物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)課件）

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)

單元一互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引言互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)是人類通信技術(shù)的一次革命。然而，如果僅僅從技術(shù)的角度來理解互聯(lián)網(wǎng)的意義顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展早已超越了當(dāng)初研發(fā)時(shí)的軍事和技術(shù)目的，幾乎從一開始就是為人類的交流服務(wù)的。一互聯(lián)網(wǎng)概述1.互聯(lián)網(wǎng)的形成和發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)是由使用公用語言互相通信的計(jì)算機(jī)連接而成的全球網(wǎng)絡(luò),最早起源于美國國防部高級(jí)計(jì)劃研究署（advancedresearchprojectsagency，ARPA）支持的用于軍事目的的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)ARPANET?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)大體上經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)間階段的演進(jìn)，但這三個(gè)階段在時(shí)間劃分上并非截然分開而是有部分重疊的，網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)是逐漸的而不是突然的?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程如下。一互聯(lián)網(wǎng)概述1）.第一階段互聯(lián)網(wǎng)始于1969年，美國軍方在ARPA制定的協(xié)定下將美國西南部加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校、83年，美國國防部將ARPANET分為軍網(wǎng)和民網(wǎng)，漸漸擴(kuò)大為現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)，之后有越來越多的公司加入。一互聯(lián)網(wǎng)概述由于TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)在20世紀(jì)70年代的時(shí)候迅速發(fā)展起來，這個(gè)體系結(jié)構(gòu)最初是由鮑勃·卡恩提出來的，然后由其他人進(jìn)一步發(fā)展完善。20世紀(jì)80年代，美國國防部采用了這個(gè)結(jié)構(gòu)，到1983年，世界各國普遍采用了這個(gè)體系結(jié)構(gòu)，從而得到了全世界的認(rèn)可。一互聯(lián)網(wǎng)概述2）.第二階段1978，UUCP(UNIX和UNIX拷貝協(xié)議)在貝爾實(shí)驗(yàn)室被提出來，1979年，在UUCP的基礎(chǔ)上新聞組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展起來，為在全世界范圍內(nèi)交換信息提供了一個(gè)新的方法。同樣，BITNET（一種連接世界教育單位的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）連接到世界教育組織的IBM大型機(jī)上，1981年開始提供郵件服務(wù)，Listserv軟件和后來的其他軟件被開發(fā)出來用于服務(wù)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)關(guān)被開發(fā)出來用于BITNET和互聯(lián)網(wǎng)的連接，同時(shí)提供電子郵件傳遞和郵件討論列表。這些Listserv軟件和其他的郵件討論列表形成了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的又一個(gè)重要部分。一互聯(lián)網(wǎng)概述第一個(gè)檢索互聯(lián)網(wǎng)的成就是在1989年被發(fā)明出來，是由PeterDeutsch和他的全體成員創(chuàng)造的，他們?yōu)镕TP站點(diǎn)建立了一個(gè)檔案，后來命名為Archie。這個(gè)軟件能周期性地到達(dá)所有開放的文件下載站點(diǎn)，列出他們的文件并且建立一個(gè)可以檢索的軟件索引。檢索Archie命令是UNIX命令，所以只有利用UNIX知識(shí)才能充分利用它的性能。一互聯(lián)網(wǎng)概述大約在同一時(shí)期，BrewsterKahle在智能計(jì)算機(jī)公司(ThinkingMachines)發(fā)明了WAIS（廣域網(wǎng)信息服務(wù)），能夠檢索一個(gè)數(shù)據(jù)庫下所有文件，并允許文件檢索。在它的高峰期，智能計(jì)算機(jī)公司維護(hù)著在全世界范圍內(nèi)能被WAIS檢索的超過600個(gè)數(shù)據(jù)庫的線索，包括所有在新聞組里的常見問題文件和所有正在開發(fā)中的用于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的論文文檔等。和Archie一樣，WAIS的接口并不是很直觀，所以要想很好地利用它也得花費(fèi)很大的工夫。一互聯(lián)網(wǎng)概述3）.第三階段1991年，第一個(gè)連接互聯(lián)網(wǎng)的友好接口在明尼蘇達(dá)大學(xué)被開發(fā)出來。當(dāng)時(shí)學(xué)校想開發(fā)一個(gè)簡單的菜單系統(tǒng)，可以通過局域網(wǎng)訪問學(xué)校校園網(wǎng)上的文件和信息，客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的倡導(dǎo)者很快做了一個(gè)先進(jìn)的示范系統(tǒng)，這個(gè)示范系統(tǒng)稱為Gopher。一互聯(lián)網(wǎng)概述1989年，歐洲粒子物理實(shí)驗(yàn)室的TimBerners和他的團(tuán)隊(duì)成員提出了一個(gè)分類互聯(lián)網(wǎng)信息的協(xié)議。這個(gè)協(xié)議在1991年后被稱為WorldWideWeb，基于超文本協(xié)議——在一個(gè)文字中嵌入另一段文字的連接系統(tǒng)，閱讀這些頁面的時(shí)候，可以隨時(shí)用它們選擇一段文字鏈接。一互聯(lián)網(wǎng)概述由于互聯(lián)網(wǎng)最早是由政府部門投資建設(shè)的，所以它最初只限于研究部門、學(xué)校和政府部門使用，除了以直接服務(wù)于研究部門和學(xué)校的商業(yè)應(yīng)用之外，其他的商業(yè)行為是不允許的。20世紀(jì)90年代初，當(dāng)獨(dú)立的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)開始發(fā)展起來，這種局面才被打破，這使得從一個(gè)商業(yè)站點(diǎn)發(fā)送信息到另一個(gè)商業(yè)站點(diǎn)而不經(jīng)過政府資助的網(wǎng)絡(luò)中樞成為可能。一互聯(lián)網(wǎng)概述隨著微軟全面進(jìn)入瀏覽器、服務(wù)器和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）市場，成為了基于互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)公司。1998年6月，微軟的瀏覽器和Windows98集成并應(yīng)用于桌面電腦，顯示出在迅速成長的互聯(lián)網(wǎng)上投資的決心。從此互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了迅速發(fā)展壯大的時(shí)期，在線銷售迅速成長，商業(yè)走進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)的舞臺(tái)。一互聯(lián)網(wǎng)概述如今的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自發(fā)明以來已經(jīng)走過了40多個(gè)年頭，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶。今天的互聯(lián)網(wǎng)上活躍著黑客攻擊、多媒體音視頻下載應(yīng)用、移動(dòng)應(yīng)用等多種元素，為了解決這些新元素給互聯(lián)網(wǎng)帶來的問題，美國的計(jì)算機(jī)科學(xué)家們已經(jīng)開始考慮修改互聯(lián)網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)，這些措施涉及IP地址、路由表技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)安全等多方面的內(nèi)容。一互聯(lián)網(wǎng)概述(3)電子計(jì)算機(jī)將不再是互聯(lián)網(wǎng)的中心設(shè)備。(4)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸量激增。(5)互聯(lián)網(wǎng)將最終走向無線化。對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展趨勢(shì)，業(yè)界存在幾個(gè)普遍公認(rèn)的觀點(diǎn)

(1)互聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)量將進(jìn)一步增加。(2)互聯(lián)網(wǎng)在全球的分布狀況將日趨分散。一互聯(lián)網(wǎng)概述(6)互聯(lián)網(wǎng)將出現(xiàn)更多基于云技術(shù)的服務(wù)項(xiàng)目。(7)互聯(lián)網(wǎng)將更為節(jié)能環(huán)保。(8)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理將更加自動(dòng)化。(9)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量的要求將降低。(10)互聯(lián)網(wǎng)將吸引更多的黑客。一互聯(lián)網(wǎng)概述2.互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式1）互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分客戶服務(wù)器（client/server,C/S）方式在互聯(lián)網(wǎng)上是最常用的，也是最傳統(tǒng)的方式。在上網(wǎng)發(fā)送電子郵件或在網(wǎng)站上查找資料時(shí)，都是使用客戶/服務(wù)器方式，瀏覽器/服務(wù)器（browser/server，B/S）是C/S方式的一種特例。（1）客戶/服務(wù)器方式一互聯(lián)網(wǎng)概述對(duì)等連接（peer-to-peer,P2P）是指兩主機(jī)在通信時(shí)并不區(qū)分服務(wù)請(qǐng)求方還是服務(wù)提供方，只要兩個(gè)主機(jī)都運(yùn)行了對(duì)等連接軟件（P2P軟件），就可以進(jìn)行對(duì)等連接通信。這時(shí)，雙方都可以下載對(duì)方已經(jīng)存儲(chǔ)在硬盤中的共享文檔，因此這種工作方式也稱為P2P文件共享，對(duì)等連接工作方式可支持大量對(duì)等用戶（如上百萬個(gè)）同時(shí)工作。（2）對(duì)等連接方式一互聯(lián)網(wǎng)概述2）互聯(lián)網(wǎng)的核心部分互聯(lián)網(wǎng)的核心部分由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成，這部分是為邊緣部分提供服務(wù)的（提供連通性和交換）。網(wǎng)絡(luò)核心部分是互聯(lián)網(wǎng)中最復(fù)雜的部分，因?yàn)樗鼈円蚓W(wǎng)絡(luò)邊緣部分中的大量主機(jī)提供連通性，使邊緣部分中的任何一個(gè)主機(jī)都能向其他主機(jī)通信（傳送和接收各種形式的數(shù)據(jù)）。一互聯(lián)網(wǎng)概述在網(wǎng)絡(luò)核心部分中起特殊作用的是路由器，路由器是一種專用計(jì)算機(jī)（但不是主機(jī)），如果沒有路由器，再多的網(wǎng)絡(luò)也無法構(gòu)建成互聯(lián)網(wǎng)。路由器是實(shí)現(xiàn)分組交換的關(guān)鍵構(gòu)件，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。一互聯(lián)網(wǎng)概述從通信資源的分配角度來看，交換就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源。這種必須經(jīng)過“建立連接（分配通信資源）—通話（占用通信資源）—釋放連接（歸還通信資源）”三個(gè)步驟的交換方式稱為電路交換。（1）電路交換一互聯(lián)網(wǎng)概述（2）分組交換分組交換采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。通常把要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)稱為一個(gè)報(bào)文（message）。在發(fā)送報(bào)文之前，先把較長的報(bào)文劃分為一個(gè)個(gè)更小的等長數(shù)據(jù)段，在每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面加上一些必要的控制信息首部（header）后,就構(gòu)成了一個(gè)分組（packet）。一互聯(lián)網(wǎng)概述3.互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)4）無線接入3）光纖接入

