第五章無線個(gè)域網(wǎng)ppt課件

.,第五章無線個(gè)域網(wǎng),.,提綱,無線個(gè)域網(wǎng)WPAN（U）藍(lán)牙體系（U）藍(lán)牙的核心協(xié)議（M）藍(lán)牙的profile（U）,.,無線個(gè)域網(wǎng),無線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)（WirelessPersonalAreaNetwork）是為了實(shí)現(xiàn)活動(dòng)半徑小、業(yè)務(wù)類型豐富、面向特定群體、無縫連接而提出的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。,.,無線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),IEEEWPAN規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)主要集中在802.15系列802.15.1：是藍(lán)牙底層協(xié)議的正式標(biāo)準(zhǔn)化版本，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定仍由SIG完成802.15.1基于Bluetooth1.1802.15.1a對(duì)應(yīng)Bluetooth1.2802.15.2：解決WPAN與WLAN共存問題802.15.3：WiMedia，802.15.3a物理層使用UWB的多頻段OFDM，480Mb/s802.15.4：Zigbee，是低功耗、低復(fù)雜性、低速率的WPAN標(biāo)準(zhǔn),.,WPAN標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比,.,IEEE802.15系列,.,藍(lán)牙（Bluetooth）,.,Bluetooth,藍(lán)牙是無線技術(shù)規(guī)范短程：最大傳輸距離10米性能中等：721Kbps動(dòng)態(tài)配置：自主聯(lián)網(wǎng)/漫游低功耗：”Bluetooth”丹麥的國王（A.D.940985）統(tǒng)一了丹麥和挪威寓意統(tǒng)一不同制造商的不同設(shè)備2000年5月發(fā)布了藍(lán)牙應(yīng)用新圖標(biāo),.,Bluetooth的應(yīng)用,藍(lán)牙好在哪里？沒有線纜連接時(shí)個(gè)域網(wǎng)（PAN）使得一組個(gè)人設(shè)備協(xié)同工作位置感知服務(wù)僅在有限范圍內(nèi)并且需要時(shí)訪問額外資源充當(dāng)進(jìn)入Internet的橋梁構(gòu)建居家網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)中組網(wǎng),.,連接計(jì)算機(jī)以及其他外部設(shè)備,.,支持自組織網(wǎng)絡(luò),.,充當(dāng)訪問Internet的接入點(diǎn),.,構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò),.,運(yùn)動(dòng)中的連接,.,藍(lán)牙應(yīng)用實(shí)例,.,藍(lán)牙系統(tǒng),.,藍(lán)牙模塊,.,藍(lán)牙傳輸特性,2.4GHzISM頻帶傳輸距離為10米連接便攜式和固定設(shè)備點(diǎn)點(diǎn)和點(diǎn)多點(diǎn)模式數(shù)據(jù)速率同步（電路交換技術(shù)）64kbps異步（分組交換技術(shù)）433.9kbps（對(duì)稱）723.2kbps（非對(duì)稱）,.,藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),點(diǎn)點(diǎn)模式兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備直接通信Piconet（微網(wǎng)）共享相同信道8個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可在小型網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信Scatternet（散網(wǎng)）多達(dá)256個(gè)piconet可連接成更大的網(wǎng)絡(luò),.,.,藍(lán)牙的piconet,Piconet的組成1個(gè)Master節(jié)點(diǎn)控制FH通信的同步7個(gè)Slave節(jié)點(diǎn)255個(gè)非活躍Packed節(jié)點(diǎn)遵循master的跳頻算法,.,藍(lán)牙的Scatternet,時(shí)間和空間層疊的多個(gè)piconets組成一個(gè)散射網(wǎng)幾個(gè)masters鏈接到同一個(gè)slave一個(gè)master可以是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的slave,.,藍(lán)牙規(guī)范,Core規(guī)范定義了藍(lán)牙各層通信協(xié)議從邏輯上分為傳輸協(xié)議、中間件協(xié)議、應(yīng)用協(xié)議Profile規(guī)范如何采用協(xié)議實(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用產(chǎn)品通用應(yīng)用類、電話應(yīng)用類、聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用類、對(duì)象交換應(yīng)用類、音頻視頻應(yīng)用類,.,藍(lán)牙協(