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1、第3章 无线数据通信技术,第1节 无线数据通信概述 第2节 红外无线数据通信 第3节 蓝牙技术Bluetooth 第4节 基于802.11的无线局域网 第5节 紫蜂技术ZigBee 课后作业,第1节 无线数据通信概述,3.1.1 概念 3.1.2 主要类别 3.1.3 特点和应用 3.1.4 网络 3.1.5 发展趋势,无线数据通信(广义),指在无线终端与中心主机或无线终端之间采用无线连接,通过无线方式传输数据。,无线数据通信的主要类别,移动数据通信 固定或半固定无线数据通信,移动数据通信,指通信客户端常处于移动状态,其位置具有不确定性的数据通信方式。 特点: 所处环境较差,技术实现难度较大,
2、数据传输率较低。,固定或半固定无线数据通信(狭义),指通信双方位置变化不大,无线传输距离较短的数据通信方式。 特点: 通信环境条件较好,技术上实现相对容易,有利于形成高速数据传输。,无线数据通信的特点,方便地扩展了现有有线网络 受物理线路的限制较小,可扩展性好,具有较强的独立性 接入与传输方式灵活,性价对较高,无线数据通信的应用,个人通信 电子商务应用 专用系统调度与定位 遥感遥测 家庭网络,3.1.4 无线数据通信网络,无线广域网(WWAN) 无线局域网(WLAN) 无线个人区域网络(WPAN) 无线区域网络(WRAN),无线广域网(WWAN),Wireless Wide Area Netw
3、ork 一般指对公众运营的移动数据网络 主要应用 公共接入网络:蜂窝技术 专用无线数据通信网络:集群技术 主要问题:速度慢、安全性差、费用高 主要技术: GPRS、3G、WAP、WiMAX,无线局域网(WLAN),Wireless Local Area Network 有限范围内(传送距离一般为几十米),可移动、高速率的无线通信网。 主要应用:有线局域网的扩展和补充 主要技术:IEEE定义的802.11系列标准,无线个人区域网络(WPAN),Wireless Personal Area Network 10米范围内,带宽在1Mbps以下的个人网络。 目标:低功耗、小尺寸、低成本 主要技术:视距
4、红外、蓝牙、ZigBee,IEEE与WPAN,IEEE 802.15工作组主要致力于研究个人区域网络和短程无线网络标准化问题。它定义了3种不同类型的WPAN标准 HR-WPAN:高速无线个域网,传输速率高于20Mbps,标准IEEE 802.15.3 MR-WPAN:中速无线个域网,传输速率1Mbps ,标准IEEE 802.15.1 HR-WPAN:低速无线个域网,传输速率比较低,标准IEEE 802.15.4,无线区域网络WRAN,Wireless Regional Area Network 传输范围可达 100km ,非视距(NLOS) 使用 TV 广播频带作为免许可执照(LE)频谱。
5、面向无线宽带(远程)接入、面向独立分散的、人口稀疏的区域。 解决特定授权频带频谱利用率低的问题,最大限度地提高频谱的利用率 技术: IEEE802.22,3.1.5 无线数据通信的发展趋势,无线移动终端的智能化和普及 无线通信网络的宽带化 协议标准的统一化,实现不同网络互联,第2节 红外无线数据通信,3.2.1 概述 3.2.2 系统组成、原理及分类 3.2.3 特点 3.2.4 主要协议IrDA协议集 3.2.5 红外数据网络,红外无线数据通信概述,已主宰低速遥控市场 在无线多信道室内话音系统、无绳电话、计算机外设短距离无线连接等方面得到应用 高带宽、高速率的红外无线数据通信技术也得到迅速发
6、展,红外无线数据通信的 系统组成、原理及分类,红外线 系统组成 调制技术 分类,红外线,红外线波长范围:700nm1300nm 红外线LED通常工作在近红外区,即700nm950nm 理想波长:820nm,空气在这个数值点所产生的衰减最小。,红外发射器 传输信道 红外接收器,系统组成,红外发射器,功能:完成信号的电光转换,向空间发射红外脉冲。 关键部件:红外发光二极管和相应的驱动电路。,传输信道,主要问题:光信号的反射、散射及背景光噪声与干扰 常用元件:光学滤光片、聚光镜等 作用: 整形、滤波、视场变换、频段划分,红外接收器,主要问题:红外发射器的发射功率较小,且是无线传输,易受外界环境影响。
