(shè)備能夠隨身攜帶或者安置在個(gè)人工作場(chǎng)所(PersonalOperatingSpace,POS)，個(gè)人工作場(chǎng)所是指一個(gè)活動(dòng)或靜止的人周?chē)?0m范圍內(nèi)。下表描述了由IEEE802.15工作組開(kāi)發(fā)的WPAN標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.15WPAN標(biāo)準(zhǔn)和任務(wù)組

10.2藍(lán)牙(IEEE802.15.1)10.2.1起源及其主要特征10.2.2協(xié)議棧10.2.3藍(lán)牙無(wú)線通信10.2.4基帶層10.2.5高層協(xié)議10.2.6藍(lán)牙的實(shí)際應(yīng)用10.2.7藍(lán)牙的發(fā)展現(xiàn)狀和展望10.2.1起源及其主要特征對(duì)移動(dòng)電話及其附件間無(wú)線連接的研究由愛(ài)立信公司在1994年開(kāi)始的，但是直到四年后，由愛(ài)立信、IBM、諾基亞和東芝等公司成立藍(lán)牙特殊利益集團(tuán)(SpecialInterestGroup,SIG)后，這種概念才開(kāi)始不僅應(yīng)用于移動(dòng)電話，而且也開(kāi)始用于PC和其他設(shè)備的連接。1999年，IEEE802.15工作組成立，其任務(wù)是開(kāi)發(fā)WPAN標(biāo)準(zhǔn)，之后，藍(lán)牙SIG成為唯一響應(yīng)802.15的組織，藍(lán)牙和IEEE802.15.1不久后成了同一個(gè)概念。自從2000年藍(lán)牙無(wú)線耳機(jī)問(wèn)市，其價(jià)格和功耗都大大地降低后。藍(lán)牙已成為很多移動(dòng)電話和PDA的普遍附加特性。藍(lán)牙1.1版本是PAN標(biāo)準(zhǔn)：它工作于2.4GHzISM頻段物理層數(shù)據(jù)速率達(dá)到1Mbps具有有效的非對(duì)稱的721/56kbps的傳輸速率或432kbps的全雙工通信。2004年11月份發(fā)布了藍(lán)牙2.0版本：該版本引入了增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率(EDR)，使得物理層數(shù)據(jù)速率達(dá)到1、2或3Mbps。在一個(gè)微微網(wǎng)中，藍(lán)牙PAN最多可支持8個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，其中一個(gè)作為主設(shè)備，其他七個(gè)設(shè)備作為從設(shè)備。因?yàn)橐粋€(gè)藍(lán)牙設(shè)備既可以成為一個(gè)微微網(wǎng)中的主設(shè)備又可以成為另一個(gè)主設(shè)備的從設(shè)備，因此微微網(wǎng)可以通過(guò)共享公共的設(shè)備鏈接形成分散式網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)設(shè)備管理微微網(wǎng)的720kbps容量，而一個(gè)分散式網(wǎng)絡(luò)因?yàn)橛啥鄠€(gè)主控設(shè)備控制可以達(dá)到更高的分布式數(shù)據(jù)容量。藍(lán)牙系統(tǒng)中的皮可網(wǎng)和擴(kuò)散網(wǎng)MMSSPSSSSSP皮可網(wǎng)2擴(kuò)散網(wǎng)皮可網(wǎng)1M——主設(shè)備S——從設(shè)備P——擱置的設(shè)備主要藍(lán)牙框架

10.2.2協(xié)議棧應(yīng)用藍(lán)牙主機(jī)協(xié)議棧（軟件）邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）主機(jī)控制器接口（HCI）主機(jī)控制器接口固件（HCI）鏈路管理協(xié)議（LMP）基帶/鏈路控制（LC）藍(lán)牙無(wú)線電（PHY）音頻藍(lán)牙主機(jī)控制器（固件和硬件）10.2.3藍(lán)牙無(wú)線通信在物理層：藍(lán)牙技術(shù)使用IEEE802.15.1無(wú)線頻率802.15.1中規(guī)定了每秒跳1600次的跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)，在2.40～2.48GHzISM頻段之間有79個(gè)信道。跳頻模式由主設(shè)備的48比特MAC地址控制。在一些國(guó)家，為了遵守本國(guó)的使用規(guī)定，跳頻模式減少到只覆蓋23個(gè)信道。

藍(lán)牙RF發(fā)射功率級(jí)別

對(duì)于第1級(jí)設(shè)備：必須強(qiáng)制性的要求其具有功率控制能力（第2，3級(jí)功率控制則是可選的）為了降低干擾，要求發(fā)射設(shè)備具有動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率的能力。這同時(shí)也有助于降低功耗，增加便攜設(shè)備的電池壽命。功率控制：是通過(guò)接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)實(shí)現(xiàn)的RSSI判別接收信號(hào)是否在定義的“黃金接收功率范圍”內(nèi)，該范圍一般是6～20dB，高于接收機(jī)的靈敏度基準(zhǔn)。如果接收功率在這個(gè)范圍以外，接收機(jī)發(fā)送鏈路管理協(xié)議(LMP)指令給發(fā)射機(jī)，使其調(diào)整發(fā)射功率。10.2.4基帶層在藍(lán)牙協(xié)議棧（參見(jiàn)圖10.2）中，藍(lán)牙基帶層：在物理層之上管理物理信道和鏈路：包括藍(lán)牙設(shè)備的發(fā)現(xiàn)鏈路連接與管理功率控制。藍(lán)牙基帶定義了13種分組類型：其中4種：專門(mén)用做傳輸高質(zhì)量的語(yǔ)音和語(yǔ)音+數(shù)據(jù)。每個(gè)分組包括：一個(gè)68～72比特的接入碼：接入碼用在藍(lán)牙設(shè)備發(fā)現(xiàn)期間以及接入到微微網(wǎng)時(shí)。一個(gè)54比特的分組頭：分組頭攜帶了從設(shè)備的地址以及分組的確認(rèn)、編號(hào)和檢錯(cuò)等信息。最高2745比特的有效載荷。10.2.4基帶層通過(guò)查詢程序和尋呼程序，基帶控制設(shè)備發(fā)現(xiàn)過(guò)程。查詢程序：能使得藍(lán)牙設(shè)備發(fā)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的其他設(shè)備，并判斷它們的地址和時(shí)鐘偏移量；尋呼程序：使得主從設(shè)備之間建立連接，并將從設(shè)備的時(shí)鐘與主設(shè)備同步。一旦建立連接，藍(lán)牙設(shè)備將處于以下四種狀態(tài)中的一種（表10.4給出了簡(jiǎn)要描述）：激活呼吸保持及休眠（為了降低功耗）。表10.4藍(lán)牙連接狀態(tài)10.2.5高層協(xié)議鏈路管理器協(xié)議主機(jī)控制接口邏輯鏈路控制與適配協(xié)議(L2CAP)RFCOMMSDP

