短距離無(wú)線通信原理

1、短距離無(wú)線通信短距離無(wú)線通信 v隨著數(shù)字通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，許多短距離無(wú) 線通信的要求被提出 v目前使用較廣泛的短距無(wú)線通信技術(shù)是藍(lán)牙 （Bluetooth），無(wú)線局域網(wǎng)802.11（Wi-Fi）和紅外 數(shù)據(jù)傳輸（IrDA），ZigBee，超寬頻（Ultra WideBand），短距通信（NFC） 短距離短距離無(wú)線通信特點(diǎn)無(wú)線通信特點(diǎn) v短距離無(wú)線通信同長(zhǎng)距離無(wú)線通信有很多的區(qū)別， 主要如下: 1、短距離無(wú)線通信的主要特點(diǎn)為通信距離短，覆蓋距離 一般在幾十m或100m（ 200 m）之內(nèi)。覆蓋的范圍響應(yīng)也比較 小。 2、無(wú)線發(fā)射器的發(fā)射功率較低，發(fā)射功率一般小于100 mW。 3、自由地連

2、接各種個(gè)人便攜式電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)外部設(shè) 備和各種家用電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信息共享和多業(yè)務(wù)的無(wú)線傳輸。 4、不用申請(qǐng)無(wú)線頻道。區(qū)別于無(wú)線廣播等長(zhǎng)距離無(wú)線傳 輸。 5、高頻操作，工作頻段一般以GHZ為單位。 LOGO 藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介 目錄目錄 藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介 藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無(wú)線電 技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相 關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。利用“藍(lán)牙”技 術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠 成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳 輸變得更加迅速高效，為無(wú)線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用

3、分散 式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn) 通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)） 頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙 工傳輸。 藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 V1.1 (1991年) V1.2 V2.1 (2004年) V2.2 V3.0 (2009年) V4.0 (2010年) 藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 V1.1(1998年): 為最早期版本，傳輸率約在748810kb/s，因是早期設(shè)計(jì)，容易受到同頻率 之產(chǎn)品所干擾下影響通訊質(zhì)量。 V1.2: 748810kb/s 的傳輸率，增加了(改善 Software)抗干擾跳頻功

4、能。 V2.1(2004年): 改善了裝置配對(duì)流程，短距離的配對(duì)方面，具備了在兩個(gè)支持藍(lán)牙的手機(jī) 之間互相進(jìn)行配對(duì)與通訊傳輸?shù)腘FC（Near Field CoMMunication）機(jī)制。具 備更佳的省電效果。 V3.0(2009年): 核心是“Generic Alternate MAC/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)在三個(gè)方面，電池續(xù)航時(shí)間、節(jié)能和設(shè)備種類上。有效 傳輸距離也有所提

5、升，為60M。 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn) 藍(lán)牙是一種短距無(wú)線通信的技術(shù)規(guī)范，它最初的 目標(biāo)是取代現(xiàn)有的掌上電腦、移動(dòng)電話等各種數(shù)字 設(shè)備上的有線電纜連接。在制定藍(lán)牙規(guī)范之初，就 建立了統(tǒng)一全球的目標(biāo)，向全球公開發(fā)布，工作頻 段為全球統(tǒng)一開放的2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué) （Industrial, Scientific and Medical, ISM）頻 段。從目前的應(yīng)用來(lái)看，由于藍(lán)牙體積小、功率低， 其應(yīng)用已不局限于計(jì)算機(jī)外設(shè)，幾乎可以被集成到 任何數(shù)字設(shè)備之中，特別是那些對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要 求不高的移動(dòng)設(shè)備和便攜設(shè)備。 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)可歸納為如下幾點(diǎn)： 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn) 很好

