第4章通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)教程

1、第第 4 章章 通信技術(shù)通信技術(shù) 學習任務(wù)學習任務(wù)無線低速網(wǎng)絡(luò)無線低速網(wǎng)絡(luò) 移動通信網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備對設(shè)備通信技術(shù)（M2M） Click to add title in here 123本章主要涉及：本章主要涉及：4.1 無線低速網(wǎng)絡(luò)無線低速網(wǎng)絡(luò) 物聯(lián)網(wǎng)背景下連接的物體，既有智能的也有非物聯(lián)網(wǎng)背景下連接的物體，既有智能的也有非智能的。智能的。 為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中那些能力較低的節(jié)點低速率、為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中那些能力較低的節(jié)點低速率、低通信半徑、低計算能力，和低能量的要求，低通信半徑、低計算能力，和低能量的要求，需要對物聯(lián)網(wǎng)中各種各樣的物體進行操作的前需要對物聯(lián)網(wǎng)中各種各樣的物體進行操作的前提就是先將他們連

2、接起來，低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是實提就是先將他們連接起來，低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是實現(xiàn)全面互聯(lián)互通的前提?，F(xiàn)全面互聯(lián)互通的前提。4.1 無線低速網(wǎng)絡(luò)無線低速網(wǎng)絡(luò) 典型的無線低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有藍牙（典型的無線低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有藍牙（802.15.1協(xié)協(xié)議）、紫蜂議）、紫蜂ZigBee（802.15.4協(xié)議）、紅外及協(xié)議）、紅外及近距離無線通信近距離無線通信NFC等無線低速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。等無線低速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線傳輸頻段比較無線傳輸頻段比較 4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth）藍牙技術(shù)是一種支持設(shè)備短距離通信（一般藍牙技術(shù)是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動電話、的無線電技術(shù)。能在包

3、括移動電話、PDA、無線耳機、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換。交換。利用利用“藍牙藍牙”技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化設(shè)備與因特網(wǎng)備之間的通信，也能夠成功地簡化設(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，之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。為無線通信拓寬道路。4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth） 藍牙技術(shù)使用高速跳頻和時分多址等先進技術(shù)，藍牙技術(shù)使用高速跳頻和時分多址等先進技術(shù)，在近距離

4、內(nèi)最廉價地將幾臺數(shù)字化設(shè)備呈網(wǎng)狀在近距離內(nèi)最廉價地將幾臺數(shù)字化設(shè)備呈網(wǎng)狀鏈接起來。鏈接起來。 藍牙技術(shù)采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持點對點及藍牙技術(shù)采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用的點對多點通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段。其數(shù)據(jù)速（即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段。其數(shù)據(jù)速率為率為1Mbps。采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙。采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。工傳輸。4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth）1. 藍牙技術(shù)的起源藍牙技術(shù)的起源 1998年年5月，愛立信、諾基亞、東芝、月，愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特和英特爾公司等五

5、家著名廠商，在聯(lián)合開展短程無線通信爾公司等五家著名廠商，在聯(lián)合開展短程無線通信技術(shù)的標準化活動時提出了藍牙技術(shù)，其宗旨是提技術(shù)的標準化活動時提出了藍牙技術(shù)，其宗旨是提供一種短距離、低成本的無線傳輸應(yīng)用技術(shù)。供一種短距離、低成本的無線傳輸應(yīng)用技術(shù)。 藍牙的名字來源于藍牙的名字來源于10世紀丹麥國王世紀丹麥國王Harald Blatand - 英譯為英譯為Harold Bluetooth(因為他十分喜因為他十分喜歡吃藍梅歡吃藍梅,所以牙齒每天都帶著藍色所以牙齒每天都帶著藍色)。他將當時的他將當時的瑞典、芬蘭與丹麥統(tǒng)一起來。用他的名字來命名這瑞典、芬蘭與丹麥統(tǒng)一起來。用他的名字來命名這種新的技術(shù)標準

6、，含有將四分五裂的局面統(tǒng)一起來種新的技術(shù)標準，含有將四分五裂的局面統(tǒng)一起來的意思。的意思。4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth）2. 藍牙技術(shù)的應(yīng)用藍牙技術(shù)的應(yīng)用 藍牙技術(shù)可以應(yīng)用于日常生活的各個方面，例藍牙技術(shù)可以應(yīng)用于日常生活的各個方面，例如，引入藍牙技術(shù)，就可以去掉移動電話與膝如，引入藍牙技術(shù)，就可以去掉移動電話與膝上型電腦之間的令人討厭的連接電纜而而通過上型電腦之間的令人討厭的連接電纜而而通過無線使其建立通信。無線使其建立通信。 打印機、打印機、PDA、桌上型電腦、傳真機、鍵盤、桌上型電腦、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設(shè)備都可以成游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設(shè)