鏈路管理器協(xié)議鏈路管理器協(xié)議(LMP)：用來(lái)建立和管理基帶連接，包括：鏈路配置認(rèn)證功率管理功能。這些功能：通過(guò)兩個(gè)已配對(duì)設(shè)備的鏈路管理器之間交換協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)來(lái)實(shí)現(xiàn)。協(xié)議數(shù)據(jù)單元包括：配對(duì)控制、認(rèn)證、初始化呼吸、保持和休眠模式、功率增加或降低請(qǐng)求，首選的分組編碼的選擇以及優(yōu)化的數(shù)據(jù)吞吐量的大小。

主機(jī)控制接口主機(jī)控制接口(HostControllerInterface,HCI):為鏈路管理器和基帶層提供了統(tǒng)一的命令接口，允許在兩個(gè)硬件之間劃分協(xié)議棧:例如:一個(gè)處理器主機(jī)高層軟件和一個(gè)藍(lán)牙模塊。主設(shè)備:執(zhí)行高層協(xié)議軟件的功能；藍(lán)牙模塊:主要是完成LMP、基帶層及物理層的功能。這兩部分通過(guò)主機(jī)控制器傳輸層連接，可以是UART、RS232或USB接口。

邏輯鏈路控制與適配協(xié)議(L2CAP)邏輯鏈路控制與適配協(xié)議:能夠產(chǎn)生高層協(xié)議與基帶協(xié)議之間的邏輯連接;它給信道的每個(gè)端點(diǎn)分配信道標(biāo)識(shí)符(ChannelIdentifier,CID)。L2CAP也為高層協(xié)議管理數(shù)據(jù)的分段與重組，高層協(xié)議數(shù)據(jù)包要大于341字節(jié)的基帶最大傳輸單元(MTU)。連接建立的過(guò)程包括:設(shè)備之間期望的QoS信息交換。L2CAP監(jiān)控資源的使用來(lái)確保達(dá)到QoS要求。RFCOMM藍(lán)牙RFCOMM協(xié)議:基于ETSITS07.10標(biāo)準(zhǔn)的子集，在L2CAP協(xié)議層之上為電纜替代應(yīng)用提供串口仿真。RFCOMM將串行的比特流組裝成字節(jié)和數(shù)據(jù)分組，提供可靠的排序的串行比特流傳輸;使用請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送(RTS/CTS)和數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置準(zhǔn)備就緒(DataTerminalReady/DataSetReady,DTR/DSR)控制信號(hào)。應(yīng)用到RFCOMM中的ETSI的標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)修改:是基于信譽(yù)的流量控制機(jī)制。該機(jī)制：限制幀的傳輸速率來(lái)保證接收設(shè)備的輸入緩沖區(qū)不會(huì)溢出。如果一個(gè)連接的信譽(yù)計(jì)數(shù)到0，RFCOMM將停止并等待直到它從接收設(shè)備中得到更多的信譽(yù)量，表明輸入緩沖區(qū)能夠接收數(shù)據(jù)。SDP服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP，servicediscoveryprotocol)：在微微網(wǎng)中用來(lái)發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備中的可用服務(wù)，并確定這些可用服務(wù)的屬性。服務(wù)發(fā)現(xiàn)：可以通過(guò)請(qǐng)求/響應(yīng)模式來(lái)完成。一個(gè)應(yīng)用在特定的L2CAP連接上，針對(duì)可用的服務(wù)發(fā)出協(xié)議數(shù)據(jù)單元請(qǐng)求信息；然后等待目標(biāo)設(shè)備的響應(yīng)。服務(wù)發(fā)現(xiàn)：可以針對(duì)特定要求的服務(wù)通過(guò)搜索、請(qǐng)求信息來(lái)實(shí)現(xiàn)；也可以針對(duì)所有的可用服務(wù)中通過(guò)瀏覽、請(qǐng)求信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。10.2.6藍(lán)牙的實(shí)際應(yīng)用藍(lán)牙微微網(wǎng)的建立：是通過(guò)設(shè)備發(fā)現(xiàn)過(guò)程和主設(shè)備與被發(fā)現(xiàn)的從設(shè)備的配對(duì)實(shí)現(xiàn)。不斷的重復(fù)上述過(guò)程，可以建立含有7個(gè)激活的從設(shè)備的藍(lán)牙PAN，在休眠狀態(tài)下可以有255個(gè)從設(shè)備可保持與微微網(wǎng)的連接。在配對(duì)過(guò)程中，從設(shè)備會(huì)收到一個(gè)跳頻同步數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包基于主設(shè)備的48比特MAC地址，目的是讓從設(shè)備遵循這種跳頻模式。一旦這種低等級(jí)的連接形成，那么主設(shè)備將會(huì)建立起服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)連接：用來(lái)確定采用哪個(gè)應(yīng)用模型與從設(shè)備建立連接。而后LMP協(xié)議：依據(jù)特定服務(wù)要求來(lái)配置鏈路。藍(lán)牙PAN（微微網(wǎng)）和相關(guān)應(yīng)用模型的實(shí)例