6、的很好的抗干擾抗干擾 能力和安全性能力和安全性 可建立臨時(shí)可建立臨時(shí) 對(duì)等對(duì)等連接連接 全球范圍全球范圍 適用適用 同時(shí)傳輸同時(shí)傳輸 語(yǔ)音數(shù)據(jù)語(yǔ)音數(shù)據(jù) 近距離通信近距離通信 功耗低功耗低 體積小體積小 藍(lán)藍(lán)牙技術(shù)牙技術(shù) 特點(diǎn)特點(diǎn) l藍(lán)牙工作在2.4GHz的ISM頻段， 全球大多數(shù)國(guó)家ISM頻段的范圍 是2.4-2.4835GHz。 l藍(lán)牙采用電路交換和分組交換 技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路 語(yǔ)音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語(yǔ) 音同時(shí)傳輸?shù)男诺馈?l主設(shè)備是組網(wǎng)連接主動(dòng)發(fā) 起連接請(qǐng)求的藍(lán)牙設(shè)備， 幾個(gè)藍(lán)牙設(shè)備連接成一個(gè) 皮網(wǎng)（Piconet）時(shí)，其中 只有一個(gè)主設(shè)備，其余的 均為從設(shè)備。 l藍(lán)牙采用了

7、跳頻 （FrequencyHopping）方式 來(lái)擴(kuò)展頻譜，抵抗來(lái)自這些 設(shè)備的干擾。 l提供了認(rèn)證和加密功能， 以保證鏈路級(jí)的安全。 l藍(lán)牙設(shè)備在通信連（Connection） 狀態(tài)下，有四種工作模式：激活 （Active）模式，呼吸（Sniff）模 式保持（Hold）模式，休眠（Park） 模式，Active 模式是正常的工作狀 態(tài)，另外三種模式是為了節(jié)能所規(guī) 定的低功耗模式。 l藍(lán)牙技術(shù)通信距離為10m,可根 據(jù)需要擴(kuò)展至100m，以滿足不同 設(shè)備的需要。 藍(lán)藍(lán)牙系統(tǒng)的組成牙系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 描述了鏈路控制器，實(shí)現(xiàn) 了基帶協(xié)議和其他的底層 連接規(guī)程 - 媒體接入控制(MAC)

8、 -差錯(cuò)控制 -認(rèn)證與加密 鏈路管理器（LM）軟件實(shí)現(xiàn) 鏈路的建立認(rèn)證及鏈路配置等 -通過(guò)連接管理協(xié)議（LMP） 建立通信聯(lián)系。 - LM 利用鏈路控制器（LC） 提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)上述功能。 天線發(fā)射功率符合 FCC 關(guān)于 ISM 波段的要求。 -發(fā)射功率：100mW -跳頻速率：1600 跳/秒 藍(lán)牙規(guī)范是為個(gè)人區(qū)域內(nèi)的 無(wú)線通信制定的協(xié)議，它包 括兩部分： 核心（Core） 部分和協(xié)議子集（Profile） 部分。協(xié)議棧仍采用分層結(jié) 構(gòu)，分別完成數(shù)據(jù)流的過(guò)濾 和傳輸,跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸, 連接的建立和釋放,鏈路的控 制,數(shù)據(jù)的拆裝等功能。 藍(lán)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-1 工作在2.4

9、5GHz頻段 射頻特性 收發(fā)機(jī)配置符合IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)48位地址 數(shù)據(jù)頻率為1Mbs 使用擴(kuò)頻和跳頻技術(shù)，噪音環(huán)境也能工作 工作范圍約10m，可加至100m 藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-2 在1.0B版本的標(biāo)準(zhǔn)中，藍(lán)牙的基帶符號(hào)速率為1Mb/s，采 用數(shù)據(jù)包的形式按時(shí)隙傳送，每時(shí)隙0.625ms，不排除將來(lái)采 用更高的符號(hào)速率。 藍(lán)牙支持64kb/s的實(shí)時(shí)語(yǔ)音傳輸和各種速率的數(shù)據(jù)傳輸， 語(yǔ)音編碼采用對(duì)數(shù)PCM或連續(xù)可變斜率增量調(diào)制（CVSD， Continuos Variable Slope Delta Modulation）。語(yǔ)音和數(shù)據(jù)可 單獨(dú)或同時(shí)傳輸。當(dāng)僅傳輸語(yǔ)音時(shí)，藍(lán)牙設(shè)

10、備最多可同時(shí)支持3 路全雙工的話音通信；當(dāng)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸或僅傳輸數(shù)據(jù)時(shí)， 支持433.9 kb/s 的對(duì)稱全雙工通信，或723.2kb/s、57.6 kb/s 的 非對(duì)稱雙工通信，后者特別適合無(wú)線訪問(wèn)Internet。 另外，還采用CRC (Cyclic Redundancy Check)、FEC (Forward Error Correction) 及ARQ (Automatic Repeat Request) 以提高通信的可靠性。 TDMATDMA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-3 Add your title in here 跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道（hop