2）HFC接入

1）ADSL接入一互聯(lián)網(wǎng)概述非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路（asymmetricdigitalsubscriberline,ADSL）是一種數(shù)據(jù)傳輸方式,它因?yàn)樯闲泻拖滦袔挷粚?duì)稱，因此稱為非對(duì)稱數(shù)字用戶線環(huán)路。ADSL采用頻分復(fù)用技術(shù)把普通的電話線分成了電話、上行和下行三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的信道，從而避免了相互之間的干擾，即使邊打電話邊上網(wǎng)，也不會(huì)發(fā)生上網(wǎng)速率和通話質(zhì)量下降的情況。ADSL技術(shù)為家庭和小型業(yè)務(wù)提供了高速接入互聯(lián)網(wǎng)的方式。1）ADSL接入一互聯(lián)網(wǎng)概述ADSL采用離散多音頻（DMT）技術(shù)，將原來電話線40kHz~1.1MHz頻段劃分成256個(gè)頻寬為4.3125kHz的子頻帶。其中，4kHz以下頻段仍用于傳送POTS（傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)），20~138kHz的頻段用來傳送上行信號(hào)，138kHz~1.1MHz的頻段用來傳送下行信號(hào)。DMT技術(shù)可以根據(jù)線路的情況調(diào)整在每個(gè)信道上所調(diào)制的比特?cái)?shù)，以便充分地利用線路。一般來說，子信道的信噪比越大，在該信道上調(diào)制的比特?cái)?shù)越多，如果某個(gè)子信道信噪比很差，則棄之不用。目前，ADSL可達(dá)到上行640kb/s、下行8Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率。一互聯(lián)網(wǎng)概述（3）ADSL的數(shù)據(jù)傳輸速率是根據(jù)線路的情況自動(dòng)調(diào)整的，它以“盡力而為”的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。ADSL接入的主要特點(diǎn)如下

（1）一條電話線可同時(shí)接聽、撥打電話并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，兩者互不影響。（2）雖然使用的還是原來的電話線，但ADSL傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并不通過交換機(jī)，所以ADSL上網(wǎng)不需要繳付額外的電話費(fèi)，節(jié)省了費(fèi)用。一互聯(lián)網(wǎng)概述2）HFC接入混合光纖同軸電纜網(wǎng)（hybridfibercoaxial,HFC）是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的綜合數(shù)字服務(wù)寬帶網(wǎng)接入技術(shù)。HFC通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò)三部分組成，從有線電視臺(tái)出來的節(jié)目信號(hào)先變成光信號(hào)在干線上傳輸，到用戶區(qū)域后把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)分配器分配后通過同軸電纜送到用戶。HFC與早期CATV同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的不同之處主要在于它是在干線上用光纖傳輸光信號(hào)，在前端需完成電—光轉(zhuǎn)換，進(jìn)入用戶區(qū)后要完成光—電轉(zhuǎn)換。一互聯(lián)網(wǎng)概述

同傳統(tǒng)的CATV網(wǎng)絡(luò)相比，HFC的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也有些不同。光纖間不會(huì)有串音現(xiàn)象，不怕電磁干擾，能確保信號(hào)的傳輸質(zhì)量；

傳輸損耗?。?/p>

頻率特性好，在有線電視傳輸帶寬內(nèi)無須均衡；

HFC傳輸容量大，易實(shí)現(xiàn)雙向傳輸；一互聯(lián)網(wǎng)概述

第三，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)按照光節(jié)點(diǎn)劃分成一個(gè)服務(wù)區(qū)；

第四，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可滿足為用戶提供多種業(yè)務(wù)服務(wù)的要求。

同傳統(tǒng)的CATV網(wǎng)絡(luò)相比，HFC的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也有些不同：

第一，光纖干線采用星形或環(huán)狀結(jié)構(gòu)；

第二，支線和配線網(wǎng)絡(luò)的同軸電纜部分采用樹狀或總線式結(jié)構(gòu)；一互聯(lián)網(wǎng)概述HFC網(wǎng)絡(luò)能夠傳輸?shù)膸挒?50～860MHz，少數(shù)達(dá)到1GHz。根據(jù)原郵電部1996年意見，其中5～42（65）MHz頻段為上行信號(hào)占用，50～550MHz頻段用來傳輸傳統(tǒng)的模擬電視節(jié)目和立體聲廣播，650～750MHz頻段傳送數(shù)字電視節(jié)目、VOD等，750MHz以上的頻段留著以后技術(shù)發(fā)展用。一互聯(lián)網(wǎng)概述3）光纖接入光纖接入技術(shù)是指在接入網(wǎng)中全部或部分采用光纖傳輸介質(zhì)，構(gòu)成光纖用戶環(huán)路（fiberintheloop,FITL）,實(shí)現(xiàn)用戶高性能寬帶接入的一種方案。光纖接入網(wǎng)（opticalaccessnetwork,OAN）是指在接入網(wǎng)中用光纖作為主要傳輸媒介來實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)形式，它不是傳統(tǒng)意義上的光纖傳輸系統(tǒng)，而是針對(duì)接入網(wǎng)環(huán)境所專門設(shè)計(jì)的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。一互聯(lián)網(wǎng)概述由于光纖接入網(wǎng)使用的傳輸媒介是光纖，因此根據(jù)光纖深入用戶群的程度，可將光纖接入網(wǎng)分為FTTC（光纖到路邊）、FTTZ（光纖到小區(qū)）、FTTB（光纖到大樓）、FTTO（光纖到辦公室）和FTTH（光纖到戶），它們統(tǒng)稱為FTTx。FTTx不是具體的接入技術(shù)，而是光纖在接入網(wǎng)中的推進(jìn)程度或使用策略。一互聯(lián)網(wǎng)概述4）無線接入無線接入技術(shù)是指從業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)到用戶終端之間的全部或部分傳輸設(shè)施采用無線手段，向用戶提供固定和移動(dòng)接入服務(wù)的技術(shù)。采用無線通信技術(shù)將各用戶終端接入到核心網(wǎng)的系統(tǒng)，或者是在市話端局或遠(yuǎn)端交換模塊以下的用戶網(wǎng)絡(luò)部分采用無線通信技術(shù)的系統(tǒng)都稱為無線接入系統(tǒng)。由無線接入系統(tǒng)所構(gòu)成的用戶接入網(wǎng)稱為無線接入網(wǎng)。一互聯(lián)網(wǎng)概述固定無線接入指從業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)到固定用戶終端采用無線接入的接入方式，用戶終端不含或僅含有限的移動(dòng)性。此方式是用戶上網(wǎng)瀏覽及傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)的必然選擇，主要包括衛(wèi)星、微波、擴(kuò)頻微波、無線光傳輸和特高頻等。固定無線接入一互聯(lián)網(wǎng)概述移動(dòng)無線接入指用戶終端移動(dòng)時(shí)的接入，包括移動(dòng)蜂窩通信網(wǎng)（GSM、CDMA、TDMA）、無線尋呼網(wǎng)、無繩電話網(wǎng)、集群電話網(wǎng)、衛(wèi)星全球移動(dòng)通信網(wǎng)以及個(gè)人通信網(wǎng)，是當(dāng)前接入研究和應(yīng)用中非?；钴S的一個(gè)領(lǐng)域。移動(dòng)無線接入一互聯(lián)網(wǎng)概述4.互聯(lián)網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，為了使不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都能互聯(lián)，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1977年成立了專門機(jī)構(gòu)研究該問題。他們提出著名的開放式系統(tǒng)互聯(lián)基本參考模型OSI/RM(opensystemsinterconnectionreferencemodel),簡稱為OSI，也就是所謂七層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。因此只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、遵循著同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。一互聯(lián)網(wǎng)概述OSI試圖達(dá)到一種理想境界，即全世界的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都遵循這個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而使全世界的計(jì)算機(jī)能夠很方便地進(jìn)行互聯(lián)和交換數(shù)據(jù)。但由于互聯(lián)網(wǎng)已搶先在全世界范圍覆蓋了相當(dāng)大的范圍，而互聯(lián)網(wǎng)并未使用OSI標(biāo)準(zhǔn)，得到最廣泛應(yīng)用的不是法律上的國際標(biāo)準(zhǔn)OSI，而是非國際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP。這樣，TCP/IP就常被稱為事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)。一互聯(lián)網(wǎng)概述OSI七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的概念清楚，理論也較完整，但既復(fù)雜又不實(shí)用。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)則不同，現(xiàn)在得到了非常廣泛的應(yīng)用。如同OSI參考模型，TCP/IP也是一種分層模型，它是由基于硬件層次上的四個(gè)概念性層次構(gòu)成，即網(wǎng)絡(luò)接口層、IP層、傳輸層、應(yīng)用層。OSI和TCP/IP的區(qū)別一互聯(lián)網(wǎng)概述表3-2OSI的體系結(jié)構(gòu)和TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)OSI體系結(jié)構(gòu)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層IP層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)接口層物理層二從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口層（3）物聯(lián)網(wǎng)不僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制。從技術(shù)層面上和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)也有其鮮明的特征（1）物聯(lián)網(wǎng)是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