如果上面的例子中的移動(dòng)電話和藍(lán)牙耳機(jī)建立了配對(duì)：它將在另外一個(gè)微微網(wǎng)中成為主設(shè)備，如此這般就形成了散射網(wǎng)。這個(gè)移動(dòng)電話在這兩個(gè)微微網(wǎng)中將會(huì)時(shí)間共享。第一個(gè)微微網(wǎng)中，由主設(shè)備為其分配時(shí)隙；在第二個(gè)微微網(wǎng)中，移動(dòng)電話輪流為藍(lán)牙耳機(jī)和其他的配對(duì)設(shè)備分配時(shí)隙。因?yàn)樵趦蓚€(gè)微微網(wǎng)中，跳頻模式由不同的主設(shè)備的MAC地址決定，因此它們不能相互協(xié)調(diào)工作，當(dāng)選擇同一個(gè)頻率時(shí)還會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的碰撞。但這種情況并不經(jīng)常發(fā)生（統(tǒng)計(jì)表明，每79×79=6241個(gè)數(shù)據(jù)包才發(fā)生一次），因此它對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量并沒(méi)有實(shí)際意義的影響。下面通過(guò)一個(gè)應(yīng)用實(shí)例來(lái)理解藍(lán)牙在實(shí)際中的應(yīng)用，給出從開(kāi)始建鏈到不同的應(yīng)用等一步一步的工作過(guò)程，理解這些步驟對(duì)于實(shí)際工作是非常有用的。(1)藍(lán)牙同步PDA應(yīng)用模式：PDA同步

(2)PDA通過(guò)藍(lán)牙與Internet的連接應(yīng)用模式：PDA與Internet的連接(3)藍(lán)牙移動(dòng)電話撥號(hào)上網(wǎng)應(yīng)用模式：通過(guò)藍(lán)牙移動(dòng)電話撥號(hào)上網(wǎng)

10.2.7藍(lán)牙的發(fā)展現(xiàn)狀和展望在與其他基于PAN標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線USB和UWB等較高的數(shù)據(jù)速率競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，藍(lán)牙的FHSS物理層規(guī)范限制了藍(lán)牙的應(yīng)用范圍。在藍(lán)牙2.0中的數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)達(dá)到了3Mbps，但是隨著兩個(gè)設(shè)備之間所傳輸數(shù)據(jù)容量的不斷增加，用戶期望得到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。在2005年5月，藍(lán)牙SIG聲明，正與UWB開(kāi)發(fā)者們協(xié)作增強(qiáng)藍(lán)牙的功能，以達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率來(lái)適應(yīng)需要高傳輸速率的應(yīng)用：如在PAN內(nèi)與便攜式設(shè)備傳輸數(shù)字視頻信號(hào)。這個(gè)發(fā)展的目的是要加強(qiáng)藍(lán)牙品牌的效應(yīng)。藍(lán)牙品牌被認(rèn)為具有市場(chǎng)實(shí)力，但從消費(fèi)者的觀點(diǎn)看，后向兼容還是非常昂貴的，因?yàn)閁WB和目前的2.4GHzFHSS物理層是不能互操作的。10.2.7藍(lán)牙的發(fā)展現(xiàn)狀和展望——續(xù)V3.0(2009年):核心是“GenericAlternateMAC/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(duì)任一任務(wù)動(dòng)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(gè)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(jìn)之處主要體現(xiàn)在：電池續(xù)航時(shí)間和節(jié)能：使用標(biāo)準(zhǔn)紐扣電池可運(yùn)行一年乃至數(shù)年有效傳輸距離：最大范圍可超過(guò)100米。健壯性：所有數(shù)據(jù)包都使用24-bitCRC校驗(yàn)，確保最大程度抵御干擾。安全：使用AES-128CCM加密算法進(jìn)行數(shù)據(jù)包加密和認(rèn)證。延遲：最短可在3毫秒內(nèi)完成連接設(shè)置并開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。10.3無(wú)線USB10.3.1起源和主要特征10.3.2協(xié)議棧10.3.3WUSB無(wú)線技術(shù)10.3.4媒體接入控制層10.3.5無(wú)線USB信道10.3.6無(wú)線USB的應(yīng)用10.3.7現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展10.3.1起源和主要特征無(wú)線USB：是USB實(shí)現(xiàn)者論壇推動(dòng)的結(jié)果，目的是為了將已經(jīng)很成功的有線USB接口推進(jìn)到無(wú)線領(lǐng)域。無(wú)線USB設(shè)計(jì)的核心：保持與有線USB之間強(qiáng)大的連接功能。為了促進(jìn)無(wú)線USB的發(fā)展，無(wú)線USB推廣組于2004年2月成立，目標(biāo)是：將USB的簡(jiǎn)單易用、兼容性好以及低成本的原理應(yīng)用到高速的無(wú)線技術(shù)。使得無(wú)線USB(WirelessUSB,WUSB)能在WPAN中處于領(lǐng)先地位。該技術(shù)發(fā)展的資本：USB強(qiáng)大的工業(yè)支持和品牌效應(yīng)。無(wú)線USB設(shè)計(jì)目標(biāo)WUSB（無(wú)線USB）規(guī)范的1.0版本在2005年5月發(fā)行：使用超寬帶(UWB)無(wú)線通信技術(shù)，使物理層數(shù)據(jù)速率達(dá)到了480Mbps（3m內(nèi)）；3-10米內(nèi)110Mb/s功耗低；傳輸范圍可達(dá)10m。這使得無(wú)線UWB可用來(lái)：向多媒體消費(fèi)者電子設(shè)備傳輸較好的視頻數(shù)據(jù)；提供與PC外圍設(shè)備和其他移動(dòng)設(shè)備之間的高速連接。WUSB設(shè)備：通過(guò)基于媒體接入?yún)f(xié)議的主機(jī)安排TDMA方式共享帶寬。使用集線器和星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)主機(jī)支持最多127個(gè)設(shè)備；與有線USB一樣，需要設(shè)計(jì)出系統(tǒng)軟件來(lái)處理任何時(shí)候設(shè)備與主機(jī)之間的連接或斷開(kāi)?！半p重”身份的設(shè)備：同樣能夠被定義啟用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。10.3.2協(xié)議棧無(wú)線USB協(xié)議棧的基礎(chǔ)：是由MBOA-SIG開(kāi)發(fā)的PHY層和MAC層規(guī)范。自從2005年3月MBOA-SIG和WiMedia聯(lián)盟合并以后，這些規(guī)范被最后確定，并由WiMedia-MBOA聯(lián)盟繼續(xù)發(fā)展。無(wú)線USB協(xié)議棧