11、 channel），在一 次連接中，無(wú)線電收發(fā)器按一定的碼序列（即一定的規(guī)律，技術(shù) 上叫做偽隨機(jī)碼，就是假的隨機(jī)碼）不斷地從一個(gè)信道跳到 另一個(gè)信道，只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的 干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；跳頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的， 但通過(guò)擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個(gè)窄帶寬成百倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使干 擾可能的影響變成很小。 與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包 更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。跳頻是藍(lán)牙使用的關(guān)鍵技 術(shù)之一。對(duì)應(yīng)于單時(shí)隙包，藍(lán)牙的跳頻速率為1600跳每秒，對(duì)應(yīng) 于多時(shí)隙包，跳頻速率有所降低；但在建鏈時(shí)(包括尋呼和查詢) 則提高為3,200跳每秒。使用

12、這樣高的跳頻速率，藍(lán)牙系統(tǒng)具有 足夠高的抗干擾能力。 使用調(diào)頻技術(shù)使用調(diào)頻技術(shù) 藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-4 Add your title in here 根據(jù)網(wǎng)路的概念提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線鏈接。在任意一 個(gè)有效通信范圍內(nèi)，所有設(shè)備的地位都是平等的。首先提出通信要 求的設(shè)備稱為主設(shè)備(Master)，被動(dòng)進(jìn)行通信的設(shè)備稱為從設(shè)備 (Slave)。 利用TDMA，一個(gè)Master最多可同時(shí)與7個(gè)Slave進(jìn)行通信并和 多個(gè)Slave（最多可超過(guò)200個(gè)）保持同步但不通信。一個(gè)Master和 一個(gè)以上的Slave構(gòu)成的網(wǎng)路稱為藍(lán)牙的主從網(wǎng)路(Piconet)。若兩個(gè) 以上的Pic

13、onet之間存在著設(shè)備間的通信，則構(gòu)成了藍(lán)牙的分散網(wǎng)路 (Scatternet)。 基於TDMA原理和藍(lán)牙設(shè)備的平等性，任一藍(lán)牙設(shè)備在Piconet 和Scatternet中，既可作Master，又可作Slave，還可同時(shí)既是 Master又是Slave。因此，在藍(lán)牙中沒(méi)有基站的概念。另外，所有 設(shè)備都是可移動(dòng)的。 藍(lán)牙設(shè)備的組網(wǎng)藍(lán)牙設(shè)備的組網(wǎng) 藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-5 Add your title in here 藍(lán)牙的基本出發(fā)點(diǎn)是可使其設(shè)備能夠在全球范圍內(nèi)應(yīng)用於任意 的小范圍通信。任一藍(lán)牙設(shè)備，都可根據(jù)IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)得到一個(gè) 唯一的48-bit的BD_ADDR，它是一

14、個(gè)公開的地址碼，可以通過(guò)人 工或自動(dòng)進(jìn)行查詢。在BD_ADDR基礎(chǔ)上，使用一些性能良好的演 算法可獲得各種保密和安全碼，從而保證了設(shè)備識(shí)別碼(ID， Identification)在全球的唯一性，以及通信過(guò)程中設(shè)備的鑒權(quán)和通 信的安全保密。 全球范圍內(nèi)的工作全球范圍內(nèi)的工作 藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-6 和許多通信系統(tǒng)一樣，藍(lán)牙的通信協(xié)議采用層次結(jié)構(gòu)。其 底層為各類應(yīng)用所通用，高層則視具體應(yīng)用而有所不同，大體 上分為計(jì)算機(jī)背景和非計(jì)算機(jī)背景兩種方式，前者通過(guò)主機(jī)控 制接口(HCI，Host Control Interface)實(shí)現(xiàn)高、低層的聯(lián)接，后 者則可不用HCI。這種層次結(jié)構(gòu)使