（2）物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)IPv6（internetprotocolversion6）是互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（internetengineeringtaskforce,IETF）設(shè)計(jì)的，用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議（IPv4）的下一代IP協(xié)議。目前全球互聯(lián)網(wǎng)所采用的協(xié)議族是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，而IP是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議。IPv6正處在不斷發(fā)展和完善的過程中，它在不久的將來將取代目前被廣泛使用的IPv4，每個(gè)人將擁有更多IP地址。三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)IPv6擁有巨大的地址空間，同時(shí)128位的IPv6地址被劃分兩部分，即地址前綴和接口地址。與IPv4地址劃分不同的是，IPv6地址的劃分嚴(yán)格按照地址的位數(shù)來進(jìn)行，而不采用IPv4中的子網(wǎng)掩碼來區(qū)分網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。IPv6地址的前64位被定義為地址前綴，地址前綴用來表示該地址所屬的子網(wǎng)絡(luò)，即地址前綴用來在整個(gè)IPv6網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行路由；而地址的后64位被定義為接口地址，接口地址用來在子網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)。1.IPv6對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的支持與不足1）IPv6在物聯(lián)網(wǎng)尋址中的優(yōu)勢(shì)三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)IPv6采用了無狀態(tài)地址分配的方案來解決高效率海量地址分配的問題，其基本的思想是網(wǎng)絡(luò)側(cè)不管理IPv6地址的狀態(tài)（如節(jié)點(diǎn)應(yīng)該使用什么樣的地址、地址的有效期有多長），且基本不參與地址的分配過程。采用無狀態(tài)地址分配之后，網(wǎng)絡(luò)側(cè)不再需要保存節(jié)點(diǎn)的地址狀態(tài)、維護(hù)地址的更新周期，這大大簡化了地址分配的過程，可以以很低的資源消耗來達(dá)到海量地址分配的目的。三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)2）IPv6對(duì)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的支持對(duì)移動(dòng)性的支持，IPv6提出了相應(yīng)的解決方案首先，從終端角度IPv6提出了IP地址綁定緩沖的概念，即IPv6協(xié)議棧在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包之前需要查詢IPv6數(shù)據(jù)包目的地址的綁定地址，如果查詢到綁定緩沖中目的IPv6地址存在綁定的轉(zhuǎn)交地址，則直接使用這個(gè)轉(zhuǎn)交地址為數(shù)據(jù)包的目的地址，這樣發(fā)送的數(shù)據(jù)流量就不會(huì)再經(jīng)過移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的歸屬代理，而直接轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)本身。三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)其次，MIPv6引入了探測(cè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的特殊方法，即某一區(qū)域的接入路由器以一定時(shí)間進(jìn)行路由接口的前綴地址通告,當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)路由器前綴通告發(fā)生變化，則表明節(jié)點(diǎn)已經(jīng)移動(dòng)到新的接入?yún)^(qū)域,與此同時(shí)根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)獲得的通告，節(jié)點(diǎn)又可以生成新的轉(zhuǎn)交地址，并注冊(cè)到歸屬代理上。三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)3）IPv6在保證物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量中的優(yōu)勢(shì)

其二采用區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)(DiffServ）技術(shù)，由IP包自身攜帶優(yōu)先級(jí)標(biāo)記,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)這些優(yōu)先級(jí)標(biāo)記來決定包的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先策略。目前在IPv4網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)QoS有兩種技術(shù)

其一采用資源預(yù)留的方式，利用資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)等協(xié)議為數(shù)據(jù)保留一定的網(wǎng)絡(luò)資源，在數(shù)據(jù)包傳遞過程中保證其傳輸?shù)馁|(zhì)量；三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)在QoS保障方面，IPv6在其數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)中定義了流量類別字段和流標(biāo)簽字段。流量類別字段有8位，和IPv4的服務(wù)類型（ToS）字段功能相同，用于對(duì)報(bào)文的業(yè)務(wù)類別進(jìn)行標(biāo)識(shí)；流標(biāo)簽字段有20位，用于標(biāo)識(shí)屬于同一業(yè)務(wù)流的包。流標(biāo)簽和源、目的地址一起，唯一標(biāo)識(shí)了一個(gè)業(yè)務(wù)流,同一個(gè)流中的所有包具有相同的流標(biāo)簽，以便對(duì)有同樣QoS要求的流進(jìn)行快速、相同的處理。三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)4）IPv6在物聯(lián)網(wǎng)安全中的優(yōu)勢(shì)在使用IPv6時(shí)，由于同一個(gè)子網(wǎng)支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)量極大（達(dá)到百億億數(shù)量級(jí)），黑客通過掃描的方式找到主機(jī)的難度大大增加。在基礎(chǔ)協(xié)議棧的設(shè)計(jì)方面，IPv6將IPsec協(xié)議嵌入到基礎(chǔ)協(xié)議棧中，通信的兩端可以啟動(dòng)IPsec加密通信過程，網(wǎng)絡(luò)中的黑客不能采用中間人攻擊的方法對(duì)通信過程進(jìn)行破壞和劫持，即使黑客截取了節(jié)點(diǎn)的通信數(shù)據(jù)包，也會(huì)因?yàn)闊o法解碼而不能竊取通信節(jié)點(diǎn)的信息。三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)IPv6作為下一代IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具有豐富的地址資源，能夠支持動(dòng)態(tài)路由機(jī)制，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信地址、網(wǎng)絡(luò)自組織以及擴(kuò)展性方面的需求，但目前也存在一些技術(shù)問題需要解決，如無狀態(tài)地址分配中的安全問題、移動(dòng)IPv6中的綁定緩沖安全更新問題、流標(biāo)簽的安全防護(hù)、全球任播技術(shù)的研究等。5）IPv6存在的問題三IPv6與物聯(lián)網(wǎng)2.物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于IPv6的意義物聯(lián)網(wǎng)與IPv6各自的特點(diǎn)決定了它們之間必然產(chǎn)生緊密的聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)有賴于IPv6提供強(qiáng)大的支持，此外，物聯(lián)網(wǎng)的普及必然會(huì)對(duì)IPv6的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)于IPv6產(chǎn)生了很大的需求，可以說，IPv6的發(fā)展將以物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為依托，從物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中獲得自身發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。問題與思考問題1物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系是什么?思考:問題2簡述IPv6與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系。思考:物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)

單元二

移動(dòng)通信技術(shù)引言移動(dòng)通信是指通信雙方有一方或兩方處于運(yùn)動(dòng)中的通信,也就是說，至少有一方具有可移動(dòng)性，可以是移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間的通信，也可以是移動(dòng)臺(tái)與固定用戶之間的通信。相比固定通信而言，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋廣、建設(shè)成本低、部署方便、可移動(dòng)等特點(diǎn)，因此滿足了人們無論何時(shí)何地都能進(jìn)行通信的愿望。未來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將是物聯(lián)網(wǎng)最主要的接入手段之一。一移動(dòng)通信技術(shù)概述移動(dòng)通信包括陸、海、空移動(dòng)通信，移動(dòng)通信系統(tǒng)由移動(dòng)臺(tái)、基站、移動(dòng)交換局組成。20世紀(jì)80年代以來，特別是90年代以后，移動(dòng)通信得到了飛速的發(fā)展，滿足了人們無論何時(shí)何地都能進(jìn)行通信的愿望。相比固定通信而言，移動(dòng)通信不僅要為用戶提供與固定通信一樣的通信業(yè)務(wù)，而且由于用戶的移動(dòng)性，其管理技術(shù)要比固定通信復(fù)雜得多，同時(shí)，由于移動(dòng)通信網(wǎng)中依靠的是無線電波的傳播，其傳播環(huán)境要比固定網(wǎng)中有線媒質(zhì)的傳播特性復(fù)雜，因此，移動(dòng)通信有著與固定通信不同的特點(diǎn)。一移動(dòng)通信技術(shù)概述移動(dòng)通信開始于無線電通信的發(fā)明。1897年，馬可尼完成了固定站與一艘拖船之間的無線通信試驗(yàn)，距離為18海里（1海里=1852m）?，F(xiàn)代移動(dòng)通信的發(fā)展始于20世紀(jì)20年代，而公用移動(dòng)通信是從20世紀(jì)60年代開始的。公用移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了第一代（1G）、第二代（2G）和第三代（3G），向著第四代（4G）和第五代（5G）的方向發(fā)展。1.移動(dòng)通信的發(fā)展歷史一移動(dòng)通信技術(shù)概述1）第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G）第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)通話質(zhì)量一般，保密性差；制式太多，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，互不兼容；不能提供非話數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；不能提供自動(dòng)漫游，因此已逐步被各國淘汰。缺點(diǎn)一移動(dòng)通信技術(shù)概述第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是模擬蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，這一階段相對(duì)于之前的移動(dòng)通信系統(tǒng)，最重要的突破在于貝爾實(shí)驗(yàn)室提出的蜂窩網(wǎng)概念。蜂窩網(wǎng)即小區(qū)制，實(shí)現(xiàn)了頻率復(fù)用，提高了系統(tǒng)容量，它同時(shí)得益于20世紀(jì)70年代的兩項(xiàng)關(guān)鍵突破，即微處理器的發(fā)明、交換和控制鏈路的數(shù)字化。一移動(dòng)通信技術(shù)概述2）第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）2G采用蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信，使系統(tǒng)具有數(shù)字傳輸?shù)姆N種優(yōu)點(diǎn)，克服了1G的弱點(diǎn)，語音質(zhì)量及保密性能得到了很大提高，可進(jìn)行省內(nèi)、省際自動(dòng)漫游,但系統(tǒng)帶寬有限，限制了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，也無法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)的多媒體業(yè)務(wù)。由于各個(gè)2G標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，無法實(shí)現(xiàn)全球漫游,同時(shí)第二代移動(dòng)通信主要滿足傳輸語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。缺點(diǎn)一移動(dòng)通信技術(shù)概述（2）歐洲的GSM全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，它采用時(shí)分多址技術(shù)，由于其標(biāo)準(zhǔn)化程度高，進(jìn)入市場早，現(xiàn)已成為全球最重要的2G標(biāo)準(zhǔn)之一。（3）日本的PDC，它采用的也是時(shí)分多址技術(shù)。（4）窄帶CDMA，采用碼分多址技術(shù)，1993年7月公布了IS-95空中接口標(biāo)準(zhǔn)，目前也是重要的2G標(biāo)準(zhǔn)之一。目前采用的2G系統(tǒng)主要有以下幾種