介質(zhì)訪問(wèn)控制器（UWBMAC）無(wú)線USB驅(qū)動(dòng)主機(jī)控制器接口IP網(wǎng)絡(luò)無(wú)線1394其他在USB無(wú)線電上運(yùn)行的技術(shù)匯聚層應(yīng)用超寬帶無(wú)線電（UWBPHY）UWB無(wú)線電平臺(tái)介質(zhì)訪問(wèn)控制器（UWBMAC）無(wú)線USB驅(qū)動(dòng)主機(jī)控制器接口IP網(wǎng)絡(luò)無(wú)線1394其他在USB無(wú)線電上運(yùn)行的技術(shù)匯聚層應(yīng)用超寬帶無(wú)線電（UWBPHY）UWB無(wú)線電平臺(tái)10.3.3WUSB無(wú)線技術(shù)WUSB物理層：應(yīng)用了MB-OFDM聯(lián)盟(MBOA)的UWB無(wú)線技術(shù)，工作在3.1～10.06GHz的頻段上。支持無(wú)線USB設(shè)備上強(qiáng)制使用的53.5Mbps,106.7Mbps和200Mbps數(shù)據(jù)速率；附加的高達(dá)480Mbps的數(shù)據(jù)速率在設(shè)備上是可選項(xiàng)，而在主機(jī)上是強(qiáng)制使用的。支持所有的無(wú)線USB設(shè)備:強(qiáng)制使用的1～3頻段（信道1，如圖10.4），支持可選的其他頻段組。必須支持每個(gè)頻段組的所有時(shí)頻碼(TFC)。10.3.3WUSB無(wú)線技術(shù)信道2信道4信道5信道3頻段頻段頻段頻段頻段頻段頻段頻段頻段頻段頻段頻段頻段頻段信道1528MHz寬帶無(wú)線USBMBOA頻段10.3.4媒體接入控制層WiMediaMAC關(guān)鍵設(shè)計(jì)特性

在下圖所示的超幀結(jié)構(gòu)中定義了MAC層時(shí)隙。每65ms的超幀被劃分成256個(gè)媒體接入時(shí)隙(MediaAccessSlot,MAS)，每個(gè)時(shí)隙持續(xù)256s。每個(gè)超幀中的前導(dǎo)MAS作為信標(biāo)期:在信標(biāo)期:設(shè)備根據(jù)他們的能力和資源請(qǐng)求和主機(jī)交換信息。在信標(biāo)期:設(shè)備可以使用分配預(yù)留協(xié)議(DistributedReservationProtocol,DRP),預(yù)留一個(gè)或多個(gè)媒體接入時(shí)隙。使得應(yīng)用時(shí)可以保證與數(shù)據(jù)流同步的媒體接入。65ms超幀N-1超幀N超幀N+1信標(biāo)期間介質(zhì)訪問(wèn)時(shí)隙（MAS）256微秒WiMediaMAC層的超幀結(jié)構(gòu)10.3.5無(wú)線USB信道WUSB規(guī)范:定義了無(wú)線USB信道的超幀結(jié)構(gòu);定義了超幀結(jié)構(gòu)中相關(guān)的MAS預(yù)留;控制機(jī)制中建立的方法。無(wú)線USB信道的產(chǎn)生方法：主機(jī)通過(guò)DRP預(yù)留媒體接入時(shí)間的時(shí)隙。這樣的時(shí)隙可以被集群中的所有設(shè)備用來(lái)通信。主機(jī)使用一個(gè)被稱為微調(diào)度管理指令(Micro-ScheduledManagementCommand,MMC)的控制包序列來(lái)控制信道，MMC在預(yù)留的媒體接入時(shí)隙中發(fā)送。這些命令用來(lái)為集群中主機(jī)和設(shè)備之間的通信，動(dòng)態(tài)地規(guī)劃及控制信道時(shí)間。10.3.5無(wú)線USB信道MMC（微調(diào)度管理指令）：是一個(gè)包含集群ID的廣播數(shù)據(jù)包，使得設(shè)備能夠識(shí)別其所屬集群的控制包。每一個(gè)MMC規(guī)定了直到下一個(gè)MMC時(shí)，預(yù)留時(shí)間的微調(diào)度信道時(shí)間分配(MS-CTA)的分類。在前一個(gè)MMC規(guī)定的每個(gè)MS-CTA的指導(dǎo)和應(yīng)用下，這些分配可以用來(lái)在集群中進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。超幀N-1超幀N超幀N+1DRP信息預(yù)留的MAS下一個(gè)MMC下一個(gè)MMC下一個(gè)MMC處理組1處理組3處理組2圖10.6MAC層超幀中的無(wú)線USB信道表10.11無(wú)線USB設(shè)備類型

受主機(jī)引導(dǎo)的信標(biāo)設(shè)備要具備以下性能：1.捕獲集群外設(shè)備發(fā)送的控制協(xié)議信息；能夠檢查覆蓋范圍外的WimediaMAC設(shè)備是否出現(xiàn)。2.能通過(guò)WUSB信道將信息傳回主機(jī)。