15、其設(shè)備具有最大可能的通用 性和靈活性。根據(jù)通信協(xié)議，各種藍(lán)牙設(shè)備無(wú)論在任何地方， 都可以通過(guò)人工或自動(dòng)查詢來(lái)發(fā)現(xiàn)其它藍(lán)牙設(shè)備，從而構(gòu)成 Piconet或Scatternet ，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)提供的各種功能。 軟件的層次結(jié)構(gòu)軟件的層次結(jié)構(gòu) 藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 1）主設(shè)備與從設(shè)備 主動(dòng)提出通信要求的設(shè)備是主設(shè)備，被動(dòng)進(jìn)行通信的設(shè) 備為從設(shè)備。1臺(tái)主設(shè)備最多可同時(shí)與7臺(tái)從設(shè)備進(jìn)行通信， 并可以和多達(dá)256個(gè)從設(shè)備保持同步但不通信。1臺(tái)從設(shè)備與 另1臺(tái)從設(shè)備通信的唯一途徑是通過(guò)主設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。藍(lán)牙系統(tǒng)提 供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式（即：藍(lán)牙中僅有兩點(diǎn)）或一點(diǎn)多址連接 方式。在一點(diǎn)多址連接方式中，信道是分在幾個(gè)藍(lán)

16、牙單元中。 分在同一信道中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的單元形成一個(gè)微網(wǎng) （ Piconet）。 藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 2）微網(wǎng)與擴(kuò)散網(wǎng) 1臺(tái)主設(shè)備和1臺(tái)以上從設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為微網(wǎng)（皮克網(wǎng)） （Piconet）。一個(gè)藍(lán)牙單元作為微網(wǎng)的主單元，其余的可作為從單元看 待。在一個(gè)微網(wǎng)中最多可有七個(gè)活動(dòng)從單元。另外，更多的從單元被鎖 定在休眠狀態(tài)中。這些處于休眠狀態(tài)的從單元在該信道中不能被激活， 但對(duì)主單元來(lái)講它們?nèi)杂芍鲉卧健o(wú)論對(duì)激活或休眠狀態(tài)來(lái)講，信 道訪問(wèn)都由主單元控制。 a）單個(gè)從設(shè)備構(gòu)成的微網(wǎng)(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))；b）多個(gè)從設(shè)備構(gòu)成的微網(wǎng)（點(diǎn)對(duì)多 點(diǎn)）；c）多個(gè)微網(wǎng)構(gòu)成的擴(kuò)散網(wǎng) 藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成藍(lán)牙網(wǎng)

17、絡(luò)的構(gòu)成 具有重疊復(fù)蓋域的微網(wǎng)之間存在設(shè)備間的通信，形成一個(gè) 擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)（ Scatternet）結(jié)構(gòu)。每個(gè)微網(wǎng)只能具有一個(gè)單獨(dú) 主單元，然而從單元可分享基于時(shí)分多址的不同微網(wǎng)。另外， 在一個(gè)微網(wǎng)中主單元可視為另一個(gè)微網(wǎng)的從單元。且各微網(wǎng) 間不再是以時(shí)間或頻率同步，各微網(wǎng)有自己的跳頻信道。 藍(lán)牙擴(kuò)散網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖 網(wǎng)絡(luò)連接的構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)連接的構(gòu)成 3）對(duì)等網(wǎng)絡(luò)Ad-hoc 藍(lán)牙設(shè)備在規(guī)定的范圍內(nèi)和規(guī)定的數(shù)量限制下， 可以自動(dòng)建立相互之間的聯(lián)系，而不需要一個(gè)接入 點(diǎn)或者服務(wù)器，由于這種網(wǎng)絡(luò)是由某些藍(lán)牙設(shè)備臨 時(shí)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，所以Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)又稱臨時(shí)網(wǎng)。由于 網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)設(shè)備在物理上都是完全相同的，因此