（1）美國的D-AMPS，在原AMPS基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，規(guī)模由IS-54發(fā)展成IS-136和IS-136HS,它采用時(shí)分多址技術(shù)。一互聯(lián)網(wǎng)概述3）第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力；與固定網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)相互兼容，具有高服務(wù)質(zhì)量；全球范圍內(nèi)使用小型便攜終端在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行任何類型的通信。目標(biāo)一互聯(lián)網(wǎng)概述4）第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G）4G通信技術(shù)是繼3G以后的又一次無線通信技術(shù)演進(jìn)，其開發(fā)更加具有明確的目標(biāo)性，即提高移動(dòng)裝置無線訪問互聯(lián)網(wǎng)的速度。4G支持交互多媒體業(yè)務(wù)、高質(zhì)量影像、3D動(dòng)畫和寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入，是寬帶大容量的高速蜂窩系統(tǒng)。4G系統(tǒng)能夠以100Mb/s的速度下載，比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍，上傳的速度也能達(dá)到20Mb/s，并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求；此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著無可比擬的優(yōu)越性。一互聯(lián)網(wǎng)概述2.移動(dòng)通信的特點(diǎn)（5）頻率資源的有限性。（4）系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（3）噪聲和干擾嚴(yán)重。

（2）電波傳播條件復(fù)雜。（1）移動(dòng)性。一互聯(lián)網(wǎng)概述移動(dòng)性就是要保持物體在移動(dòng)狀態(tài)中的通信，它必須是無線通信或無線通信與有線通信的結(jié)合，因此，系統(tǒng)中要有完善的管理技術(shù)來對(duì)用戶的位置進(jìn)行登記、跟蹤，使用戶在移動(dòng)時(shí)也能進(jìn)行通信，不因?yàn)槲恢玫母淖兌袛?。?）移動(dòng)性一互聯(lián)網(wǎng)概述移動(dòng)臺(tái)可能在各種環(huán)境中運(yùn)動(dòng)，如建筑群或障礙物等，因此電磁波在傳播時(shí)不僅有直射信號(hào)，而且會(huì)產(chǎn)生反射、折射、繞射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象，從而產(chǎn)生多徑干擾、信號(hào)傳播延遲和展寬等問題。因此，需要充分研究電波的傳播特性，使系統(tǒng)具有足夠的抗衰落能力，才能保證通信系統(tǒng)正常運(yùn)行。（2）電波傳播條件復(fù)雜一互聯(lián)網(wǎng)概述移動(dòng)臺(tái)在移動(dòng)時(shí)不僅受到城市環(huán)境中各種工業(yè)噪聲和天然噪聲的干擾，同時(shí)由于系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)用戶，移動(dòng)用戶之間還會(huì)有互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾等，這就要求在移動(dòng)通信系統(tǒng)中對(duì)信道進(jìn)行合理的劃分和頻率的復(fù)用。（3）噪聲和干擾嚴(yán)重一互聯(lián)網(wǎng)概述移動(dòng)通信系統(tǒng)是一個(gè)多用戶通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，必須使用戶之間互不干擾，能協(xié)調(diào)一致工作；此外，移動(dòng)通信系統(tǒng)還應(yīng)與固定網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等互連，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的。（4）系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜一互聯(lián)網(wǎng)概述在有線網(wǎng)絡(luò)中，可以依靠多鋪設(shè)電纜或光纜來提高系統(tǒng)的帶寬資源,而在無線網(wǎng)中，頻率資源是有限的，因此對(duì)無線頻率的劃分有嚴(yán)格的劃定，要求移動(dòng)通信技術(shù)的頻帶利用率高、設(shè)備性能好。無線頻率是最重要的資源，如何提高系統(tǒng)的頻率利用率是移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)重要課題。（5）頻率資源的有限性一互聯(lián)網(wǎng)概述3.移動(dòng)通信的分類（5）衛(wèi)星移動(dòng)通信。（4）無線電尋呼系統(tǒng)。（3）無繩電話。（2）蜂窩移動(dòng)通信。（1）集群移動(dòng)通信。一互聯(lián)網(wǎng)概述4.移動(dòng)通信網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)成圖3-1一互聯(lián)網(wǎng)概述5）數(shù)據(jù)庫4）中繼傳輸系統(tǒng)3）移動(dòng)臺(tái)2）基站1）移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)一互聯(lián)網(wǎng)概述Subtitletext1（2）集中控制管理功能（3）通過關(guān)口MSC與公用電話網(wǎng)相連。Subtitle（1）信息交換功能MSC作用一互聯(lián)網(wǎng)概述5.移動(dòng)通信網(wǎng)的多址方式在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)是通過基站和其他移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信的，因此必須對(duì)移動(dòng)臺(tái)和基站的信息加以區(qū)別，使基站能區(qū)分是哪個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)來的信號(hào)，而各移動(dòng)臺(tái)又能識(shí)別出哪個(gè)信號(hào)是發(fā)給自己的。要解決這個(gè)問題，就必須給每個(gè)信號(hào)賦予不同的特征，這就是多址技術(shù)要解決的問題。一互聯(lián)網(wǎng)概述(4)空分多址方式(SDMA)(3)碼分多址方式(CDMA)(2)時(shí)分多址方式(TDMA)(1)頻分多址方式(FDMA)多址方式的基本類型一互聯(lián)網(wǎng)概述1）FDMAFDMA的信道每次只能傳遞一個(gè)電話，并且在分配成語音信道后，基站和移動(dòng)臺(tái)就會(huì)同時(shí)連續(xù)不斷地發(fā)射信號(hào)，在接收設(shè)備中使用帶通濾波器只允許指定頻道里的能量通過，濾除其他頻率的信號(hào)，從而將需要的信號(hào)提取出來，并且限制臨近信道之間的干擾。一互聯(lián)網(wǎng)概述技術(shù)成熟、對(duì)信號(hào)功率的要求不嚴(yán)格，但是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要周密的頻率規(guī)劃，基站需要多部不同載波頻率的發(fā)射機(jī)同時(shí)工作，設(shè)備多且容易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾，同時(shí)，由于沒有進(jìn)行信道復(fù)用，信道效率很低。特點(diǎn)一互聯(lián)網(wǎng)概述2）TDMATDMA把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分成若干時(shí)隙（無論幀還是時(shí)隙都是互不重疊的），每一個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道。TDMA中，給每個(gè)用戶分配一個(gè)時(shí)隙。在滿足定時(shí)和同步的條件下，基站可以在各時(shí)隙中接收到各移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)而互不干擾，同時(shí)，基站發(fā)向各個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)都按順序安排在預(yù)定的時(shí)隙中傳輸，各移動(dòng)臺(tái)只要在指定的時(shí)隙內(nèi)接收，就能在合路的信號(hào)中把發(fā)給它的信號(hào)區(qū)分出來，這樣，同一個(gè)頻道就可以供幾個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行通信，相互沒有干擾。一互聯(lián)網(wǎng)概述3）CDMA時(shí)域上的脈沖信號(hào)，其脈沖寬度越窄，頻譜就越寬。那么，如果用所需要傳送的信號(hào)去調(diào)制很窄的脈沖序列，使信號(hào)所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于原始信號(hào)本身需要的帶寬，其逆過程稱為解擴(kuò)，即將這個(gè)寬帶信號(hào)還原成原始信號(hào)，這個(gè)窄脈沖序列稱為擴(kuò)頻碼。如果用這樣一種擴(kuò)頻后的無線信道來傳送無線信號(hào)，由于信號(hào)擴(kuò)展在非常寬的寬帶上，因此來自同一無線信道的用戶干擾很小，使得多個(gè)用戶可以同時(shí)分享同一無線信道。二第三代移動(dòng)通信技術(shù)1.第三代移動(dòng)通信技術(shù)概述“3G”(3rdgeneration)是第三代移動(dòng)通信技術(shù)的簡稱，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通信技術(shù)。為了提供上述服務(wù)，3G網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同速率的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mb/s、384kb/s以及144kb/s的傳輸速度（此數(shù)據(jù)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會(huì)發(fā)生變化）。二第三代移動(dòng)通信技術(shù)2.第三代移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)5）采用自適應(yīng)天線及軟件無線電技術(shù)4）快速功率控制

3）實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送2）采用寬帶射頻信道，支持高速率業(yè)務(wù)1）采用高頻段頻譜資源

二第三代移動(dòng)通信技術(shù)3.第三代移動(dòng)通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)業(yè)界將CDMA技術(shù)作為3G的主流技術(shù)，國際電信聯(lián)盟確定3個(gè)無線接口標(biāo)準(zhǔn)，分別是美國的CDMA2000、歐洲的WCDMA和中國的TD-SCDMA。目前中國支持國際電信聯(lián)盟確定的3個(gè)無線接口標(biāo)準(zhǔn)，分別是中國電信的CDMA2000、中國聯(lián)通的WCDMA、中國移動(dòng)的TDSCDMA。2007年10月19日，WiMAX正式被批準(zhǔn)成為繼WCDMA、CDMA2000和TDSCDMA之后的第四個(gè)全球3G標(biāo)準(zhǔn)。二第三代移動(dòng)通信技術(shù)1）WCDMAWCDMA是WidebandCodeDivisionMultipleAccess(寬帶碼分多址)的英文簡稱，也稱為CDMADirectSpread，意為寬頻分碼多重存取，這是基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)與日本提出的寬帶CDMA技術(shù)融合的產(chǎn)物。WCDMA邏輯網(wǎng)絡(luò)元素按功能可以分成用戶設(shè)備終端(UE)、無線接入網(wǎng)(RAN)和核心網(wǎng)(CN)。二第三代移動(dòng)通信技術(shù)⑤中國頻段：1940~1955MHz(上行)、2130~2145MHz(下行)。④碼片速率：3.8Mchip/s。③帶寬：5MHz。②異步CDMA系統(tǒng)：無GPS。①ARTTFDD。WCDMA無線技術(shù)規(guī)范二第三代移動(dòng)通信技術(shù)