受主機(jī)引導(dǎo)的信標(biāo)設(shè)備要具備這些性能，必須支持以下三個(gè)功能：1.數(shù)據(jù)包計(jì)數(shù)功能：在信標(biāo)周期內(nèi)，通過(guò)周期地計(jì)算數(shù)據(jù)包數(shù)目，主機(jī)能夠確認(rèn)一個(gè)受引導(dǎo)的信標(biāo)設(shè)備是否有隱藏鄰點(diǎn)。2.數(shù)據(jù)包捕獲功能：通過(guò)捕獲隱藏鄰點(diǎn)的信標(biāo)，主機(jī)可以確認(rèn)DPR預(yù)留，如果需要,它會(huì)調(diào)整自己的預(yù)留。3.數(shù)據(jù)包傳輸功能：在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)提供適當(dāng)?shù)男艠?biāo)數(shù)據(jù)和引導(dǎo)受引導(dǎo)信標(biāo)，主機(jī)可以通知當(dāng)前的隱藏鄰點(diǎn)和集群中附近設(shè)備的DPR預(yù)留。這些控制機(jī)制同時(shí)也能確保多個(gè)無(wú)線USB集群能夠在空間上以最小的干擾交疊。10.3.6無(wú)線USB的應(yīng)用無(wú)線USB的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)：就是它應(yīng)該保持有線USB“即插即用”的快捷方便的功能。無(wú)線概念中的“開(kāi)機(jī)即用”。要求無(wú)線USB設(shè)備在第一次使用時(shí)，能夠自動(dòng)地安裝驅(qū)動(dòng)和安全特性，同時(shí)能夠以最小的用戶輸入認(rèn)證來(lái)識(shí)別并和其他設(shè)備連接。無(wú)線USB的功能：使用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能讓一個(gè)主機(jī)可以控制多達(dá)127個(gè)終端設(shè)備；允許具有雙重角色設(shè)備(DualRoleDevice,DRD)的功能，即同時(shí)具有主機(jī)和設(shè)備的功能。10.3.6無(wú)線USB的應(yīng)用無(wú)線USB的功能：允許同時(shí)具有主機(jī)和設(shè)備的功能。這就使得兩個(gè)雙重角色設(shè)備可以通過(guò)簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)方式連接，每一個(gè)作為主機(jī)角色的設(shè)備通過(guò)公用的MAC層信道來(lái)管理單獨(dú)的無(wú)線USB信道（稱之為默認(rèn)反向鏈接）。DRD還可以作為設(shè)備角色連接到一個(gè)或多個(gè)無(wú)線USB信道，同時(shí)作為主機(jī)角色為其他設(shè)備提供無(wú)線USB信道。例如，無(wú)線USB打印機(jī)對(duì)于筆記本電腦來(lái)說(shuō)是設(shè)備，對(duì)于數(shù)碼相機(jī)來(lái)說(shuō)是主機(jī)。10.3.7現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展盡管無(wú)線USB還處于發(fā)展的初始階段，但是，無(wú)線USB很可能很快成為PC外圍設(shè)備以及其他消費(fèi)電子設(shè)備的無(wú)線連接標(biāo)準(zhǔn)。打印機(jī)，掃描機(jī),外接硬盤(pán)和數(shù)碼相機(jī)等等，都將沒(méi)有任何的電線直接連接到你電腦上。未來(lái)最好的選擇：藍(lán)牙與WUSB聯(lián)袂實(shí)現(xiàn)完美的UWB連接：藍(lán)牙可以用作高速（如：文件傳輸）及低速（如：耳機(jī)至手機(jī)的語(yǔ)音信道）傳輸?shù)膽?yīng)用接口。此外，它還可以用于控制與網(wǎng)絡(luò)維護(hù)任務(wù)。實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)淖畹讓?underlyinglayer)是WUSB/UWB組合物理層。利用WUSB作為實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，根據(jù)PAN傳輸?shù)膶?duì)端設(shè)備具有的功能，高速數(shù)據(jù)傳輸可以由WUSB處理。

10.4ZigBee(IEEE802.15.4)10.4.1起源和主要特征10.4.2協(xié)議棧10.4.3ZigBeePHY層10.4.4媒體接入和鏈路控制層10.4.5ZigBee的實(shí)際應(yīng)用10.4.6現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展10.4.1起源和主要特征ZigBee(IEEE802.15.4)：是基于處理遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制以及傳感器網(wǎng)絡(luò)需求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee主要用于傳輸?shù)蛿?shù)據(jù)速率的通信：傳輸速率最高為250kbps。工作范圍：30m左右；具有超低的功率損耗：它的目標(biāo)是提供設(shè)備控制信道，而不像無(wú)線USB技術(shù)是以高速率數(shù)據(jù)流信道為目的。ZigBee網(wǎng)絡(luò)所需功率：一般只相當(dāng)于藍(lán)牙PAN功率的1%，所以電池壽命可長(zhǎng)達(dá)數(shù)月到數(shù)年。

為了實(shí)現(xiàn)超低功率損耗，采取了以下的一些具體步驟：減少包括報(bào)頭（地址和其他的頭部信息）在內(nèi)的傳輸數(shù)據(jù)量；減少收發(fā)機(jī)的任務(wù)周期，包括斷電和睡眠模式中的功率管理機(jī)制。ZigBee定義了兩種設(shè)備：一種是完全功能設(shè)備：它實(shí)現(xiàn)全部的協(xié)議棧，能夠與節(jié)點(diǎn)同步，具備控制器的功能，能與任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的任意類型的設(shè)備相連；另一種是簡(jiǎn)化功能的設(shè)備：它實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的協(xié)議集，在簡(jiǎn)單的連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中（星形或點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)）只能作為端節(jié)點(diǎn)從FFD發(fā)送/接收信息。ZigBee技術(shù)非常適合于無(wú)線監(jiān)控和控制應(yīng)用：目標(biāo)成本（1～5美元）非常低：例如，個(gè)人住宅和商業(yè)樓的自動(dòng)化（智能家居）以及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制。在家庭應(yīng)用中，ZigBee可以用來(lái)建立家庭網(wǎng)絡(luò)(HomeAreaNetwork,HAN)，允許在單個(gè)控制單元的命令下用擴(kuò)散的非協(xié)調(diào)遠(yuǎn)程控制器去控制多個(gè)設(shè)備。10.4.2協(xié)議棧圖10.7ZigBee協(xié)議棧概要ZigBee應(yīng)用框架應(yīng)用支持層（APS）APS安全管理器信息格式端點(diǎn)多路復(fù)用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層（NWK）NWK安全管理器NWK消息代理路由管理器網(wǎng)絡(luò)管理器邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制網(wǎng)絡(luò)/安全層的主要作用：建立新網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)的傳輸。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保證數(shù)據(jù)的完整性。支持/應(yīng)用層的主要作用：根據(jù)服務(wù)和需求使多個(gè)器件之間進(jìn)行通信。主要根據(jù)具體應(yīng)用由用戶開(kāi)發(fā)。邏輯網(wǎng)絡(luò)控制、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用層：都為實(shí)時(shí)要求高的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化措施有：設(shè)備喚醒速度快；Zigbee的響應(yīng)速度較快,網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)間短，一般分別在15ms和30ms的范圍內(nèi)。相比較,藍(lán)牙需要3～10s、WiFi需要3s。網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)、關(guān)聯(lián)、斷開(kāi)關(guān)聯(lián)、設(shè)備地址的分配、網(wǎng)絡(luò)安全、幀路由等一般工作。網(wǎng)絡(luò)層可以支持多重的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖10.8所示。通過(guò)使用ZigBee路由器，網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到64000個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)請(qǐng)求－響應(yīng)算法達(dá)到高效路由，而不是通過(guò)路由表。星形連接ZibBee協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)鏈接ZibBee路由器ZibBee端設(shè)備圖10.8支持ZigBee的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZibBee端設(shè)備與藍(lán)牙相似，在協(xié)議棧的頂層，Zigbee應(yīng)用層應(yīng)用模型定義為支持特定的應(yīng)用模式。例如，照明應(yīng)用模型包括：表示光線等級(jí)和覆蓋范圍的傳感器負(fù)載控制器的開(kāi)關(guān)和變暗。10.4.3ZigBeePHY層表10.12IEEE802.15.4的無(wú)線頻段和數(shù)據(jù)速率2.4GHzISM頻段中的16個(gè)非重疊信道允許16個(gè)PAN同時(shí)工作。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ZigBee的物理信道