18、 又稱為對(duì)等網(wǎng)。 網(wǎng)絡(luò)連接的建立網(wǎng)絡(luò)連接的建立 藍(lán)牙系統(tǒng)有三種主要狀態(tài)：待機(jī)狀態(tài)，連接狀態(tài)和節(jié)能狀 態(tài)。從待機(jī)狀態(tài)向連接狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，有7個(gè)子狀態(tài)：尋 呼、尋呼掃描、查詢、查詢掃描、主響應(yīng)、從相應(yīng)、查詢相 應(yīng)。 藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用 l電子付帳系統(tǒng)，賓館接待處的電子登記服務(wù)等。 l家庭和辦公室自動(dòng)化、家庭 娛樂(lè)、電子商務(wù)、工業(yè)控制、 智能化建筑物等。 l數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。 l無(wú)線鍵盤、鼠標(biāo)等。 l以便攜式計(jì)算機(jī)和掌上計(jì)算機(jī) 為代表。 各種 電話系統(tǒng) 藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用 應(yīng)用面多應(yīng)用面多 前景廣闊前景廣闊 數(shù)字手機(jī)、家庭及辦公室電話、 小型PBX等電話系統(tǒng)等。 無(wú)線

19、電纜 無(wú)線辦公包 數(shù)字 電子設(shè)備 電子商務(wù) 辦公自動(dòng)化 家庭娛樂(lè)等 藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用 無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)802.11（Wi-Fi） 目錄目錄 WI-FI技術(shù)技術(shù) vWi-Fi全稱Wireless Fidelity，又稱802.11b標(biāo)準(zhǔn)，它 是一種短程無(wú)線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi) 支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無(wú)線電信號(hào)?？梢詫€(gè)人電腦、 手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無(wú)線方式互相連 接。 v隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE 802.11a 及 IEEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE 802.11 這個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作Wi-Fi。 802.11標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)系列 v802.11規(guī)

20、范了無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)存取控制 (Medium Access Control ； MAC)層及實(shí)體 (Physical ；PHY)層。目前802.11中制訂了三種介 質(zhì)的實(shí)體，為了未來(lái)技術(shù)的擴(kuò)充性，也都提供了多 重速率 (Mulitiple Rates)的功能。 v （1）2.4GHz Direct Sequence Spread Spectrum 速率1Mbps時(shí)用DBPSK調(diào)變 (Difference By Phase Shift Keying) 速率2Mbps時(shí)用DQPSK調(diào)變 (Difference Quarter Phase Shift Keying) 接收敏感度 80dbm 用長(zhǎng)度

21、11的Barker碼當(dāng)展頻PN碼 v （2）2.4GHz Frequency Hopping Spread Spectrum 速率1Mbps時(shí)用 2-level GFSK調(diào)變，接收敏感度 80dbm, 速率2Mbps時(shí)用4-level GFSK調(diào)變，接收敏感度 75dbm, 每秒跳2.5個(gè) hops Hopping Sequence在歐美有22組，在日本有4組 v （3）Diffused IR 速率1Mbps時(shí)用16ppm調(diào)變，接收敏感度2 10-5mW/平方公分 速率2Mbps時(shí)用4ppm調(diào)變，接收敏感度8 10-5mW/平方公分 波長(zhǎng)850nm950nm 802.11802.11協(xié)議發(fā)展歷

22、程協(xié)議發(fā)展歷程 IEEE推出的第一代 WLAN標(biāo)準(zhǔn) 2.4G頻段傳輸速率1M 11b 2.4G頻段，傳輸速率 提高到5.5M和11M 11a 5.8G頻段傳輸速率提高 到54M 傳輸速率提高到54M 2.4G頻段 兼容11b 2.4G頻段和5.8G頻段 傳輸速率提高到300M 兼容11a/11b/11g 6G以下頻段和60G頻段 傳輸速率不小于1Gbit/s 協(xié)議正在制定和完善之中 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)IEEE802.11bIEEE802.11aIEEE802.11gIEEE802.11n 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間1999年年9月月1999年年9月月2003年年6月月2009年年9月月 工作頻率范圍 2.4 2.483

23、5GHz 5.1505.350GHz 5.4755.725GHz 5.7255.850GHz 2.42.4835GHz 2.42.4835GHz 5.1505.850GHz 非重疊信道數(shù)324315 物理速率（Mbps）115454600 實(shí)際吞吐量（Mbps）62424100以上以上 頻寬20MHz20MHz20MHz20MHz/40MHz 調(diào)制方式CCK/DSSSOFDMCCK/DSSS/OFDM MIMO- OFDM/DSSS/CCK 兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/b/g/n 基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)線Lan 一個(gè)或多個(gè)無(wú)線主機(jī)一個(gè)或多個(gè)無(wú)線主機(jī) 一個(gè)