xié)議棧（續(xù)）,.,藍(lán)牙協(xié)議棧邏輯分組,傳輸協(xié)議組：使藍(lán)牙設(shè)備確認(rèn)彼此位置，并創(chuàng)建、配置、管理物理和邏輯鏈路包括無線、基帶、鏈路管理器、邏輯鏈路控制和自適應(yīng)協(xié)議及主機(jī)控制器接口協(xié)議中間件協(xié)議組：為了在藍(lán)牙鏈路上運(yùn)行應(yīng)用包括的一些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議PPP、IP、TCP、WAP、OBEX等RFCCOMM、AT信令、SDP應(yīng)用組：包含使用藍(lán)牙鏈路的實(shí)際應(yīng)用,應(yīng)用組,中間件協(xié)議組,傳輸協(xié)議組,.,傳輸協(xié)議組,.,中間件協(xié)議組,.,應(yīng)用組,.,藍(lán)牙的無線電層,規(guī)范定義了載波頻率和輸出功率主要處理空中數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送特點(diǎn)2.4GHz的ISM79個(gè)信道，1MHzGFSK調(diào)制方式（高斯濾波的二進(jìn)制頻移鍵控）跳頻擴(kuò)頻技術(shù)1600/s收發(fā)器的能量分3級(jí)1級(jí)：100mW，強(qiáng)制功率控制2級(jí)：2.5mW，功率控制可選3級(jí)：1mW,.,數(shù)據(jù)傳輸期間的頻率選擇,M和S交替發(fā)送（TDD模式）數(shù)據(jù)傳輸期間保持頻率的跳變,.,藍(lán)牙的基帶層,基本功能執(zhí)行跳頻實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問定義了物理鏈路定義了packet格式,.,M設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路,ACL(asynchronousconnectionless)鏈路主要用于Best-effort的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)M和S之間的點(diǎn)-點(diǎn)/點(diǎn)-多點(diǎn)（廣播）連接在沒有預(yù)留給SCO的時(shí)間槽傳送無時(shí)間規(guī)律的分組每個(gè)S節(jié)點(diǎn)只有1條ACL分別對(duì)應(yīng)1-slot、3-slot、5-slot分組正向最大速率：723.3Kbps(5-slot)反向最大速率：57.6KbpsHalf-duplex通信,.,M設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路,SCO(synchronousconnectionoriented)鏈路主要用于音頻/視頻傳輸M和S之間具有固定帶寬的點(diǎn)-點(diǎn)連接M為S預(yù)留2個(gè)連續(xù)時(shí)間槽傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)M可同時(shí)支持3個(gè)SCO每個(gè)S可有23個(gè)SCO（64kbps）Full-duplex通信,.,藍(lán)牙的尋址,Bluetooth設(shè)備地址（BD_ADDR）48位IEEEMAC地址活躍成員地址（AM_ADDR）3位活躍S設(shè)備地址全0廣播地址（M-S）駐扎成員地址（PM_ADDR）8位parked的S設(shè)備地址,.,藍(lán)牙設(shè)備地址,48位藍(lán)牙設(shè)備地址（BD_ADDR）LAP（LowerAddressPart）UAP（UpperAddressPart）NAP（Non-significantAddressPart）,.,藍(lán)牙基帶分組,基帶分組格式,接入碼（72或68位）,分組頭（54位）,有效載荷（02754位）,LSB,MSB,.,藍(lán)牙基帶分組,接入碼（AccessCode）接入碼用于同步、DC補(bǔ)償和標(biāo)示信道接入碼（CAC）同步字來源主設(shè)備LAP設(shè)備接入碼（DAC）同步字來源從設(shè)備LAP查詢接入碼（IAC）預(yù)留LAP藍(lán)牙預(yù)留64個(gè)LAP地址用于查詢操作,前導(dǎo)碼（4位）,同步字（64位）,尾碼（4位）,.,藍(lán)牙基帶分組,分組頭（Header）AM_ADDR微微網(wǎng)中激活從設(shè)備地址Type分組類型FlowACL鏈路數(shù)據(jù)分組流量控制標(biāo)志ARQN無編號(hào)自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)SEQN序列編號(hào)HEC分組頭錯(cuò)誤校驗(yàn),AM_ADDR（3位）,Type（4位）,Flow（1位）,ARQN（1位）,SEQN（1位）,HEC（8位）,.,藍(lán)牙基帶信道控制,.,連接狀態(tài),連接狀態(tài)是指連接已經(jīng)建立，數(shù)據(jù)分組可以雙向傳輸?shù)臓顟B(tài)主從使用主設(shè)備接入碼和時(shí)鐘，跳頻采用信道跳頻序列連接狀態(tài)設(shè)備操作模式活躍模式（Active）呼吸模式（Sniff）保持模式（Hold）駐扎模式（Park）,.,藍(lán)牙的節(jié)能模式,SniffM和S設(shè)備定期睡眠，并在早期協(xié)商的時(shí)間間隔“sniff”Hold不釋放AMA（活躍成員地址）地址停止ACL傳輸，但可交換SCO分組Park設(shè)備仍舊是該piconet的成員釋放AMA地址但獲得一個(gè)PMA（parked）地址,.,待機(jī)狀態(tài),藍(lán)牙缺省低功耗狀態(tài)藍(lán)牙設(shè)備從