10.4.4媒體接入和鏈路控制層媒體接入和鏈路控制層的主要作用：負(fù)責(zé)設(shè)備間無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和結(jié)束；接入方式分兩種：基于競(jìng)爭(zhēng)的：CSMA/CA無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的：由PAN協(xié)調(diào)器按TDMA分配時(shí)隙確認(rèn)模式的數(shù)據(jù)傳送和接收；收不到確認(rèn)，會(huì)重傳。10.4.4媒體接入和鏈路控制層表10.13ZigBee設(shè)備類型10.4.5ZigBee的實(shí)際應(yīng)用表10.14ZigBee的應(yīng)用領(lǐng)域ZigBee應(yīng)用實(shí)例基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線三表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)采用MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。每幢單元樓設(shè)置一個(gè)ZigBee遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)；一個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)ZigBee中心節(jié)點(diǎn)ZigBee中心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS/CDMA或ADSL上傳到集抄中心10.4.6現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展ZigBee：是傳感器網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)中的一種。ZigBee的優(yōu)勢(shì)：基于IEEE標(biāo)準(zhǔn)；廣泛的工業(yè)聯(lián)盟，保證了它在大量產(chǎn)品中的互操作性。ZigBee聯(lián)盟未來(lái)發(fā)展目標(biāo)中包括了ZigBee2.0規(guī)范，該規(guī)范基于目前由IEEE802.15TGa開(kāi)發(fā)的增強(qiáng)的低數(shù)據(jù)速率規(guī)范。這個(gè)工作小組致力于基于802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的可選物理層規(guī)范，目標(biāo)是1m或者更好的定位精確度、更高的數(shù)據(jù)吞吐量、超低的功率、更遠(yuǎn)的范圍以及更低成本。10.4.6現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展——續(xù)目前，ZigBee的開(kāi)發(fā)以大廈自動(dòng)化設(shè)備、產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域?yàn)槟繕?biāo)。尤其在自動(dòng)儀表領(lǐng)域，ZigBee擁有很高的關(guān)注度。但在家電市場(chǎng)，由于競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)較多，ZigBee得以普及的可能性很低，發(fā)展前景難以預(yù)料。10.5IrDA10.5.1起源和主要特征10.5.2協(xié)議棧10.5.3IrDA物理層10.5.4數(shù)據(jù)鏈接層10.5.5IrDA可選協(xié)議棧10.5.6IrDA的實(shí)際應(yīng)用10.5.7IrDA的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展10.5.1起源和主要特征

紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)(IrDA)：作為一個(gè)非盈利組織機(jī)構(gòu)成立于1993年，其目標(biāo)是通過(guò)發(fā)展和支持一些保證硬件和軟件協(xié)同工作的標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)促進(jìn)PC與其他設(shè)備之間的紅外線通信鏈路的使用。IrDA：一種低成本、低功耗的串行數(shù)據(jù)連接標(biāo)準(zhǔn)；支持半雙工、點(diǎn)到點(diǎn)的連接；覆蓋范圍至少1m；數(shù)據(jù)速率最大達(dá)115kbps（SIR和標(biāo)準(zhǔn)功率模式）。在2.4GHz頻段，IrDA的工作波長(zhǎng)只有1m，而藍(lán)牙的工作波長(zhǎng)則為12.5cm。與射頻發(fā)射機(jī)全方位覆蓋不同的是，IrDA點(diǎn)到點(diǎn)的連接模式要求：Ir收發(fā)機(jī)的校準(zhǔn)要在±30度的范圍內(nèi)，以便接收機(jī)能在要求的最小功率密度啟動(dòng)（參見(jiàn)圖10.10）。這種物理的要求：使得IrDA非常適合一些應(yīng)用，如安全的簡(jiǎn)單對(duì)象交換；但是也不適合一些其他的應(yīng)用，如Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)、支持音頻或電話的耳機(jī)。圖10.10IrDA設(shè)備校準(zhǔn)IrDA端口IrDA設(shè)備半角15°可以；角度未對(duì)準(zhǔn)，但在波束內(nèi)不可以；角度未對(duì)準(zhǔn)，但在波束外10.5.2協(xié)議棧IrDA棧：支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路的初始化、關(guān)閉、連接啟動(dòng)、斷開(kāi)連接。設(shè)備地址發(fā)現(xiàn)和沖突解決、數(shù)據(jù)速率協(xié)商以及信息交換。312物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層鏈路管理協(xié)議（IrLMP）鏈路接入?yún)f(xié)議（IrLAP）物理層（IrPHY）圖10.11IrDA強(qiáng)制協(xié)議棧和OSI模型10.5.3IrDA物理層IrDA紅外物理規(guī)范(IrPHY)包括紅外光束的許多方面：波長(zhǎng)：規(guī)定紅外線波長(zhǎng)為0.85～0.90m；這種波長(zhǎng)的光發(fā)射二極管和光學(xué)的檢測(cè)器容易制造而且成本低。最大最小功率等級(jí)；發(fā)光功率mW/sr（毫瓦每弧度），同時(shí)規(guī)定了兩種功率模式：在低功耗模式中，鏈路距離可以達(dá)到0.2m，最大功率強(qiáng)度可以達(dá)到28.2mW/sr；在標(biāo)準(zhǔn)模式中，鏈路距離可以達(dá)到1m，最大功率強(qiáng)度可以達(dá)到500mW/sr。光束角度；光學(xué)組件的物理配置。表10.16IrDA數(shù)據(jù)率和調(diào)制方法時(shí)鐘16×比特速率數(shù)據(jù)比特（NRZ）差分歸零制（RZI）比特期間7關(guān)3開(kāi)6關(guān)16時(shí)鐘周期/比特期間圖10.12IR短脈沖（SIRRZI調(diào)制）10.5.4數(shù)據(jù)鏈接層IrDA的兩個(gè)強(qiáng)制協(xié)議：鏈接接入?yún)f(xié)議(IrLAP)：IrLAP建立了設(shè)備到設(shè)備的連接；用于在一定范圍內(nèi)控制設(shè)備發(fā)現(xiàn)和設(shè)備尋址。關(guān)于設(shè)備發(fā)現(xiàn)，是設(shè)備隨機(jī)的選擇和交換32位的IrLAP地址。IrLAP連接中的設(shè)備擁有主從關(guān)系，主設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)送命令幀、初始化連接以及傳輸、組織和控制數(shù)據(jù)流，包括處理數(shù)據(jù)鏈路的錯(cuò)誤。建立最佳的公共數(shù)據(jù)傳輸速率。鏈接管理協(xié)議(IrLMP)：將IrLAP建立的鏈接中的服務(wù)和應(yīng)用多元化；IrLMP還用于解決：當(dāng)發(fā)現(xiàn)一臺(tái)新的設(shè)備要求同樣的IrLAP地址時(shí)的地址沖突。10.5.5IrDA可選協(xié)議棧信息訪問(wèn)服務(wù)（LM-IAS）微傳輸協(xié)議（Tiny-TP）Ir鏈路管理協(xié)議（IrLMP）Ir鏈路訪問(wèn)協(xié)議（IrLAP）物理層（IrPHY）圖10.13IrDA可選協(xié)議棧Tiny-TP（微傳輸協(xié)議）是中間協(xié)議層，提供簡(jiǎn)單的傳輸協(xié)議來(lái)控制IrLMP連接上的流量。它同時(shí)還提供了分割-重組服務(wù)，來(lái)阻止由于有限的設(shè)備緩沖空間而導(dǎo)致的死鎖情況。紅外線電纜替代(IrCOMM)：可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的串行（并行）端口連接，應(yīng)用于像打印這類的服務(wù)。IrOBEX：是一種可選擇的應(yīng)用層協(xié)議，用來(lái)使應(yīng)用能夠交換大量的專用數(shù)據(jù)對(duì)象，如文件、電子商務(wù)卡片和數(shù)字圖像。它定義任何文件轉(zhuǎn)換為一般對(duì)象；提供工具,使得這些對(duì)象在鏈路的接收端可以被正確識(shí)別和處理。IrOBEX:扮演類似因特網(wǎng)協(xié)議中超文本傳輸協(xié)議(HypertextTransferProtocol,HTTP)的角色。通過(guò)仿真低級(jí)別的包括TCP/IP在內(nèi)的以太網(wǎng)連接，IrLAN允許設(shè)備接入局域網(wǎng)。10.5.6IrDA的實(shí)際應(yīng)用IrDA是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該技術(shù)提供了一種簡(jiǎn)單而又安全的方法，用于個(gè)人計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備之間的文件傳輸，并且一些應(yīng)用緊密相關(guān)：如PDA和筆記本電腦的同步、商務(wù)卡和移動(dòng)電話的數(shù)據(jù)交換等。10.5.7IrDA的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展用戶要求：在設(shè)備之間傳輸壓縮的視頻文件，能在不到10秒鐘的時(shí)間內(nèi)傳輸播放1小時(shí)（100～200MB）的MPEG2（MovingPicturesExpertsGroup，動(dòng)態(tài)圖像專家組）。消費(fèi)者能使用移動(dòng)電話從街上的自動(dòng)機(jī)器上下載視頻內(nèi)容。2003年以來(lái)，IrDAIrBurst和超快IR(UltraFastIR,UFIR)特別興趣小組都致力于下一代IrDA規(guī)范的研究：IrDAIrBurst的目標(biāo)是數(shù)據(jù)速率：達(dá)到100Mbps；UFIR的目標(biāo)是數(shù)據(jù)速率：達(dá)到500Mbps。突破目前1m的傳輸范圍的限制，增加IrDA有效的覆蓋范圍。這就使得“移動(dòng)電話可以作為數(shù)字錢(qián)包使用”的應(yīng)用模式能夠在室外使用，能夠應(yīng)用在例如汽車(chē)高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)。10.6近場(chǎng)通信10.6.1起源和主要特征10.6.2NFC物理層10.6.3協(xié)議棧10.6.4NFC的實(shí)際應(yīng)用10.6.5NFC的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展10.6.1起源和主要特征近場(chǎng)通信(NFC)：是一個(gè)超短范圍的無(wú)線通信技術(shù)。它是用磁場(chǎng)感應(yīng)使得兩個(gè)物理上接觸的，或者是在幾厘米范圍內(nèi)的設(shè)備能互相通信。目標(biāo)：通過(guò)自動(dòng)連接和配置實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)的連接。由于距離非常短，NFC設(shè)備之間的通信只需要極低的電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度，完全低于正常的噪聲發(fā)射門(mén)限，因此它對(duì)于使用的頻帶不受授權(quán)限制。