24、一個(gè)AP：Access Point，接入點(diǎn)，接入點(diǎn)， 也就是基站。也就是基站。 無(wú)線主機(jī)借助無(wú)線主機(jī)借助AP與外界通信與外界通信 AP之間利用之間利用Hub/Switch /Router互連互連 1.最小構(gòu)件：基本服務(wù)集BSS u一個(gè)一個(gè)BSS可以是孤立的，也可可以是孤立的，也可 以通過(guò)其以通過(guò)其AP連接到一個(gè)分配系連接到一個(gè)分配系 統(tǒng)統(tǒng)DS，然后再連接到另一個(gè)，然后再連接到另一個(gè) BSS，這樣就構(gòu)成了一個(gè)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)ESS。 2.服務(wù)集標(biāo)識(shí)符SSID u管理員安裝管理員安裝AP時(shí)為該時(shí)為該AP分配分配 的一個(gè)不超過(guò)的一個(gè)不超過(guò)32字節(jié)的服務(wù)集字節(jié)的服務(wù)集 標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符。 集中式拓?fù)?8

25、02.11的兩種模式的兩種模式 3.擴(kuò)展服務(wù)集ESS（extended serviceset) ESS是指由多個(gè)是指由多個(gè)AP以及連接它們的分配以及連接它們的分配 系統(tǒng)系統(tǒng)DS組成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，所有的組成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，所有的AP 共享一個(gè)共享一個(gè)ESSID，一個(gè)，一個(gè)ESS中可以包含中可以包含 多個(gè)多個(gè)BSS。 4.分配系統(tǒng)DS(DistributionSystem) DS用于用于BSS互聯(lián)的邏輯組成單元，由它提供無(wú)線站點(diǎn)在互聯(lián)的邏輯組成單元，由它提供無(wú)線站點(diǎn)在 BSS之間漫游的分配服務(wù)之間漫游的分配服務(wù) 。 DS的作用是使的作用是使ESS對(duì)上層表現(xiàn)得就像一個(gè)對(duì)上層表現(xiàn)得就像一個(gè)BSS一樣。一

26、樣。 DS通常是指以太網(wǎng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路或者其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。通常是指以太網(wǎng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路或者其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。 自組織無(wú)線自組織無(wú)線Lan 分布式對(duì)等拓?fù)?l在沒(méi)有預(yù)先存在的基礎(chǔ)通信設(shè)施的環(huán)境下，各個(gè)在沒(méi)有預(yù)先存在的基礎(chǔ)通信設(shè)施的環(huán)境下，各個(gè) 無(wú)線節(jié)點(diǎn)彼此直接進(jìn)行通信無(wú)線節(jié)點(diǎn)彼此直接進(jìn)行通信 l網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有接入網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有接入AP設(shè)備設(shè)備 l構(gòu)成一種獨(dú)立的構(gòu)成一種獨(dú)立的BSS，IBSS l也稱為自組織（也稱為自組織（Ad Hoc)模式模式 Wi-Fi技術(shù)的特點(diǎn)：技術(shù)的特點(diǎn)： l無(wú)線電波的覆蓋范圍廣 （半徑可達(dá)100m) l速度快可靠性高 (最高帶寬為11mbps) l健康安全 （發(fā)射功率不超過(guò)100毫瓦） l

27、組建方法簡(jiǎn)單 （不需要布線） 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)上層業(yè)務(wù)不開放 工作在2.4GHz的IMS 頻段，容易受干擾 覆蓋范圍有限 安全性有待提高 缺乏完善的QoS與商業(yè)模式 ZigBee技術(shù)技術(shù) 目錄目錄 Zigbee是是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個(gè)協(xié)議的代名詞。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(wú)線通信協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信 技術(shù)。技術(shù)。 其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低其特點(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。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，可以嵌入主要適合用于