①空時(shí)處理方法。由于移動(dòng)臺(tái)一般不適于用多天線接收，在基站采用多個(gè)天線進(jìn)行發(fā)射分集，移動(dòng)臺(tái)的接收效果與多個(gè)接收天線的效果相似。②波束成形技術(shù)。波束成形技術(shù)（beamforming,BF）可分為自適應(yīng)波束成形、固定波束成形和切換波束成形技術(shù)。（2）關(guān)鍵技術(shù)二第三代移動(dòng)通信技術(shù)術(shù)語CDMA在移動(dòng)通信領(lǐng)域通常特指高通公司開發(fā)的CDMA標(biāo)準(zhǔn)族，它們定義了一組移動(dòng)通信協(xié)議。CDMA作為復(fù)用技術(shù)，既用于WCDMA空中接口協(xié)議，也用于高通公司的CDMA協(xié)議。WCDMA專指在IMT2000中定義的移動(dòng)電話協(xié)議。WCDMA協(xié)議與高通公司開發(fā)的CDMA無關(guān)。CDMA標(biāo)準(zhǔn)族（IS95/CDMAOne和CDMA2000）不兼容WCDMA標(biāo)準(zhǔn)族。（3）WCDMA與CDMA二第三代移動(dòng)通信技術(shù)⑤開通國家最廣，可漫游的國家和地區(qū)多。④覆蓋廣泛。③終端種類最多。②支持業(yè)務(wù)最廣泛。①網(wǎng)絡(luò)速度最快。WCDMA的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)二第三代移動(dòng)通信技術(shù)（5）WCDMA系統(tǒng)演進(jìn)WCDMA系統(tǒng)的整體演進(jìn)方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向全I(xiàn)P化發(fā)展，業(yè)務(wù)向多樣化、多媒體化和個(gè)性化方向發(fā)展，無線接口向高速傳輸分組數(shù)據(jù)發(fā)展，小區(qū)結(jié)構(gòu)向多層次、多制式、重復(fù)覆蓋方向發(fā)展，用戶終端向支持多制式、多頻段方向發(fā)展。二第三代移動(dòng)通信技術(shù)2）CDMA2000⑤中國頻段：1920~1935MHz（上行）、2110~2125MHz(下行)。④碼片速率：1.2288Mchip/s。③帶寬：1.25MHz。②同步CDMA系統(tǒng)：有GPS。①RTTFDD。標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)二第三代移動(dòng)通信技術(shù)⑤前向鏈路發(fā)射分集。④前向快速尋呼信道。③3800MHz前向快速功率控制。②Turbo碼。①多種射頻信道帶寬。（2）CDMA2000采用的新技術(shù)二第三代移動(dòng)通信技術(shù)⑩靈活的幀長。⑨增強(qiáng)的媒體接入控制功能。⑧輔助導(dǎo)頻信道。⑦連接的反向空中接口波形。⑥反向相干解調(diào)。（2）CDMA2000采用的新技術(shù)二第三代移動(dòng)通信技術(shù)3）TDSCDMA⑤中國頻段：1880~1920MHz、2010~2025MHz、2300~2400MHz.④碼片速率：1.28Mchip/s。③帶寬：1.6MHz。②同步CDMA系統(tǒng)：有GPS。①RTTTDD。（1）標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。二第三代移動(dòng)通信技術(shù)④軟件無線電技術(shù)。③聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)。②智能天線技術(shù)。①接力切換技術(shù)。（2）核心技術(shù)二第三代移動(dòng)通信技術(shù)4）WiMAXIEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)主要定義了空中接口的物理層和MAC層規(guī)范。MAC層獨(dú)立于物理層，并能支持多種不同的物理層。（1）WiMAX標(biāo)準(zhǔn)二第三代移動(dòng)通信技術(shù)③數(shù)據(jù)傳輸速率高。④支持QoS。⑤可靠的安全性。（2）WiMAX的技術(shù)特點(diǎn)①覆蓋范圍大。②無線數(shù)據(jù)傳輸性能強(qiáng)。⑥業(yè)務(wù)功能豐富。二第三代移動(dòng)通信技術(shù)5）3G主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的比較（5）與第二代系統(tǒng)的兼容性。（4）越區(qū)切換技術(shù)。（3）智能天線技術(shù)。（2）碼片速率與載波帶寬。（1）雙工模式。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)1.第四代移動(dòng)通信技術(shù)概述4G是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡稱，是集3G與WLAN于一體,能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像且圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)國際電信聯(lián)盟在2005年10月舉辦的ITU

RWP8F第17次會(huì)議上，給了4G技術(shù)一個(gè)正式的名稱IMT

Advanced，按照它的定義，WCDMA、HSDPA等技術(shù)統(tǒng)稱為IMT

2000技術(shù)，而未來新的空中接口技術(shù)則稱為IMT

Advanced技術(shù)。IMT

Advanced標(biāo)準(zhǔn)繼承了3G標(biāo)準(zhǔn)組織制定的多項(xiàng)新定標(biāo)準(zhǔn)并加以延伸，如IP核心網(wǎng)、開放業(yè)務(wù)架構(gòu)及IPv6，在此基礎(chǔ)上，IMT