7、 组成: 光接收机(光电转换) 采样、滤波、判决、量化、均衡和解码部分,调制技术,基带调制 ASK(幅度键控,即调幅) PSK(移相键控,即调相) MSK(多路副载波调制) PPM(脉位调制):将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列 其中,PPM在功能效率和频带利用率之间,折中较好。,红外无线数据通信分类,按发射器/接收器的布局不同,红外无线通信系统的工作方式可分为: 直视 定向,信道特性好,但难于实现漫游 漫射 非方向性,易于实现漫游,但信道质量不如直视方式,红外无线数据通信分类,按应用分为: 点对点无线数据传输 红外无线局域网 按工作环境分为: 室外:即激光通信 室内:应用更广泛,更具有
8、实用价值,红外无线数据通信的优点,体积小、重量轻、成本低 频带宽、使用范围灵活、不受无线电管制 不能穿透墙壁,传输视距,难以被干扰和窃听,安全保密性强,容易管理,红外无线数据通信的局限性,几乎没有绕射能力,反射能力也较弱,不能穿透墙壁,仅用于视距数据传输 易受阳光和荧光灯(噪声)、水蒸气和二氧化碳(吸收作用)、雾雪云烟(散射作用)影响。 接收红外线的点和波长都是由器件所固定,实现全双工链路困难。,红外无线数据通信的主要协议 IrDA协议集,IrDA协议是一种点对点的半双工技术,采用分层结构,IrDA协议栈结构如下:,IrDA,Infrared Data Association,红外数据协会,1
9、993年成立的标准化团体。 工作目标:制定低功率、定向型、短距离、点对点或点对多点的红外线数据通信标准。 主要成员:AT&T、Apple、DEC、HP、IBM、Intel、Microsoft、NTT等 发布的IrDA协议集已成为事实工业标准,IrDA的主要技术参数,通常采用850nm的红外光 无障碍直线信道 通信距离一般不超过10m 通信角度不能超过30,IrDA的主要技术参数,物理层规范(Ir PHY)*,制定了红外通信硬件设计上的目标和要求,包括: 红外的光特性 数据编码 各种波特率下的帧等。 为达到兼容,硬件平台以及硬件接口设计必须符合红外协议制定的规范。,链路接入协议(IrLAP)*,
10、制定了底层连接建立的过程规范,描述了在红外信道上建立一个基本可靠连接的过程和要求。 要实现寻址、冲突处理、恢复、站点的发现/识别、连接建立、主站竞争、媒体接入控制等功能。 可选数据块大小:64 2048 字节 可选比特率:9.6k 4M bps,链路管理协议(IrLMP)*,制定了在单个IrLAP连接的基础上复用多个服务和应用的规范。 一旦通过IrLAP建立了链路连接,链路的使用和应用参数的设定将由IrLMP软件来管理。,高层协议,IrLAN:(红外局域网)支持IrDA与其它已有局域网互连。 TingTP:(流传输协议)在传输数据时进行流控制。制定把数据进行拆分、重组、重传等的机制。 IrMC
11、:(红外移动通信)定义了无线通信设备利用IR进行传输的方法,及利用光接口进行语音通信和呼叫控制的规程。 IrCOMM (模拟串口层协议)允许已存在的使用串口通信的应用,象使用串口那样使用红外进行通信。,红外数据网络,主要实现方法 给计算机接口配置红外收发器 专用红外网卡 给现有网卡增加红外收发端口 红外漫反射器 红外HUB,第3节 个人区域无线数据通信蓝牙技术,3.3.1 概述 3.3.2 技术简介,3.3.1 蓝牙技术概述,什么是蓝牙技术 名字的由来 特点 发展历程 Bluetooth SIG 产品,什么是蓝牙技术,蓝牙技术目标:建立通用的无线电空中接口及其控制软件的公开标准,使通信和计算机