28、自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入 各種設(shè)備。各種設(shè)備。 簡(jiǎn)而言之，簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近就是一種便宜的，低功耗的近 距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)。距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)。 工業(yè)自動(dòng)化和家庭智能化對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)通信的需求越工業(yè)自動(dòng)化和家庭智能化對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)通信的需求越 來(lái)越強(qiáng)烈，而藍(lán)牙技術(shù)對(duì)于這一領(lǐng)域顯然有一定的來(lái)越強(qiáng)烈，而藍(lán)牙技術(shù)對(duì)于這一領(lǐng)域顯然有一定的 局限。局限。 2002年年,zigbee Alliance成立。成立。 Zigbee協(xié)議在協(xié)議在2003年正式問(wèn)世。年正式問(wèn)世。 2004年年,zigbee V1.0誕生。誕生。 2006年年,推出推出zigbee 2006,比較完

29、善。比較完善。 2007年底年底,zigbee PRO推出。推出。 ZigBee堆棧是在 IEEE 802.15.4標(biāo) 準(zhǔn)基礎(chǔ)上建立的， 從下往上依次是 物理層，MAC層， 網(wǎng)絡(luò)/安全層，應(yīng) 用支持子層，應(yīng) 用層。 物理層物理層 MAC層層 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 安全層安全層 應(yīng)用層應(yīng)用層 應(yīng)用支持子層應(yīng)用支持子層 ZigBee 聯(lián)盟聯(lián)盟 IEEE 802.15.4 用戶用戶 硬件實(shí)現(xiàn)硬件實(shí)現(xiàn) ZigBee平臺(tái)通信棧平臺(tái)通信棧應(yīng)用層應(yīng)用層 物理層 MAC層網(wǎng)絡(luò)/安全層 支持/應(yīng)用層 作用：作用：作用：作用：作用：作用：作用：作用： 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

30、制 RF收發(fā)器工作。 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 確認(rèn)模式的數(shù) 據(jù)傳送和接收。 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。 應(yīng)用支持層根據(jù) 服務(wù)和需求使多 個(gè)器件之間進(jìn)行 通信。 應(yīng)用層主要根據(jù) 具體應(yīng)用由用戶 開發(fā)。 數(shù)據(jù)傳輸速率低：數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒-250KB/秒，專注于低傳輸應(yīng)用 功耗低：功耗低：在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)電池可使用6-24個(gè)月 成本低：成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本 網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65000個(gè)設(shè)備 時(shí)延短：時(shí)延短：典型搜索設(shè)備時(shí)延為30ms，休眠激活

31、時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí) 延為15ms。 網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠 數(shù)據(jù)安全：數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密算法（美 國(guó)新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一），各個(gè)應(yīng)用可靈活確定其安全屬 性 工作頻段靈活：工作頻段靈活：使用頻段為2.4GHz、868MHz（歐洲）和915MHz（美國(guó)），均為 免執(zhí)照（免費(fèi)）的頻段 超寬帶無(wú)線通信技術(shù)超寬帶無(wú)線通信技術(shù) 目錄目錄 超寬帶的定義超寬帶的定義 20%500 () 2 HL HL HL ff orffMHz ff Ultra-Wideband (UW

32、B) Wireless Communication UWB是一種無(wú)線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí) 的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB可在 非常寬的帶寬上傳輸信號(hào)，美國(guó)FCC對(duì)UWB的規(guī)定為：在3.1 10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬 超寬帶的特點(diǎn)超寬帶的特點(diǎn) 1、共存性能好 超寬帶技術(shù)可以與現(xiàn)有的其他通信系統(tǒng)共享頻譜。超寬帶通信使用的 頻譜范圍從3.1GHz到10.6GHz，頻譜寬度高達(dá)7.5GHz，通過(guò)發(fā)射功 率的限制，避免了對(duì)其他通信系統(tǒng)的干擾。從上圖 中可以看到，超 寬帶信號(hào)的最高輻射功率為-41.3dBm，這僅僅相當(dāng)于一臺(tái)個(gè)人計(jì)算

33、 機(jī)的輻射。這樣在很低的功率譜密度下共享頻譜的方式，在頻譜資源 非常緊張的今天具有極其重要的意義，這也是超寬帶興起和發(fā)展的主 要原因之一. 超寬帶的特點(diǎn)超寬帶的特點(diǎn) 2、信道容量大，傳輸速率高 香農(nóng)信道容量公式 超寬帶信號(hào)占有數(shù)百兆赫茲（MHz）甚至幾吉赫茲（GHz） 帶寬，理論上可以提供極高的信道容量，達(dá)到Gbps以上 的傳輸速率，或者在很低的信噪比下，以一定的傳輸速率 實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。假定一個(gè)超寬帶信號(hào)使用7GHz帶寬，當(dāng) 信噪比S/N低至-10dB時(shí)，超寬帶可以提供的信道容量為 C=7Glog2（1+0.1） 0.963Gbps，接近1Gbps。 數(shù)據(jù)表明，超寬帶的空間通信容量是現(xiàn)有的通信