Advanced強(qiáng)調(diào)其整體系統(tǒng)架構(gòu)必須滿足3G系統(tǒng)演進(jìn)到未來4G系統(tǒng)的需求。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)（3）通信應(yīng)用更加豐富多彩。（4）高度智能化的網(wǎng)絡(luò)。參考IMTAdvanced標(biāo)準(zhǔn)，4G系統(tǒng)應(yīng)滿足以下目標(biāo)（1）具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。（2）終端兼容性更好，可以實(shí)現(xiàn)真正的無縫漫游。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)2.第四代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4G通信技術(shù)并沒有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，利用了一些新的通信技術(shù)，不斷提高無線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能。在容量方面，4G可在FDMA、TDMA、CDMA的基礎(chǔ)上引入空分多址(SDMA)，容量達(dá)到3G的5～10倍；4G通信技術(shù)可把上網(wǎng)速度提高到第三代移動(dòng)技術(shù)的50倍，實(shí)現(xiàn)三維圖像高質(zhì)量傳輸。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)1）LTE長期演進(jìn)(longtermevolution,LTE)項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）和多輸入輸出技術(shù)（MIMO）作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mb/s與上行50Mb/s的峰值速率，相對(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)大大地提高了小區(qū)的容量，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)延遲大大降低：內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms。特點(diǎn)三第四代移動(dòng)通信技術(shù)2）LTEAdvanced（3）峰值頻譜效率：下行30bps/Hz，上行15bps/Hz。（4）針對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化。（5）有效支持新頻段和大帶寬應(yīng)用。LTEAdvanced的相關(guān)特性如下（1）帶寬：100MHz。（2）峰值速率：下行1Gb/s，上行500Mb/s。（6）峰值速率大幅提高，頻譜效率有限地改進(jìn)。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)3）WiMAXWiMAX即全球微波互聯(lián)接入，它的另一個(gè)名字是IEEE802.16。WiMAX的技術(shù)起點(diǎn)較高，所能提供的最高接入速度是70Mb/s，這個(gè)速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。WiMAX逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化，而3G則實(shí)現(xiàn)移動(dòng)業(yè)務(wù)的寬帶化，兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會(huì)越來越高，這也是未來移動(dòng)世界和固定網(wǎng)絡(luò)的融合趨勢(shì)。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)雖然WiMAX網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積和網(wǎng)絡(luò)的帶寬上優(yōu)勢(shì)巨大，但是其移動(dòng)性卻有著先天的缺陷，無法滿足高速(≥50km/h)下的網(wǎng)絡(luò)無縫連接，從這個(gè)意義上講，WiMAX還無法達(dá)到3G網(wǎng)絡(luò)的水平，嚴(yán)格地說并不能作為移動(dòng)通信技術(shù)，而僅僅是無線局域網(wǎng)的技術(shù)。但是WiMAX的希望在于IEEE802.16m技術(shù)上，將能夠有效地解決這些問題，也正是因?yàn)橛兄袊苿?dòng)、英特爾、Sprint各大廠商的積極參與，WiMAX成為呼聲僅次于LTE的未來4G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之一。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)4）WirelessMANAdvancedWirelessMANAdvanced事實(shí)上是WiMAX的升級(jí)版，即IEEE802.16m標(biāo)準(zhǔn)。802.16系列標(biāo)準(zhǔn)在美國電氣和電子工程協(xié)會(huì)（IEEE）中正式稱為WirelessMAN,其中，802.16m最高可以提供1Gb/s無線傳輸速率，還將兼容未來的4G無線網(wǎng)絡(luò)。三第四代移動(dòng)通信技術(shù)（5）功耗節(jié)省。（4）低時(shí)延，QoS增強(qiáng)。（3）提高數(shù)據(jù)和VOIP容量。（2）提高頻譜效率。（1）提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋，改建鏈路預(yù)算。優(yōu)勢(shì)三第四代移動(dòng)通信技術(shù)3.第四代移動(dòng)通信技術(shù)面臨的問題雖然從理論上講，3G手機(jī)用戶在全球范圍都可以進(jìn)行移動(dòng)通信，但是由于沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，各種移動(dòng)通信系統(tǒng)彼此互不兼容，給手機(jī)用戶帶來諸多不便。因此，開發(fā)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)必須首先解決通信制式等需要全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化問題，而世界各大通信廠商對(duì)此一直爭論不休。1）標(biāo)準(zhǔn)多三第四代移動(dòng)通信技術(shù)要實(shí)現(xiàn)4G通信的下載速度還面臨著一系列技術(shù)問題。例如，如何保證樓區(qū)、山區(qū)以及其他有障礙物等易受影響地區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度等問題。日本DoCoMo公司表示，為了解決這一問題，公司會(huì)對(duì)不同編碼技術(shù)和傳輸技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。另外在移動(dòng)切換方面存在的技術(shù)問題，使手機(jī)很容易在從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域時(shí)和網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系，由于第四代無線通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，這一問題顯得格外突出，不過行業(yè)專家表示，他們相信這一問題可以得到解決，但需要一定的時(shí)間。2）技術(shù)難三第四代移動(dòng)通信技術(shù)人們對(duì)未來4G通信印象最深的莫過于它的通信傳輸速度會(huì)得到極大提升，但手機(jī)的速度會(huì)受到通信系統(tǒng)容量的限制，如系統(tǒng)容量有限，手機(jī)用戶越多，速度就越慢。據(jù)有關(guān)行家分析，4G手機(jī)很難達(dá)到其理論速度，如果速度上不去，4G手機(jī)的實(shí)用性就要大打折扣。3）容量受限三第四代移動(dòng)通信技術(shù)第三代技術(shù)仍然在緩慢地進(jìn)入市場，整個(gè)行業(yè)正在消化吸收第三代技術(shù)，對(duì)于第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的接受還需要一個(gè)逐步過渡的過程。另外，在過渡過程中，如果4G通信因?yàn)橄到y(tǒng)或終端的短缺而導(dǎo)致延遲，那么號(hào)稱5G的技術(shù)隨時(shí)都有可能威脅到4G的贏利計(jì)劃，此時(shí)4G漫長的投資回收和贏利計(jì)劃會(huì)變得異常的脆弱。4）市場難以消化三第四代移動(dòng)通信技術(shù)在部署4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之前，覆蓋全球的大部分無線基礎(chǔ)設(shè)施都是基于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)建立的，如果要向第四代通信技術(shù)轉(zhuǎn)移，那么全球的許多無線基礎(chǔ)設(shè)施都需要經(jīng)歷大量的變化和更新，這種變化和更新勢(shì)必減緩4G通信技術(shù)全面進(jìn)入市場、占領(lǐng)市場的速度。而且到那時(shí)，還必須要求3G通信終端升級(jí)到能進(jìn)行更高速數(shù)據(jù)傳輸及支持4G通信各項(xiàng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的4G終端，也就是說4G通信終端要能在4G通信網(wǎng)絡(luò)建成后及時(shí)提供，不能讓通信終端的生產(chǎn)滯后于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。5）設(shè)施更新慢三第四代移動(dòng)通信技術(shù)手機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，而無線通信網(wǎng)絡(luò)也變得越來越復(fù)雜，同樣，4G通信在功能日益增多的同時(shí)，它的建設(shè)和開發(fā)也會(huì)遇到比以前系統(tǒng)建設(shè)更多的困難和麻煩。另外，費(fèi)率和計(jì)費(fèi)方式對(duì)于4G通信的移動(dòng)數(shù)據(jù)市場的發(fā)展尤為重要，因此必須及早慎重研究基于4G通信的收費(fèi)系統(tǒng)，以利于市場發(fā)展。6）其他三第四代移動(dòng)通信技術(shù)4.第四代移動(dòng)通信技術(shù)的展望以4G為龍頭的移動(dòng)通信技術(shù)正在帶來信息產(chǎn)業(yè)新的革命，到了4G時(shí)代，可能更強(qiáng)調(diào)的是兼容、互聯(lián)互通，拿著聯(lián)通的手機(jī)去打移動(dòng)的客戶，用戶感覺不到有什么不同，實(shí)際上后臺(tái)它們要互聯(lián)互通，要相互結(jié)算，有一整套的管理體系和運(yùn)行機(jī)制做保證。中國移動(dòng)已經(jīng)全面啟動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，其中包括2013年開始在國內(nèi)100個(gè)城市進(jìn)行TDLTE(我國4G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))設(shè)備采購，2013年建成TD-LTE基站規(guī)模超過20萬個(gè)，即2013年新建基站18萬個(gè)，據(jù)介紹，這一投資總額將達(dá)到約1800億元。四移動(dòng)通信與物聯(lián)網(wǎng)(3)基于IP地址的路由分配，支持更多多媒體業(yè)務(wù)。(4)更高的資源利用率，更大的業(yè)務(wù)容量，更廣的融合系統(tǒng)。從廣義上講，未來的無線網(wǎng)絡(luò)具有以下特征(1)方便、高速、統(tǒng)一的無線接入。(2)支持多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，融合多種傳輸資源，支持多種移動(dòng)模式。四移動(dòng)通信與物聯(lián)網(wǎng)Subtitletext1（2）移動(dòng)通信傳輸網(wǎng)

絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。（3）移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)管理

平臺(tái)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。Subtitle（1）移動(dòng)通信終端在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。移動(dòng)通信在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用四移動(dòng)通信與物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在的移動(dòng)通信終端只有語音或數(shù)據(jù)的通信功能，還不具有信息的感知和物品的控制功能，因此不能直接作為物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備使用。可以通過在移動(dòng)通信終端中增加相應(yīng)的傳感器和控制元件，或者為現(xiàn)有的傳感器增加移動(dòng)通信功能，對(duì)移動(dòng)終端加以改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信終端和物聯(lián)網(wǎng)信息終端的融合。（1）對(duì)移動(dòng)終端的改進(jìn)四移動(dòng)通信與物聯(lián)網(wǎng)對(duì)現(xiàn)有的用戶管理方式進(jìn)行改進(jìn)，包括采用新的用戶標(biāo)示手段以增加用戶容量、區(qū)分物品用戶和人員用戶的不同，最終提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率；其次，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃远家蠓浅８?，這就要求必須改進(jìn)現(xiàn)在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)墓芾矸绞?，以提高安全性和可靠性；最后，必須為?lián)網(wǎng)用戶不斷開發(fā)新的業(yè)務(wù)，并對(duì)新的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行高效的管理。（2）對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的改進(jìn)問題與思考問題1什么是移動(dòng)通信技術(shù)?移動(dòng)通信網(wǎng)由哪幾部分組成？思考:問題2移動(dòng)通信與物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)如何實(shí)現(xiàn)交互？思考:物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)

單元三

短距離無線通信技術(shù)引言移動(dòng)通信是指通信雙方有一方或兩方處于運(yùn)動(dòng)中的通信,也就是說，至少有一方具有可移動(dòng)性，可以是移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間的通信，也可以是移動(dòng)臺(tái)與固定用戶之間的通信。相比固定通信而言，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋廣、建設(shè)成本低、部署方便、可移動(dòng)等特點(diǎn)，因此滿足了人們無論何時(shí)何地都能進(jìn)行通信的愿望。未來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將是物聯(lián)網(wǎng)最主要的接入手段之一。短距離無線通信，學(xué)術(shù)界目前還沒有一個(gè)嚴(yán)格的定義。一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息且傳輸距離限制在較短的范圍（幾十米）內(nèi)，就可稱為短距離無線通信。短距離無線通信主要包括ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi、超寬帶技術(shù)（UWB）、NFC等技術(shù)。短距離無線通信技術(shù)按數(shù)據(jù)傳輸速率可以分為高速短距離無線通信技術(shù)和低速短距離無線通信技術(shù)兩類。Subtitletext1低功耗對(duì)等通信Subtitle低成本短距離無線通信特征一ZigBeeZigBeeZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍內(nèi)且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議，根據(jù)這個(gè)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)。ZigBee的特點(diǎn)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,主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。一ZigBee1.ZigBee的技術(shù)特點(diǎn)

（5）短延時(shí)。

（4）近距離。

（3）低速率。（2）低成本。

（1）低功耗。一ZigBee（9）自組織網(wǎng)通信方式（動(dòng)態(tài)路由）。（8）免執(zhí)照頻段。（7）高安全。（6）高容量。一ZigBee2.ZigBee協(xié)議棧1）ZigBee協(xié)議棧的定義在網(wǎng)絡(luò)中，為了完成通信必須使用多層上的多種協(xié)議，這些協(xié)議按照層次順序組合在一起，構(gòu)成了協(xié)議棧（protocolstack）。協(xié)議棧是指網(wǎng)絡(luò)中各層協(xié)議的總和，一套協(xié)議的規(guī)范，其形象地反映了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中文件傳輸?shù)倪^程：由上層協(xié)議到底層協(xié)議，再由底層協(xié)議到上層協(xié)議。一ZigBee