12、进一步结合,使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下,能在近距离范围内可相互作用的操作 即蓝牙技术是一种短距离无线电技术,蓝牙名字的由来,蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王Harald Blatand。Blatand国王口齿伶俐,善于交际,将现在的挪威,瑞典和丹麦统一起来 意在 统一无线局域网通讯标准 允许不同工业领域之间的协调工作,蓝牙的特点,采用无线接口来代替有线电缆连接,具有很强的移植性,并且适用于多种场合 不限制直线范围,可链接多个设备 蓝牙技术的无线电收发器芯片很小 功耗低、对人体危害小 应用简单、容易实现,所以易于推广 蓝牙手机存在着一定的安全问题,蓝牙的发展历程,
13、1998年5月,五大公司Ericsson、Nokia、Toshiba、 IBM和Intel联合宣布了一项叫做“Bluetooth(蓝牙)”的计划。 1999年7月26日推出了蓝牙技术规范1.0版 1999年底,蓝牙产品开始进入市场 2005年,有1800多家公司加盟该组织 现在已拥有了近3000个企业成员,Bluetooth SIG,Bluetooth Special Interest Group蓝牙特殊兴趣小组 是蓝牙技术联盟,是一家贸易协会,由电信、计算机、汽车制造、工业自动化和网络行业的领先厂商组成。 该小组致力于推动蓝牙无线技术的发展,为短距离连接移动设备制定低成本的无线规范,并将其推
14、向市场。,蓝牙产品,蓝牙传输使用的电力很低,有效范围约为十米,因此,支持蓝牙传输技术的产品,大多属于便携式的电子装置,或是放在电脑附近的设备。例如笔记本电脑、PDA、手机、耳机、键盘、鼠标、数码相机、DV摄像机等等,蓝牙接口,用蓝牙接口(BlueTooth)可以与其它同样具有蓝牙接口的设备实现无线连接 没有蓝牙接口的电脑可通过加装蓝牙适配器来实现蓝牙接口功能,这些蓝牙适配器一般都是USB接口的,可以插在电脑的USB接口上使用,而且只有闪盘大小,携带远比数据线要方便。,蓝牙耳机,蓝牙耳机是一种基于蓝牙技术的一种小型设备,只需要把这种轻巧的设备藏在耳机边而不需要直接使用通讯设备(手机、电脑等)就可
15、以实现自由通话。,3.3.2 蓝牙技术简介,主要技术指标 系统组成 协议栈,蓝牙的主要技术指标,传输距离:10cm10m,如果增加功率或是加上某些外设可达到100m 工作频段:2.4GHz ISM (工业、科学、医学)频段 调制和编码技术: GFSK调频、跳频技术 前向纠错编码、ARQ TDD ,TDMA每时隙为0.625s 基带协议,基带符合速率为1Mb/s 。,蓝牙的主要技术指标,蓝牙支持64kb/s实时语音传输和数据传输,语音编码为CVSD 发射功率分别为1mW、2.5mW和100mW 使用全球统一的48比特的设备识别码,蓝牙系统组成,蓝牙系统连接分为 点对点连接 点对多点连接* 蓝牙系
16、统包括 无线单元 链路控制单元 支持单元(链路管理、主机终端接口),蓝牙技术点对多点连接,多个蓝牙设备共享信道,形成一个微微网 多个微微网交迭覆盖形成一个散射网 一个微微网中包括 一个主设备单元 最多七个从设备单元 设备状态:激活、泊停、保持、监听,蓝牙协议栈结构*,蓝牙协议栈*,整个协议体系结构分三大部分: 底层硬件模块 中间协议层 高层应用,底层硬件模块*,无线跳频(Radio Frequency,RF): RF层通过2.4GHz 无需授权的ISM频段的微波,实现数据位流的过滤和传输,本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需满足的要求 基带(Baseband,BB): BB负责跳频
17、和蓝牙数据及信息帧的传输。 链路管理(Link Manager,LM):LM负责连接的建立和拆除以及链路安全和控制。,蓝牙协议无线射频结构*,智能天线 射频前端 电源控制器 GPSK调制解调器 收发开关,蓝牙系统的基带部分*,采用时分双工TDD方式 主设备总是从奇数时隙开始传输,从设备总是从偶数时隙开始传输 两种类型的链路 异步无连接ACL 同步面向连接SCO :主要承载语音信息,蓝牙系统的频段分配,2.4GHzISM频段 美国和欧洲:可用频段共83.5,定义成79个间隔为1MHz的射频通道 日本、西班牙和法国:只有23个1MHz 通道:一个伪随机跳频序列跳频的79个或23个射频信道,中间协议
