低速率应用的802.15标准介绍.doc
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1、低速率应用的802.15标准介绍过去若干年以来,无线组网技术发展迅速。但迄今为止,无线组网技术的应用主要集中在高速率和相对长距离方面;研究重点始终放在提高数据速率上,高了还要更高。无线组网技术就是网络组建技术,分为以太网组网技术和ATM局域网组网技术。以太网组网非常灵活和简便,可使用多种物理介质,以不同拓扑结构组网,是目前国内外应用最为广泛的一种网络,已成为网络技术的主流。以太网按其传输速率又分成10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s。细缆以太网10 BASE-2 10 BASE-2以太网是采用IEEE802.3标准,它是一种典型的总线型结构。采用细缆为传输介质,通过T型接头与网卡上的
2、BNC接口相连的总线型网络。事实上,低速率应用比高速率应用更贴近我们的日常生活。图1 无线组网技术标准一、低速率应用场景有了802.15.4这一新标准,我们可以在各个方面开展许多新的应用。通过情况感知和物资精确定位(PAL)对军事行动、消防队员操作进行指挥,对货单进行自动更新,对库存进行实时跟踪;以及游戏和互动式玩具等娱乐应用。为了进一步说明802.15.4将来会如何影响我们的生活,下面描述几个可能的应用场景。 挽救生命人类始终面临着各种威胁生命的因素。科学技术一方面大大提高了我们的生活质量,但另一方面也加大了我们面临的危险。不管你如何小心,总有忘记关煤气炉或者睡前忘锁门的时候。这一疏忽轻则叫
3、你破费,重则危及生命。我们每天都要喝水,在任何时间都要呼吸空气,如果不小心或者有人存心捣乱,水和空气也会使我们受到污染,甚至中毒。 家庭自动化现代自动控制技术、计算机技术和通信技术等手段,有助于 实现人们家务劳动和家务管理的自动化,大大减轻人们家庭生活中的操劳,节省人们的时间,提高人们的物质、文化生活水平。家庭自动化已是人类社会进步的重要标志之一。最早进入家庭的自动化设备有自动洗衣机和空气自动调节装置等。随着现代科学技术的发展和人们生活要求的提高,家庭自动化的范围也在日益扩大。家庭安全系统、家庭自动控制系统、家庭信息系统和家用机器人等,有的已达到实用水平,有的正处于研究改进阶段。家庭自动化系指
4、利用微处理电子技术,来集成或控制家中的电子电器产品或系统,例如:照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。家庭自动化系统主要是以一个中央微处理机(Central Processor Unit,CPU)接收来自相关电子电器产品的讯息后,再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。中央微处理机必须透过许多界面来控制家中的电器产品,这些界面可以是键盘,也可以是触摸式荧幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等;消费者可发送信号至中央微处理机,或接收来自中央微处理机的讯号。方便安全地行路如果沿着街道、高速公路及其他地方分布式地装有大量路标或其他简单设备,你就不再担心会迷路。安装在
5、你汽车里的器件将告诉你,你现在所处的位置,正向何处去。虽然从全球定位系统(GPS)也能获得类似服务,但是这种新的分布式系统能够向你提供更精确更具体的信息。即使在GPS覆盖不到的楼内或隧道内,你仍能继续使用此系统。事实上,你从这个新系统能够得到比多得多的信息,如限速、前面那条街是单行线还是双行线、前面每条街的交通情况或事故信息等。二、802.15标准简介在介绍802.15.4之前,先简要介绍一下IEEE802.15工作组正在定义的几种不同的短距离无线技术。短距离无线技术原本是为支持个人域网(PAN)而开发的,但是它们的潜力远远不止于此。基于蓝牙的局域网(personal area network
6、s)标准。IEEE 802.15是由 IEEE 制定的一种蓝牙无线通信规范标准,应用于无线个人区域网(WPAN)。IEEE 802.15具有以下特征,如短程、低能量、低成本、小型网络及通信设备,适用于个人操作空间。这是基于蓝牙的个域网(personal area networks)标准。IEEE802.15工作组内有四个任务组,分别制定适合不同应用的标准。802.15.1本质上只是蓝牙低层协议的一个正式标准化版本,大多数标准制定工作仍由蓝牙特别兴趣组(SIG)在做,其成果将由IEEE批准。原始的802.15.1标准基于蓝牙1.1,在目前大多数蓝牙器件中采用的都是这一版本。新的版本802.15.
7、1a将对应于蓝牙1.2,它包括某些QoS增强功能,完全后向兼容。蓝牙是第一个面向低速率应用的标准,但是它的市场情况不太理想,其原因之一是受WiFi(802.11b) 的冲击,WiFi产品的价格大幅度下降在某些应用方面抑制了蓝牙的优势。另一个原因是蓝牙为了覆盖更多的应用和提供QoS使其偏离了原来设计简单的目标,复杂使蓝牙变得昂贵,不再适合那些要求低功率、低成本的简单应用。另外它还存在可扩展性方面的问题。802.15.3也称WiMedia,旨在实现高速率。最初它瞄准的是消费类器件,如电视机和数码照相机等。其原始版本规定的速率高达55Mbit/s,使用基于802.11但不兼容的物理层。后来多数厂商倾
8、向于使用802.15.3a(见图1),它使用超宽带(UWB)的多频段OFDM联盟(MBOA)的物理层,速率高达480Mbit/s。打算生产802.15.3a产品的厂商成立了WiMedia联盟,其任务是对设备进行测试和贴牌,以保证标准的一致性。802.15.4也称ZigBee,属于低速率短距离的无线个人域网。它的设计目标是低功耗(长电池寿命)、低成本和低速率。速率可以低至9.6kbit/s,不支持话音。第6种现在尚未正式列入802.15标准,它将包括基于太赫兹辐射(即T射线)的无线网。T射线结合光和无线电的特性,理论上可达到几个Gbit/s的速率。三、802.15.4随着通信技术的迅速发展,人们
9、提出了在人自身附近几米范围之内通信的需求,这样就出现了个人区域网络(personal area network, PAN)和无线个人区域网络(wireless personal area network, WPAN)的概念。WPAN网络为近距离范围内的设备建立无线连接,把几米范围内的多个设备通过无线方式连接在一起,使它们可以相互通信甚至接入LAN或Internet。1998年3月,IEEE 802.15工作组。这个工作组致力于WPAN网络的物理层(PHY)和媒体访问层(MAC)的标准化工作,目标是为在个人操作空间(personal operating space, POS)内相互通信的无线通信
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