10.6.1起源和主要特征NFC和標(biāo)準(zhǔn)RF無(wú)線通信的本質(zhì)區(qū)別在于：RF信號(hào)：是在收發(fā)設(shè)備之間傳送的。近場(chǎng)通信：是基于兩個(gè)設(shè)備之間的直接磁場(chǎng)或者電場(chǎng)的耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而不是通過(guò)無(wú)線電波在自由空間的傳播。ECMA340標(biāo)準(zhǔn)：由ECMA共同組織在2004年12月采用，定義了NFC的通信模式，該模式使用工作在13.56MHz中心頻率的感應(yīng)耦合設(shè)備。10.6.2NFC物理層ECMA340規(guī)定:磁場(chǎng)感應(yīng)接口工作在13.56MHz;數(shù)據(jù)速率為106kbps、212kbps和424kbps，它與飛利浦公司的MIFARE?和索尼公司的FeliCa非接觸式智能卡接口相兼容。遠(yuǎn)場(chǎng)RF通信中:測(cè)量傳輸功率和接收判決門(mén)限使用dBm；NFC測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)：用安培/米(A/m)表示。表10.17ECMA340NFC磁場(chǎng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)ECMA340標(biāo)準(zhǔn)定義了兩種通信模式，主動(dòng)式和被動(dòng)式。在主動(dòng)模式中，通信是由起始設(shè)備（發(fā)起者）產(chǎn)生的RF場(chǎng)發(fā)起的，目標(biāo)設(shè)備（目標(biāo)）也產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制RF場(chǎng)來(lái)響應(yīng)發(fā)起者的命令。表10.18列出了主動(dòng)模式的調(diào)制方式及比特編碼方案。表10.18ECMA340主動(dòng)模式的調(diào)制和比特編碼方案在被動(dòng)模式中（表10.19）：發(fā)起者通過(guò)RF場(chǎng)開(kāi)始通信，但是目標(biāo)設(shè)備通過(guò)負(fù)載調(diào)制（而不是產(chǎn)生電磁場(chǎng)）進(jìn)行響應(yīng)。負(fù)載調(diào)制（如4.8.4節(jié)所述），發(fā)起設(shè)備的RF場(chǎng)施加到目標(biāo)設(shè)備從而調(diào)制其負(fù)載，這將在初始載波頻率(13.56MHz)兩旁產(chǎn)生邊頻，從而能夠被檢測(cè)。表10.19ECMA340被動(dòng)模式調(diào)制和比特編碼方法10.6.3協(xié)議棧因?yàn)镹FC沒(méi)有提供OSI模型中全部的網(wǎng)絡(luò)特性，因此協(xié)議棧很有限，只有一個(gè)簡(jiǎn)單傳輸協(xié)議，它定義了：NFC鏈路的激活；數(shù)據(jù)交換；解除激活。單個(gè)發(fā)起設(shè)備可以和多個(gè)目標(biāo)設(shè)備相互作用，每個(gè)目標(biāo)設(shè)備在設(shè)備選擇進(jìn)程的開(kāi)始階段產(chǎn)生一個(gè)40比特的ID。發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備ID的過(guò)程包括一個(gè)解決沖突的進(jìn)程。當(dāng)多個(gè)目標(biāo)設(shè)備在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)響應(yīng)時(shí)，就可能會(huì)產(chǎn)生沖突，特別是在被動(dòng)模式中（參見(jiàn)圖10.14）。數(shù)據(jù)比特（響應(yīng)者1）數(shù)據(jù)比特（響應(yīng)者2）結(jié)合的響應(yīng)曼切斯特編碼檢測(cè)的比特（發(fā)起者）隨機(jī)重發(fā)延時(shí)隨機(jī)重發(fā)延時(shí)前兩個(gè)比特被成功檢測(cè)磁撞檢測(cè)發(fā)起者傳輸重傳請(qǐng)求下兩個(gè)比特被成功檢測(cè)磁撞檢測(cè)重傳請(qǐng)求圖10.14NFC多響應(yīng)設(shè)備的碰撞檢測(cè)通過(guò)使用曼切斯特編碼，可以進(jìn)行比特級(jí)的碰撞檢測(cè)。因?yàn)樵谝粋€(gè)完全比特周期，沒(méi)有感知到電平的轉(zhuǎn)變時(shí)就檢測(cè)到了碰撞。這種情況僅僅發(fā)生在當(dāng)一個(gè)目標(biāo)設(shè)備發(fā)送的0比特與另外一個(gè)目標(biāo)設(shè)備發(fā)送的1比特沖突時(shí)。沖突發(fā)生之前接收的比特可被恢復(fù)，目標(biāo)設(shè)備被要求從不可恢復(fù)的比特開(kāi)始重發(fā)數(shù)據(jù)。響應(yīng)的目標(biāo)設(shè)備，使用隨機(jī)延時(shí)來(lái)確保這個(gè)過(guò)程不會(huì)陷入重復(fù)的碰撞循環(huán)中。10.6.4NFC的實(shí)際應(yīng)用表10.20NFC的使用模式10.6.4NFC的實(shí)際應(yīng)用表10.20NFC的使用模式10.6.5NFC的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展商業(yè)應(yīng)用的NFC：在德國(guó)Hanau的公交車(chē)系統(tǒng)的運(yùn)輸票務(wù)和付費(fèi)；臺(tái)灣的“臺(tái)北密集運(yùn)輸系統(tǒng)”。這些試驗(yàn)是基于諾基亞NFC構(gòu)架，被嵌入在諾基亞3220移動(dòng)電話里。目前的規(guī)劃：是未來(lái)的數(shù)據(jù)速率達(dá)到1.7Mbps，接近藍(lán)牙2.0的3Mbps。10.7本章小結(jié)物理層數(shù)據(jù)速率（Mbps）WUSB（可選的）WUSB（強(qiáng)制的）藍(lán)牙類1藍(lán)牙類3藍(lán)牙類2圖10.15PAN技術(shù)：范圍對(duì)比數(shù)據(jù)速率第11章無(wú)線個(gè)域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)11.1無(wú)線PAN的技術(shù)選擇11.2試驗(yàn)測(cè)試11.3無(wú)線PAN安全11.4第四部分總結(jié)11.1無(wú)線PAN的技術(shù)選擇11.1.1確定用戶需求11.1.2確定技術(shù)需求11.1.3評(píng)估現(xiàn)有的技術(shù)11.1.1確定用戶需求

11.1.1確定用戶需求

11.1.2確定技術(shù)需求

11.1.2確定技術(shù)需求

11.1.3評(píng)估現(xiàn)有的技術(shù)

表11.3PAN技術(shù)特性比較11.2試驗(yàn)測(cè)