18、层*,逻辑链路控制和适应协议(Logical Link Control and Adaptation Protocol ,L2CAP):完成数据的拆装、服务质量和协议复用等功能,是其他上层协议实现的基础 服务发现协议(Service Discovery Protocol,SDP):为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性 串口仿真协议RFCOMM:基于ETSI标准TS07.10在L2CAP上仿真9针RS232串口的功能,高层应用,在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架(Profiles)。其中较典型的有: 拨号网络(Dialup Networking) 耳机(Headset)
19、局域网访问(LAN Access) 文件传输(File Transfer)等 分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的Profile(应用模式)实现无线通信,第4节 基于802.11的无线局域网,3.4.1 无线局域网概述 3.4.2 无线局域网网络硬件 3.4.3 网络拓扑结构 3.4.4 网络协议IEEE802.11 3.4.5 无线局域网的频段分配 3.4.6 无线局域网的发展趋势 3.4.7 Wi-Fi新闻,无线局域网概述,用无线电波、激光、红外线等来代替部分或全部电缆,成为网络设备之间主要的通信传输介质,就构成了无线局域网 特点:保密性强、高移动性、抗干扰性好、架设与维护
20、容易,与有线局域网的区别,主要体现在底层的连接方式 连接设备不同(网卡、网桥、集线器) 是否需要天线 物理层和数据链路层的协议不同,无线局域网网络硬件,由多个节点依据某种拓扑结构组成 一个基本的节点包括: 计算机或数据终端 终端节点控制器 调制解调器(Modem) 无线收发设备,是最关键的设备,把终端与Modem和无线电台连接起来,无线局域网的节点组成图,3.4.3 网络拓扑结构,点对点型 视距下传输可达8km,功率损失小 可用于连接两个有线网 HUB型 典型的集中控制式,可有效利用信号发射功率,用户设备简单,网络管理单一,易于与现有有线局域网相连。一般用于将无线终端(笔记本电脑、PDA等)接
21、入网中 全分布型(Ad Hoc) 分布式结构连通性好,移动能力强,适合在军事领域应用。但用户节点结构复杂,成本高。,网络协议IEEE802.11,IEEE制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中,用户与用户终端的无线接入,业务主要限于数据存取 覆盖范围可达300英尺左右(约合90米) 下行数据传输速率最高54Mbps。,802.11协议族,802.11,1997年,原始标准(2Mbit/s,2.4GHz) 802.11a,1999年,物理层补充(54Mbit/s,5GHz) 802.11b,1999年,物理层补充(11Mbit/s,2.4GHz) 802.11g,物理层补充
22、(54Mbit/s,2.4GHz) 802.11h,无线覆盖半径的调整,室内(indoor) 和室外(outdoor) 信道(5GHz) 。 802.11i,安全和鉴权方面的补充 802.11n,导入多重输入输出 (MIMO) 技术,基本上是802.11a的延伸版。,Wi-Fi,Wireless Fidelity,无线保真 是无线局域网联盟(WLANA)的一个商标,该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作 Wi-Fi联盟所公布的认证种类有: WPA/WPA2,WPA/WPA2是基于IEEE 802.11a、802.11b、802.11g的单模、双模或双频的产品所建立的测试程序,网络协议IE