網(wǎng)絡(luò)接口層

網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧一ZigBee2）ZigBee協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)由一組被稱為層的模塊組成，每一層為上面的層執(zhí)行一組特定的服務(wù),其中數(shù)據(jù)實(shí)體提供了數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理實(shí)體提供了所有其他的服務(wù)，每個(gè)服務(wù)實(shí)體通過一個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）為上層提供一個(gè)接口，每個(gè)SAP支持多種服務(wù)原語來實(shí)現(xiàn)要求的功能。ZigBee協(xié)議?；跇?biāo)準(zhǔn)的開放式系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）七層模型，但是僅定義了那些相關(guān)預(yù)期市場空間功能的層。一ZigBeeIEEE802.15.4—2003標(biāo)準(zhǔn)定義了兩個(gè)較低層：物理層（PHY）和媒體訪問控制子層（MAC），ZigBee聯(lián)盟在此基礎(chǔ)上建立了網(wǎng)絡(luò)層（NWK）和應(yīng)用層構(gòu)架。應(yīng)用層構(gòu)架由應(yīng)用支持子層（APS）、ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO）和制造商定義的應(yīng)用對(duì)象組成。IEEE802.15.4—2003有兩個(gè)PHY層，這兩個(gè)PHY層運(yùn)行在兩個(gè)不同的頻率范圍,即868/915MHz和2.4GHz。一ZigBee較低頻率的PHY層覆蓋了868MHz頻帶(如歐洲)和915MHz頻帶（如美國和澳大利亞），較高頻率的PHY層幾乎在世界各地使用。IEEE802.15.4—2003MAC子層使用CSMACA（帶有沖突避免的載波偵聽多路訪問）機(jī)制來控制無線電信道的訪問,其職責(zé)也可能包括傳輸信幀，同步和提供一個(gè)可靠的傳輸機(jī)制。一ZigBee（3）為到預(yù)定目的地的幀尋找路由。（4）發(fā)現(xiàn)和維護(hù)設(shè)備之間的路由。（5）發(fā)現(xiàn)單跳的鄰居。ZigBee網(wǎng)絡(luò)層的職責(zé)包括以下幾個(gè)方面（1）加入和離開一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。（2）為幀運(yùn)用安全功能。（6）存儲(chǔ)相關(guān)的鄰居信息。一ZigBeeAPS子層的職責(zé)包括以下幾個(gè)方面（1）維護(hù)綁定表，定義為能夠根據(jù)其服務(wù)和需求同時(shí)匹配兩個(gè)設(shè)備。（2）在綁定設(shè)備之間傳輸信息。一ZigBeeZDO的職責(zé)包括以下幾個(gè)方面（1）定義網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的角色（例如，ZigBee協(xié)調(diào)器或終端設(shè)備）。（2）發(fā)起和/或響應(yīng)綁定請(qǐng)求。（3）在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立一個(gè)安全的關(guān)系。（4）ZDO還負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備，并決定它們提供哪種應(yīng)用服務(wù)。一ZigBee3.ZigBee的應(yīng)用前景（5）農(nóng)業(yè)控制。（4）公共場所。（3）商業(yè)。（2）工業(yè)控制。

（1）家庭和樓宇網(wǎng)絡(luò)。二B luetooth

4）全球通用3）易于使用2）設(shè)備范圍

1）全球可用

1.藍(lán)牙的技術(shù)優(yōu)勢(shì)二B luetooth以通信距離分類ClassAClassB用于大功率遠(yuǎn)距離藍(lán)牙產(chǎn)品用于手機(jī)藍(lán)牙耳機(jī)2.藍(lán)牙的技術(shù)規(guī)范二B luetooth1）藍(lán)牙2.1+EDR只要在手機(jī)選項(xiàng)中選項(xiàng)特定裝置，在確定之后，手機(jī)會(huì)自動(dòng)列出目前環(huán)境中可使用的設(shè)備，并且自動(dòng)進(jìn)行連接。而短距離的配對(duì)方面，也具備了在兩個(gè)支持藍(lán)牙的手機(jī)之間互相配對(duì)與通信傳輸?shù)腘FC（nearfieldcommunication）機(jī)制。（1）改善裝置配對(duì)流程二B luetooth藍(lán)牙2.1版本加入了SniffSubrating的功能，通過設(shè)定在兩個(gè)裝置之間互相確認(rèn)信號(hào)的發(fā)送間隔來達(dá)到節(jié)省功耗的目的。一般來說，當(dāng)兩個(gè)進(jìn)行連接的藍(lán)牙裝置進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)后，藍(lán)牙裝置之間仍需要通過相互的呼叫來確定彼此是否仍在待機(jī)狀態(tài)，因此藍(lán)牙芯片就必須隨時(shí)保持在工作狀態(tài)。為了改善這樣的狀況，藍(lán)牙2.1將裝置之間相互確認(rèn)的信號(hào)發(fā)送時(shí)間間隔從舊的0.1s延長到0.5s左右。（2）更佳的省電效果二B luetooth2）藍(lán)牙3.0作為新版規(guī)范，藍(lán)牙3.0的傳輸速度自然會(huì)更高，而原因就在802.11無線協(xié)議上。通過集成802.11PAL（協(xié)議適應(yīng)層），藍(lán)牙3.0的數(shù)據(jù)傳輸率提高到大約24Mb/s（即可在需要的時(shí)候調(diào)用802.11WiFi用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸），是藍(lán)牙2.0的8倍，可以輕松用于錄像機(jī)至高清電視、個(gè)人計(jì)算機(jī)至便攜式媒體播放器、超級(jí)移動(dòng)個(gè)人計(jì)算機(jī)至打印機(jī)之間的資料傳輸。二B luetooth功耗方面，通過藍(lán)牙3.0高速傳送大量數(shù)據(jù)自然會(huì)消耗更多能量，但由于引入了增強(qiáng)電源控制（EPC）機(jī)制，再輔以802.11，實(shí)際空閑功耗會(huì)明顯降低。此外，新的規(guī)范還具備通用測(cè)試方法（GTM）和單向廣播無連接數(shù)據(jù)（UCD）兩項(xiàng)技術(shù)，并且包括了一組主機(jī)控制接口（HCI）指令以獲取密鑰長度。二B luetooth3）藍(lán)牙4.0藍(lán)牙4.0包括三個(gè)子規(guī)范，即傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速藍(lán)牙技術(shù)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)在三個(gè)方面，即電池續(xù)航時(shí)間、節(jié)能和設(shè)備種類，擁有低成本、跨廠商互操作性、3ms低延遲、100m以上超長距離、AES128加密等諸多特色。此外，藍(lán)牙4.0的有效傳輸距離也有所提升，可達(dá)到100m。二B luetooth藍(lán)牙4.0繼承了藍(lán)牙技術(shù)無線連接的所有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)增加了低耗能藍(lán)牙和高速藍(lán)牙兩大特點(diǎn)，尤以低功耗技術(shù)為核心，大大拓展了藍(lán)牙技術(shù)的市場潛力。低耗能藍(lán)牙技術(shù)將為以紐扣電池供電的小型無線產(chǎn)品及感測(cè)器進(jìn)一步開拓醫(yī)療保健、運(yùn)動(dòng)與健身、保安及家庭娛樂等市場提供新的機(jī)會(huì)。三Wi-Fi1.Wi-Fi的突出優(yōu)勢(shì)

（3）廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻較低。（2）傳輸速度快。

（1）無線電波的覆蓋范圍廣，半徑則可達(dá)100m左右。三Wi-Fi2.Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的組建網(wǎng)絡(luò)的組建無線網(wǎng)絡(luò)的基本配備就是無線網(wǎng)卡及一臺(tái)AP，如果只是幾臺(tái)電腦的對(duì)等網(wǎng)，也可不要AP，只需要每臺(tái)電腦配備無線網(wǎng)卡。有線寬帶網(wǎng)絡(luò)（ADSL、小區(qū)LAN等）到戶后，連接到一個(gè)AP，然后在電腦中安裝一塊無線網(wǎng)卡即可。普通的家庭有一個(gè)AP已經(jīng)足夠，甚至用戶的鄰居得到授權(quán)后，無需增加端口，也能以共享的方式上網(wǎng)。四UWB超寬帶技術(shù)（ultrawideband，UMB)是一種無載波通信技術(shù)，利用納秒至微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。有人稱UWB為無線電領(lǐng)域的一次革命性進(jìn)展，認(rèn)為它將成為未來短距離無線通信的主流技術(shù)。四UWB1.UWB的技術(shù)特點(diǎn)(3)功耗低。(4)安全性高。(5)多徑分辨能力強(qiáng)。(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡單。(2)高速的數(shù)據(jù)傳輸。(6)定位精確。(7)工程簡單，造價(jià)便宜。四UWB2.UWB與其他短距離無線技術(shù)的比較IEEE802.11a是由IEEE制定的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之一，物理層速率在54Mb/s，傳輸層速率在25Mb/s，它的通信距離可能達(dá)到100m，而UWB的通信距離在10m左右。在短距離的范圍(如10m以內(nèi))，IEEE802.11a的通信速率與UWB相比不占優(yōu)勢(shì)，UWB可以達(dá)到上千兆，是IEEE802.11a的幾十倍；超過這個(gè)距離范圍(即大于10m)，由于UWB發(fā)射功率受限，表現(xiàn)就差很多了。1)IEEE802.11a與UWB四UWB藍(lán)牙的傳輸距離為10cm～10m，它采用2.4GHzISM頻段和調(diào)頻、跳頻技術(shù)，速率為1Mb/s。從技術(shù)參數(shù)上來看，UWB的優(yōu)越性是比較明顯的，有效距離差不多，功耗也差不多，但UWB的速度卻快得多，是藍(lán)牙速度的幾百倍。從目前的情況來看，藍(lán)牙唯一比UWB優(yōu)越的地方就是藍(lán)牙的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是隨著UWB的發(fā)展，這種優(yōu)勢(shì)就不再存在。2)藍(lán)牙與UWB四UWBHomeRF借用了802.11規(guī)范中支持TCP/IP傳輸?shù)膮f(xié)議,而其語音傳輸性能則來自DECT(無繩電話)標(biāo)準(zhǔn)。HomeRF定義的工作頻段為2.4GHz，這是不需許可證的公用無線頻段。HomeRF使用了跳頻空中接口，每秒跳頻50次，即每秒鐘信道改換50次,收發(fā)信機(jī)最大功率為100mW，有效范圍約50m，其速率為1~2Mb/s。與UWB相比,HomeRF的傳輸距離遠(yuǎn)，但速率太低；UWB傳輸距離只有HomeRF的五分之一，但速度卻是HomeRF的幾百倍甚至上千倍。3)HomeRF與UWB四UWB3.UWB的發(fā)展前景具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn),使得UWB比較適合家庭無線消費(fèi)市場的需求。UWB尤其適合近距離高速傳遞大量多媒體數(shù)據(jù),加上可以穿透障礙物的突出優(yōu)點(diǎn)，讓很多商業(yè)公司將其看作一種很有前途的無線通信技術(shù)，應(yīng)用于諸如將視頻信號(hào)從機(jī)頂盒無線傳送到數(shù)字電視等家庭場合。當(dāng)然，UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶使用習(xí)慣和市場成熟度等多方面的因素。五NFC近距離無線通信技術(shù)（nearfieldcommunication,NFC）是由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)的一種非接觸式識(shí)別和互聯(lián)技術(shù)，可以在移動(dòng)設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、PC和智能控件工具間進(jìn)行近距離無線通信。NFC提供了一種簡單、觸控式的解決方案，可以讓消費(fèi)者簡單直觀地交換信息、訪問內(nèi)容與服務(wù)。五NFC1.NFC的工作模式Subtitletext1（2）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式（3）讀卡器模式Subtitle（1）卡模式五NFC2.NFC的技術(shù)特征相對(duì)于RFID來說，NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)；其次，NFC與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已經(jīng)成為越來越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)；再次，NFC是一種近距離的私密通信方式；最后，RFID更多被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上，而NFC則在門禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。與RFID比較五NFCNFC手機(jī)內(nèi)置NFC芯片，比原先僅作為標(biāo)簽使用的RFID增加了數(shù)據(jù)雙向傳送的功能，這個(gè)進(jìn)步使得其更加適合用于電子貨幣支付，特別是RFID所不能實(shí)現(xiàn)的相互認(rèn)證、動(dòng)態(tài)加密和一次性鑰匙(OTP)等功能都能夠在NFC上實(shí)現(xiàn)。NFC技術(shù)支持多種應(yīng)用，包括移動(dòng)支付與交易、對(duì)等式通信及移動(dòng)中信息訪問等,NFC設(shè)備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設(shè)備對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，其應(yīng)用主要分為四個(gè)基本類型，即用于付款和購票、用于電子票證、用于智能媒體以及用于交換、傳輸數(shù)據(jù)。五NFC3.NFC與藍(lán)牙的比較NFC略勝藍(lán)牙的地方在于設(shè)置程序較短，但無法達(dá)到低功率藍(lán)牙的速度。NFC可以減少不必要的干擾。相對(duì)于藍(lán)牙，NFC兼容于現(xiàn)有的被動(dòng)RFID(13.56MHzISO/IEC18000-3)設(shè)施。NFC的能量需求更低，與藍(lán)牙V4.0低功耗協(xié)議類似。NFC的短距離通信特性正是其優(yōu)點(diǎn)，由于耗電量低、一次只和一臺(tái)機(jī)器連接，擁有較高的保密性與安全性，NFC有利于信用卡交易時(shí)避免被盜用。NFC的目標(biāo)并非是取代藍(lán)牙等其他無線技術(shù)，而是在不同的場合、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。五NFC4.NFC的發(fā)展前景NFC具有成本低廉、方便易用和更富直觀性等特點(diǎn)。如果NFC技術(shù)能得到普及，它將在很大程度上改變?nèi)藗兪褂迷S多電子設(shè)備的方式，甚至改變使用信用卡、鑰匙和現(xiàn)金的方式。NFC作為一種新興的技術(shù)，大致總結(jié)了藍(lán)牙技術(shù)協(xié)同工作能力差的弊病,不過，它的目標(biāo)并非是完全取代藍(lán)牙、Wi-Fi等其他無線技術(shù)，而是在不同的場合、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。因?yàn)镹FC的數(shù)據(jù)傳輸速率較低，僅為212kb/s，不適合諸如音視頻流等需要較高帶寬的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)