7、備都可以成為藍牙系統(tǒng)的一部分。為藍牙系統(tǒng)的一部分。4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth）3. 藍牙技術(shù)的規(guī)范及特點藍牙技術(shù)的規(guī)范及特點 藍牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全藍牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，球規(guī)范，它以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動設(shè)備通信環(huán)境建立一個特別連接。為固定與移動設(shè)備通信環(huán)境建立一個特別連接。 其程序?qū)懺谝粋€其程序?qū)懺谝粋€9 x 9 mm的微芯片中。藍牙工作的微芯片中。藍牙工作在全球通用的在全球通用的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學、醫(yī)學）即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段。頻段。4.1.1藍牙技

8、術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth） 藍牙的標準是藍牙的標準是IEEE802.15，工作在，工作在2.4GHz 頻帶，頻帶，帶寬為帶寬為1Mb/s。 以時分方式進行全雙工通信，其基帶協(xié)議是電路以時分方式進行全雙工通信，其基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的組合。交換和分組交換的組合。 一個跳頻頻率發(fā)送一個同步分組，每個分組占用一個跳頻頻率發(fā)送一個同步分組，每個分組占用一個時隙，使用擴頻技術(shù)也可擴展到一個時隙，使用擴頻技術(shù)也可擴展到5個時隙。個時隙。 4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth）同時，藍牙技術(shù)支持同時，藍牙技術(shù)支持1個異步數(shù)據(jù)通道或個異步數(shù)據(jù)通道或3個并個并發(fā)的同步話音通道，或發(fā)的

9、同步話音通道，或1個同時傳送異步數(shù)據(jù)個同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音的通道。和同步話音的通道。每一個話音通道支持每一個話音通道支持64kb/s的同步話音；異步的同步話音；異步通道支持最大速率為通道支持最大速率為721kb/s，反向應(yīng)答速率，反向應(yīng)答速率為為57. 6 kb/s的非對稱連接，或者是的非對稱連接，或者是432. 6 kb/s的對稱連接。的對稱連接。4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth）依據(jù)發(fā)射輸出電平功率不同，藍牙傳輸有依據(jù)發(fā)射輸出電平功率不同，藍牙傳輸有3 種種距離等級：距離等級：Class1 為為100m 左右；左右；Class2 約為約為10m；Class3 約為約為

10、2-3m。一。一般情況下，其正常的工作范圍是般情況下，其正常的工作范圍是10m 半徑之內(nèi)。半徑之內(nèi)。在此范圍內(nèi)，可進行多臺設(shè)備間的互聯(lián)。在此范圍內(nèi)，可進行多臺設(shè)備間的互聯(lián)。4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth）4. 藍牙匹配規(guī)則藍牙匹配規(guī)則 兩個藍牙設(shè)備在進行通訊前，必須將其匹配在兩個藍牙設(shè)備在進行通訊前，必須將其匹配在一起，以保證其中一個設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)信息只一起，以保證其中一個設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)信息只會被經(jīng)過允許的另一個設(shè)備所接受。會被經(jīng)過允許的另一個設(shè)備所接受。 藍牙技術(shù)將設(shè)備分為兩種：主設(shè)備和從設(shè)備。藍牙技術(shù)將設(shè)備分為兩種：主設(shè)備和從設(shè)備。4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluet

11、ooth） 藍牙主設(shè)備藍牙主設(shè)備： 主設(shè)備一般具有輸入端。在進行藍牙匹配操作主設(shè)備一般具有輸入端。在進行藍牙匹配操作時，用戶通過輸入端可輸入隨機的匹配密碼來時，用戶通過輸入端可輸入隨機的匹配密碼來將兩個設(shè)備匹配。將兩個設(shè)備匹配。 藍牙手機、安裝有藍牙模塊的藍牙手機、安裝有藍牙模塊的PC等都是主設(shè)等都是主設(shè)備。（例如：藍牙手機和藍牙備。（例如：藍牙手機和藍牙PC進行匹配時，進行匹配時，用戶可在藍牙手機上任意輸入一組數(shù)字，然后用戶可在藍牙手機上任意輸入一組數(shù)字，然后在藍牙在藍牙PC上輸入相同的一組數(shù)字，來完成這上輸入相同的一組數(shù)字，來完成這兩個設(shè)備之間的匹配。）兩個設(shè)備之間的匹配。）4.1.1藍牙

12、技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth） 藍牙從設(shè)備藍牙從設(shè)備： 從設(shè)備一般不具備輸入端。因此從設(shè)備在出廠從設(shè)備一般不具備輸入端。因此從設(shè)備在出廠時，在其藍牙芯片中，固化有一個時，在其藍牙芯片中，固化有一個4位或位或6位數(shù)位數(shù)字的匹配密碼。藍牙耳機、字的匹配密碼。藍牙耳機、UD數(shù)碼筆等都是數(shù)碼筆等都是從設(shè)備。從設(shè)備。 （例如：藍牙（例如：藍牙PC與與UD數(shù)碼筆匹配時，用戶將數(shù)碼筆匹配時，用戶將UD筆上的藍牙匹配密碼正確的輸入到藍牙筆上的藍牙匹配密碼正確的輸入到藍牙PC上，完成上，完成UD筆與藍牙筆與藍牙PC之間的匹配。）之間的匹配。）4.1.1藍牙技術(shù)（藍牙技術(shù)（Bluetooth） 主設(shè)備與主設(shè)