23、EE802.11,IEEE802.11的体系结构及与IEEE802其它标准的关系,网络协议IEEE802.11,网络协议IEEE802.11协议模型,IEEE802.11的物理层,定义了数据传输的信号特征和调制方法。 三种物理层规范: 红外线LAN DSSS直接序列扩频LAN FSSS跳频扩频LAN,IEEE802.11的MAC层,两种访问控制方式 DCF分布式 使用CSMA/CA实现分布接入控制 PCF集中式 由中心控制节点进行轮询,某一时刻仅允许一个站点发送,实现PCF控制。,CSMA/CA算法,CSMA/CA:载波监听多路访问/冲突避免 欲传输帧的无线工作站若监听到信道有某一帧间隔IFS
24、长的空闲后,立即发送帧。 若监听到信道忙,则继续监听到信道空闲后一个IFS,若信道仍闲,再按二进制指数退避算法继续监听,信道仍闲,发送帧。,CSMA/CA算法,(三种IFS(帧间隔)实现三种访问优先权 SIFS DIFS PIFS 等待时间更短,即可有更高的优先权) 若目地站接收到一个帧,在等待SIFS后发出一个ACK帧;源站接收到ACK后,也只等一个SIFS发出下一帧。即一个站一旦争到通道,将继续控制通道直到发送完全部LLC PDU帧。,3.4.5 无线局域网的频段分配,选用FCC开放的三个频段 902 928MHz 2.4 2.4835 GHz 5.725 5.850 GHz 使用时无需申
25、请。 我国一般使用2.4 2.4835 GHz频段。,无线局域网的发展趋势,网络配置趋向智能化 网络结构趋向标准化 位置感知趋向精确化 网络漫游趋向广泛化,Wi-Fi新闻,据委内瑞拉国民报2007-08-06日报道,委内瑞拉科学家近日刷新了Wi-Fi无线网络技术应用距离的世界纪录,将距离382公里的两台电脑用Wi-Fi技术连接起来。 报道说,委内瑞拉安第斯大学拉美网络学院教授埃尔曼诺彼得罗塞莫里和他领导的一个20人的工作团队近日成功地将这两台被分别放置在委西南部梅里达州和中部瓜里科州两座山峰上的计算机用Wi-Fi无线技术连接起来。,Wi-Fi新闻,香港无线城市计划之一的“香港政府Wi-Fi通”
26、于2008年4月3日正式开通,涉及公共图书馆、体育场馆、文化康乐中心、就业中心、社区会堂、大型公园和政府大楼等地点,不包括住宅和商业街区。采用802.11b/g技术。 在已经布设热点的场所,用户的上网(笔记本、手机、相机等)终端会搜索到“freegovwifi”并自动联通;如需加密则选择“freegovwifi-e”的热点名称,用户和密码均为“govwifi”。使用时限为1小时,如需继续使用再次登陆即可。,Wi-Fi新闻,自2005年底开始,很多手机厂商,特别是以生产智能手机为主的品牌便开始将WiFi作为一种标配。WiFi具有的传输速率快和覆盖渗透程度高的特性,符合校园等相对封闭的区域,因此有
27、利于WiFi智能手机在大学校园的传播和拓展。 多所美国高校赠送iphone和iPOD给校园新生。校方认为,可随时随地上网的智能手机将成为有用的上课辅助工具,同时“方便”校方找到学生聚会的地点。 由于接受能力强,各高校正在成为各运营商WiFi布局的重点。,Wi-Fi新闻,沈阳免费无线热点 来源:wifi wlan热点查询网http:/ 辽宁移动通信有限责任公司 辽宁移动培训中心 新港澳大厦 三经街营业厅 友谊宾馆 兴华移动营业厅 南顺城移动营业厅 十一纬路移动综合楼 七宝山饭店 丽晶大酒店 金都饭店 高登大酒店 南十马路移动综合楼 格林饭店,Wi-Fi新闻,中国移动WLAN:CMCC 中国移动辽
28、宁公司WLAN覆盖地区查询 http:/ 中国电信WLAN:ChinaNet 中国电信天翼宽带WiFi热点覆盖查询平台http:/ 中国联通WLAN:China unicom,第5节 紫蜂技术ZigBee,3.5.1 简介 3.5.2 协议套件 3.5.3 技术特点 3.5.4 主要应用领域,3.5.1 ZigBee简介,ZigBee概述 ZigBee联盟 ZigBee发展,ZigBee概述,是一种短距离、低功耗、低速率的双向无线通信技术 名称来源于蜜蜂的八字舞 是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的,有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。,ZigBee联盟(ZigBee A