34、系統(tǒng)（如： 無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙等）的10-1000倍以上。 2 log (1) ( / ) S CWb s N 超寬帶的特點(diǎn)超寬帶的特點(diǎn) 3、低成本，低功耗 脈沖超寬帶是最早采用的一種傳輸方式，它不需要載 波，而是利用極短的脈沖傳輸信息，因此，在發(fā)射端 脈沖超寬帶不需要功放和混頻器，接收端也不需要中 頻處理，大大降低了收發(fā)機(jī)的硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性和成本。 同時(shí)，為了避免對(duì)現(xiàn)有通信系統(tǒng)的干擾，超寬帶信號(hào) 發(fā)射功率很低，簡(jiǎn)單的收發(fā)設(shè)備以及低功率，使得脈 沖超寬帶系統(tǒng)的功耗非常低，可以使用電池長(zhǎng)時(shí)間供 電。 超寬帶的特點(diǎn)超寬帶的特點(diǎn) 4、信號(hào)衰減小，穿透能力強(qiáng) 正弦載波在自由空間的衰減與距離平方成反比，在密

35、 集多徑情況下，信號(hào)的功率衰減更是與距離的3-4次 方成反比。脈沖超寬帶信號(hào)為定向窄脈沖，不需要載 波，具有較強(qiáng)的方向性，在相同的功率下，比正弦電 磁波的衰減更小。 同時(shí)基帶窄脈沖信號(hào)包含的低頻部分的長(zhǎng)波具有較強(qiáng) 的穿透能力，能夠穿透多種材料，使其可以應(yīng)用于成 像、檢測(cè)、監(jiān)視和測(cè)量等領(lǐng)域。 超寬帶的特點(diǎn)超寬帶的特點(diǎn) 5、定位精度高 由于脈沖超寬帶具有較強(qiáng)的穿透能力，因此可以用于各種環(huán)境下的測(cè) 距和定位。系統(tǒng)的定位精度與信號(hào)的頻譜寬度直接相關(guān)，頻譜越寬， 時(shí)間分辨率越高。脈沖超寬帶發(fā)射極短的基帶窄脈沖信號(hào)具有很高的 定位精度，其帶寬通常在數(shù)GHz，所以理論上其定位精度可達(dá)厘米量 級(jí)。研究表明，與

36、GPS全球定位系統(tǒng)相比，超寬帶技術(shù)具有更高的定 位精度。 技術(shù)技術(shù)GPS BluetoothIEEE802.11 UWB 定位精度定位精度 5-20m3m3m15cm 超寬帶的特點(diǎn)超寬帶的特點(diǎn) 6、保密和安全性能好 超寬帶信號(hào)的功率譜密度非常小，淹沒(méi)在環(huán)境噪聲和 其他信號(hào)中，同時(shí)又具有極寬的帶寬，很難被基于頻 譜搜索的偵測(cè)設(shè)備檢測(cè)到。 同時(shí)超寬帶系統(tǒng)可以采用多種擴(kuò)頻多址方式，包括： 跳時(shí)擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻、直接序列擴(kuò)頻等，在接收端必 須采用與發(fā)射端一致的擴(kuò)頻碼才能正確的解調(diào)數(shù)據(jù)， 這使得使非合法用戶很難獲取合法用戶的傳輸信息， 系統(tǒng)的安全性和保密性非常高。 短短距通信（距通信（NFC）技術(shù)技術(shù) 目錄目錄 技技術(shù)規(guī)格術(shù)規(guī)格 頻段：頻段： 13.56MHZ 通訊距離：通訊距離： 約約10厘米厘米 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格： 符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO18092、 ISO21481 標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)， 兼容現(xiàn)有非接觸智能卡兼容現(xiàn)有非接觸智能卡I