單元四

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引言微機(jī)電系統(tǒng)(microelectromechanismsystem,MEMS)、片上系統(tǒng)(systemonchip,SoC)、無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，孕育出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssensornetworks,WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點(diǎn)帶來了信息感知技術(shù)的一場變革。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的大量廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。一無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸三種功能，它與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成信息技術(shù)的三大支柱。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對(duì)象的信息，并最終把這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)所有者。一無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所具有的眾多類型的傳感器，可探測(cè)包括地震,電磁,溫度,濕度,噪聲,光強(qiáng)度,壓力,土壤成分,移動(dòng)物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象，潛在的應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為軍事、航空、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等。二無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史第一階段，最早可以追溯至越戰(zhàn)時(shí)期使用的傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)。當(dāng)年美越雙方在密林覆蓋的“胡志明小道”進(jìn)行了一場血腥較量，“胡志明小道”是胡志明部隊(duì)向南方游擊隊(duì)輸送物資的秘密通道，美軍對(duì)其進(jìn)行了狂轟濫炸，但效果不大。后來，美軍投放了2萬多個(gè)“熱帶樹”傳感器。戰(zhàn)爭期間，美軍利用“熱帶樹”系統(tǒng)總共炸毀或炸壞4.6萬輛卡車。第一階段二無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史20世紀(jì)80年代至20世紀(jì)90年代。這個(gè)階段主要是美軍研制的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、海軍協(xié)同交戰(zhàn)能力系統(tǒng)、遠(yuǎn)程戰(zhàn)場傳感器系統(tǒng)等，這些現(xiàn)代微型化的傳感器具備感知能力、計(jì)算能力和通信能力。在1999年，商業(yè)周刊將傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最具影響的21項(xiàng)技術(shù)之一。第二階段二無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史21世紀(jì)開始至今。這個(gè)階段的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)傳輸自組織和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)低功耗，除了應(yīng)用于反恐活動(dòng)以外，在其他領(lǐng)域更是獲得了很好的應(yīng)用，所以2002年，美國國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室提出了“網(wǎng)絡(luò)就是傳感器”的論斷。第三階段三無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)1.大規(guī)模一方面是傳感器節(jié)點(diǎn)分布在很大的地理區(qū)域內(nèi)，如在原始大森林采用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行森林防火和環(huán)境監(jiān)測(cè)，需要部署大量的傳感器節(jié)點(diǎn)；另一方面，傳感器節(jié)點(diǎn)部署很密集，在面積較小的空間內(nèi)部署大量的傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性包括兩方面的含義：三無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)通過不同空間視角獲得的信息具有更大的信噪比；通過分布式處理大量的采集信息能夠提高監(jiān)測(cè)的精確度，降低對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器的精度要求；大量冗余節(jié)點(diǎn)的存在，使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性能；大量節(jié)點(diǎn)能夠增大覆蓋的監(jiān)測(cè)區(qū)域，減少洞穴或者盲區(qū)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性具有如下優(yōu)點(diǎn)：三無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)2.自組織在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先精確設(shè)定，節(jié)點(diǎn)之間的相互鄰居關(guān)系預(yù)先也不知道，在傳感器網(wǎng)絡(luò)使用過程中，部分傳感器節(jié)點(diǎn)由于能量耗盡或環(huán)境因素造成失效，也有一些節(jié)點(diǎn)為了彌補(bǔ)失效節(jié)點(diǎn)、增加監(jiān)測(cè)精度而補(bǔ)充到網(wǎng)絡(luò)中，這樣在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)就動(dòng)態(tài)地增加或減少，從而使網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨之動(dòng)態(tài)地變化。傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織性要能夠適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。三無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)3.動(dòng)態(tài)性傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能因?yàn)橄铝幸蛩囟淖儯涵h(huán)境因素或電能耗盡造成的傳感器節(jié)點(diǎn)故障或失效；環(huán)境條件變化可能造成無線通信鏈路帶寬變化，甚至?xí)r斷時(shí)通；傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器、感知對(duì)象和觀察者這三要素都可能具有移動(dòng)性；新節(jié)點(diǎn)的加入。這就要求傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要能夠適應(yīng)這種變化，具有動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)可重構(gòu)性。三無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)4.可靠無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特別適合部署在惡劣環(huán)境或人類不宜到達(dá)的區(qū)域，傳感器節(jié)點(diǎn)往往采用隨機(jī)部署，這些都要求傳感器節(jié)點(diǎn)非常堅(jiān)固，不易損壞，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境條件。由于監(jiān)測(cè)區(qū)域環(huán)境的限制以及傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目巨大，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)十分困難甚至不可維護(hù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信保密性和安全性也十分重要，要防止監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)被盜取和獲取偽造的監(jiān)測(cè)信息，因此，傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟硬件必須具有魯棒性和容錯(cuò)性。三無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)5.應(yīng)用相關(guān)不同的應(yīng)用對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求不同，其硬件平臺(tái)、軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必然會(huì)有很大差別，所以傳感器網(wǎng)絡(luò)不能像因特網(wǎng)一樣有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺(tái)。不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用雖然存在一些共性問題，但在開發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，更應(yīng)關(guān)心傳感器網(wǎng)絡(luò)的差異，只有讓系統(tǒng)更貼近應(yīng)用，才能做出最高效的目標(biāo)系統(tǒng)。針對(duì)每一個(gè)具體應(yīng)用來研究傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這是傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的顯著特征。三無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)6.以數(shù)據(jù)為中心傳感器網(wǎng)絡(luò)是任務(wù)型的網(wǎng)絡(luò)，脫離傳感器網(wǎng)絡(luò)談?wù)搨鞲衅鞴?jié)點(diǎn)沒有任何意義。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)采用節(jié)點(diǎn)編號(hào)標(biāo)識(shí)，節(jié)點(diǎn)編號(hào)是否需要全網(wǎng)唯一取決于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。傳感器網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點(diǎn)編號(hào)之間的關(guān)系是完全動(dòng)態(tài)的，表現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)編號(hào)與節(jié)點(diǎn)位置沒有必然聯(lián)系。用戶使用傳感器網(wǎng)絡(luò)查詢事件時(shí)，直接將所關(guān)心的事件通告給網(wǎng)絡(luò)，而不是通告給某個(gè)確定編號(hào)的節(jié)點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)在獲得指定事件的信息后匯報(bào)給用戶。這種以數(shù)據(jù)本身作為查詢或傳輸線索的思想更接近于自然語言交流的習(xí)慣,所以通常說傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。四無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)1.傳感器節(jié)點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力相對(duì)較弱，通過小容量電池供電。從網(wǎng)絡(luò)功能上看，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)除了進(jìn)行本地信息收集和數(shù)據(jù)處理外，還要對(duì)其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和融合，并與其他節(jié)點(diǎn)協(xié)作完成一些特定任務(wù)。四無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)2.匯聚節(jié)點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力相對(duì)較強(qiáng)，它是連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet等外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議間的轉(zhuǎn)換，同時(shí)向傳感器節(jié)