29、lliance),2002年,ZigBee联盟成立,由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国Motorola公司及荷兰Philips公司组成 该联盟大约已有150家成员企业,并在迅速发展壮大。 联盟成员涵盖了半导体生产商、IP服务提供商、消费类电子厂商及OEM商等。所有这些公司都参加了负责开发ZigBee物理和媒体控制层技术标准的IEEE 802.15.4工作组。,ZigBee发展,2004年,ZigBee V1.0诞生.它是ZigBee的第一个规范.但由于推出仓促,存在一些错误. 2006年,推出ZigBee 2006,比较完善. 2007年底,ZigBee 2007 被推出,也出
30、现了一些新特性.,3.5.2 ZigBee协议套件,完整的ZigBee协议套件组成: 高层应用规范 应用会聚层 网络层 数据链路层(LLC层和MAC层) 物理层 网络层以上协议由ZigBee联盟制定,IEEE负责物理层和链路层标准。,ZigBee协议套件(图),ZigBee应用会聚层,主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上,具体包括: 安全与鉴权; 多个业务数据流的会聚; 设备发现; 业务发现。,ZigBee网络层,主要考虑采用基于ad hoc技术的网络协议,应包含以下功能: 通用的网络层功能:拓扑结构的搭建和维护,命名和关联业务,包含了寻址、路由和安全; 同IEEE802.15.4标准
31、一样,非常省电; 有自组织、自维护功能,以最大程度减少消费者的开支和维护成本,IEEE802.15.4的MAC层,IEEE802.15.4的MAC层能支持多种LLC标准,通过SSCS(Service-Specific Convergence Sublayer,业务相关的会聚子层)协议承载IEEE802.2类型一的LLC标准,同时也允许其他LLC标准直接使用IEEE802.15.4 的MAC层的服务。,IEEE802.15.4的MAC层,IEEE802.15.4的MAC协议包括以下功能: 设备间无线链路的建立、维护和结束; 确认模式的帧传送与接收; 信道接入控制; 帧校验; 预留时隙管理; 广播
32、信息管理。,IEEE802.15.4物理层,定义了两个物理层标准 2.4GHz物理层 868/915MHz物理层 相同点: 都基于DSSS 使用相同的物理层数据包格式,区别 工作频率 调制技术 扩频码片长度 传输速率,IEEE802.15.4 2.4GHz物理层,2.4GHz:全球统一的ISM频段 传输速率:250kb/s 调制技术:OQPSK 信道带宽:5MHz;信道数:16个 更高的吞吐量、更小的通信时延和更短的工作周期,从而更加省电,IEEE802.15.4 868/915MHz物理层,868MHz:欧洲的ISM频段 传输速率:20kb/s 调制技术:BPSK 信道带宽:0.6MHz;信
33、道数:1个,IEEE802.15.4 868/915MHz物理层,915MHz:美国的ISM频段 传输速率:40kb/s 调制技术:BPSK 信道带宽:2MHz;信道数:10个 这两个频段的引入避免了2.4GHz附近各种无线通信设备的相互干扰。 这两个频段上无线信号传播损耗较小,可以降低对接收机灵敏度的要求,获得较远的有效通信距离,可以用较少的设备覆盖给定的区域。,3.5.3 ZigBee的技术特点,低功耗 低复杂度 低成本 低速率 近距离,短时延 高容量 高安全 免执照频段,ZigBee的性能低功耗,在不需要通信时,节点可以进入很低功耗的休眠状态,此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一 在