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)到尋呼掃描，對(duì)其他設(shè)備的尋呼進(jìn)行響應(yīng)，進(jìn)入連接狀態(tài)，成為從設(shè)備藍(lán)牙設(shè)備從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)到查詢，完成一個(gè)尋呼，進(jìn)入連接狀態(tài)，成為主設(shè)備,.,藍(lán)牙的信道控制,兩種管理情形設(shè)備知道其他設(shè)備的參數(shù)執(zhí)行paging過程設(shè)備不知道其他設(shè)備的參數(shù)執(zhí)行inquiring和paging過程兩個(gè)主要過程Page用來建立與其他節(jié)點(diǎn)的鏈路Inquiry用來了解時(shí)鐘偏移和其他設(shè)備的地址,.,微網(wǎng)的建立Inquriy模式,當(dāng)一個(gè)設(shè)備想建立一個(gè)piconet時(shí)79個(gè)無線電載波中有32個(gè)用來wake-up載波Master依次在這32個(gè)載波上廣播查詢接入碼（IAC）一個(gè)standby設(shè)備想加入一個(gè)piconet時(shí)定期偵聽IAC消息返回一個(gè)packet（設(shè)備地址和時(shí)鐘信息）,.,微網(wǎng)的建立Page模式,M設(shè)備根據(jù)返回的設(shè)備地址計(jì)算特殊的跳頻序列S設(shè)備與M設(shè)備時(shí)鐘同步，并啟動(dòng)M定義的調(diào)頻序列,.,藍(lán)牙設(shè)備的baseband狀態(tài),.,基帶跳頻選擇,.,鏈路管理器協(xié)議,LMP主要任務(wù)設(shè)備功率管理鏈路質(zhì)量管理鏈路控制管理數(shù)據(jù)分組管理鏈路安全管理LMP運(yùn)行在藍(lán)牙模塊中，用戶通過LMP對(duì)本地或遠(yuǎn)端藍(lán)牙設(shè)備的鏈路進(jìn)行設(shè)置和控制,.,藍(lán)牙的鏈路管理規(guī)范,能量控制：根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度要求發(fā)送者調(diào)整發(fā)送能量能力協(xié)商：交換版本號(hào)和所支持的特性QoS協(xié)商：輪詢時(shí)間、延遲、傳送能力同步：修正時(shí)鐘偏差或者接受特殊的同步packet改變狀態(tài)和傳輸模式：M和S角色的改變鏈路控制：控制link活動(dòng)安全服務(wù)：認(rèn)證、加密、密鑰的分發(fā),.,鏈路管理器協(xié)議數(shù)據(jù)單元,LMP_PDU由ACL分組攜帶,協(xié)商發(fā)起方標(biāo)識(shí)（TransactionID）,操作碼（OpCode）,內(nèi)容（Content）,.,協(xié)商過程,設(shè)備A向設(shè)備B發(fā)送協(xié)商請(qǐng)求設(shè)備B根據(jù)自身情況作出接受或不接受響應(yīng),.,藍(lán)牙的L2CAP層,僅用于ACL協(xié)議的多路復(fù)用/分用接收上層分組（64KB），分段傳輸在接收端重組處理服務(wù)質(zhì)量,.,藍(lán)牙的邏輯信道,無連接信道（CID=2）支持無連接服務(wù)。每個(gè)信道是單向的，該信道主要用于M到多個(gè)S的廣播面向連接信道（CID64）支持面向連接的服務(wù)。每個(gè)信道是全向的（全雙工），每個(gè)方向被制定了服務(wù)質(zhì)量流規(guī)范信令信道（CID=1）提供了兩個(gè)L2CAP實(shí)體之間信令消息的交換,.,藍(lán)牙的邏輯信道,M和S之間只能有一個(gè)無連接信道和一個(gè)信令信道M和S之間可有多個(gè)面向連接信道,.,L2CAP協(xié)議分組格式,面向連接信道分組格式,長度（2字節(jié)）,信道ID（2字節(jié)）,有效載荷（長度字段的字節(jié)數(shù)）,無連接信道分組格式,長度（2字節(jié)）,信道ID（0 x0002）,有效載荷,PSM,.,藍(lán)牙的服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）,基本功能查詢服務(wù)搜索特殊的服務(wù)種類瀏覽當(dāng)前的可用服務(wù)檢索某個(gè)服務(wù)的詳細(xì)屬性建立到其他設(shè)備L2CAP連接建立一個(gè)使用某個(gè)服務(wù)的獨(dú)立（non-SDP）連接服務(wù)記錄一系列服務(wù)屬性,.,服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制,服務(wù)器具有服務(wù)記錄列表，包含了與服務(wù)器相關(guān)的服務(wù)及特征客戶端發(fā)送SDP請(qǐng)求從服務(wù)記錄列表獲得服務(wù)記錄信息如果客戶端決定使用其中某一服務(wù)，則與該服務(wù)提供則建立單獨(dú)連接,SDP請(qǐng)求,SDP響應(yīng),SDP客戶端,SDP服務(wù)端,.,藍(lán)牙的串口仿真（RFCOMM）,基本功能在面向packet的鏈路上仿真串行接口支持傳統(tǒng)應(yīng)用/協(xié)議支持一個(gè)物理信道上的多個(gè)串行接口與HDLC類似,.,RFCOMM,.,藍(lán)牙與IP,基本功能通過蜂窩電話接入Internet通過LAN接入點(diǎn)連接PDA或則筆記本到Internet接入?yún)f(xié)議PPP（PointtoPointProtocol）BNEP（BluetoothNetworkEncapsulationProtocol）,.,藍(lán)牙與IP,AP具有PPP服務(wù)器功能用戶名/口令