34、低耗电待机模式下,2 节5 号干电池可支持1个节点工作624个月,甚至更长。这是ZigBee的突出优势。 相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。,ZigBee的性能 低复杂度、低成本,通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10) ,降低了对通信控制器的要求 ZigBee免协议专利费 每块芯片的价格大约为2 美元。,ZigBee协议套件的需求估计,8位处理器,如80c51; 全协议套件软件需要32kbytes的ROM; 最小协议套件软件大约4kbytes的ROM; 网络主节点需要更多的RAM,以容纳网络内所有节点的设备信息、数据包转发表、设备关联表、与安全有关的密钥存储等。,ZigBee的性能
35、低速率,ZigBee工作在较低速率,满足低速率传输数据的应用需求。 原始数据吞吐率分别为: 250 kbps(2.4GHz) 40kbps (915 MHz) 20kbps(868 MHz),ZigBee的性能近距离,相邻节点间的传输距离范围一般介于10100 m 之间,在增加RF 发射功率后,可增加到13 km。 如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。,ZigBee的性能短时延,ZigBee 的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15 ms ,节点连接进入网络只需30 ms ,进一步节省了电能。 相比较,蓝牙需要310s、WiFi 需要3s ZigBee采用随机接入MAC层
36、,且不支持时分复用的信道接入方式,因此不能很好的支持一些实时的业务,ZigBee的性能高容量,ZigBee技术可由一个主节点管理若干子节点,主节点还可由上一层网络节点管理,组成星形网络、网状网络和簇状树形结构(Mesh)三种拓扑结构 一个主节点最多可管理254 个子节点;一个ZigBee网络最多支持65 535个节点 对路由传输的数目没有限制。,ZigBee拓扑结构(图),IPV6 Over 802.15.4,ZigBee联盟希望建立一种可连接每个电子设备的无线网。它预言ZigBee将很快达到30亿节点。 ZigBee的路由选择依赖于IPv6 将IPV6和802.15.4的结合将是以后研究发展
37、的方向,目前IETF也在积极的制定IPV6 Over 802.15.4的Draft,其标准不久将出台,ZigBee的性能高安全,ZigBee提供了三级安全模式,以灵活确定其安全属性。包括: 无安全设定 使用接入控制清单(ACL) 防止非法获取数据 采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码,ZigBee的性能免执照频段,采用直接序列扩频在工业科学医疗( ISM)频段 2. 4 GHz (全球) 915 MHz(美国) 868 MHz(欧洲),ZigBee主要应用领域,不适合做音频、视频 适合的应用领域-传感和控制,主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备,同时支持地理定位功能。,ZigBee主要应用领域,家庭和楼宇网络:空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等; 工业控制:各种监控器、传感器的自动化控制; 商业:智慧型标签等; 公共场所:烟雾探测器等; 农业控制:收集各种土壤信息和气候信息; 医疗:老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。,课后作业,调查我校WLAN的现状 简述CSMA/CA算法 对比红外、蓝牙、紫蜂三种技术的异同,
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