13、備之間、主設(shè)備與從設(shè)備之間，是主設(shè)備與主設(shè)備之間、主設(shè)備與從設(shè)備之間，是可以互相匹配在一起的；而從設(shè)備與從設(shè)備是無法可以互相匹配在一起的；而從設(shè)備與從設(shè)備是無法匹配的。匹配的。 例如：藍牙例如：藍牙PC與藍牙手機可以匹配在一起；藍牙與藍牙手機可以匹配在一起；藍牙PC也可以與也可以與UD筆匹配在一起；而筆匹配在一起；而UD筆與筆與UD筆之筆之間是不能匹配的。間是不能匹配的。 一個主設(shè)備，可匹配一個或多個其他設(shè)備。例如：一個主設(shè)備，可匹配一個或多個其他設(shè)備。例如：一部藍牙手機，一般只能匹配一部藍牙手機，一般只能匹配7個藍牙設(shè)備。而一個藍牙設(shè)備。而一臺藍牙臺藍牙PC，可匹配十多個或數(shù)十個藍牙設(shè)備。，

14、可匹配十多個或數(shù)十個藍牙設(shè)備。 在同一時間，藍牙設(shè)備之間僅支持點對點通訊。在同一時間，藍牙設(shè)備之間僅支持點對點通訊。4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee） ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復雜度、低功技術(shù)是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。 主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周種電子設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。的應(yīng)用。4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技

15、術(shù) （ZigBee） ZigBee采用采用DSSS技術(shù)調(diào)制發(fā)射，用于多個無技術(shù)調(diào)制發(fā)射，用于多個無線傳感器組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，是一種短距離、低速線傳感器組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，是一種短距離、低速率低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，率低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)， 采用采用DSSS技術(shù)調(diào)制發(fā)射，用于多個無線傳感技術(shù)調(diào)制發(fā)射，用于多個無線傳感器組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，新一代的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將器組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，新一代的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將采用采用802.15.4(ZigBee)協(xié)議。協(xié)議。4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）1. 紫蜂技術(shù)（紫蜂技術(shù)（ZigBee）簡介）簡介 ZigBee這個名字來源于蜂群的通信方式：蜜蜂之這個名字來

16、源于蜂群的通信方式：蜜蜂之間通過跳間通過跳Zigzag形狀的舞蹈來交互消息，以便共形狀的舞蹈來交互消息，以便共享食物源的方向、位置和距離等信息。借此意義享食物源的方向、位置和距離等信息。借此意義Zigbee作為新一代無線通訊技術(shù)的命名。作為新一代無線通訊技術(shù)的命名。 紫蜂網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模塊紫蜂網(wǎng)絡(luò)節(jié)點模塊 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）紫蜂是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于紫蜂是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和和GSM網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標準的通訊距離從標準的75m到幾百米、幾公里，并且到幾百米、幾公里，

17、并且支持無限擴展。支持無限擴展。 ZigBee是一個由可多到是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線網(wǎng)絡(luò)平臺，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每成的一個無線網(wǎng)絡(luò)平臺，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個網(wǎng)絡(luò)模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一個網(wǎng)絡(luò)模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從標準的間的距離可以從標準的75m無限擴展。無限擴展。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）與移動通信的與移動通信的CDMA網(wǎng)或網(wǎng)或GSM網(wǎng)不同的是，紫網(wǎng)不同的是，紫蜂網(wǎng)絡(luò)主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制數(shù)據(jù)傳輸蜂網(wǎng)絡(luò)主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，因而，它必須具有簡單，使用方便，而建立，

18、因而，它必須具有簡單，使用方便，工作可靠，價格低的特點。工作可靠，價格低的特點。而移動通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立，每個而移動通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立，每個基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個紫蜂網(wǎng)絡(luò)紫蜂網(wǎng)絡(luò) “基站基站”卻不到卻不到1000元人民幣。元人民幣。4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）2. 技術(shù)特點技術(shù)特點 紫蜂是一種無線連接紫蜂是一種無線連接,可工作在可工作在2.4GHz(全球流全球流行行)、868MHz(歐洲流行歐洲流行)和和915 MHz(美國流美國流行行)3個頻段上個頻段上,分別具有最高分別具有最高250kbit/s

19、、20kbit/s和和40kbit/s的傳輸速率的傳輸速率, 它的傳輸距離在它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi)的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)但可以繼續(xù)增加。增加。4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）作為一種無線通信技術(shù)作為一種無線通信技術(shù), 紫蜂具有如下特點紫蜂具有如下特點: (1) 低功耗低功耗 (2) 成本低成本低 (3) 時延短時延短 (4) 網(wǎng)絡(luò)容量大網(wǎng)絡(luò)容量大 (5) 可靠可靠 (6) 安全安全 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）3. 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 家庭和建筑物的自動化控制：照明、空調(diào)、窗家庭和建筑物的自動化控制：照明、空調(diào)、窗簾等家具設(shè)備的遠程控制；簾等家具設(shè)備的遠

20、程控制； 消費性電子設(shè)備：電視、消費性電子設(shè)備：電視、DVD、CD機等電器機等電器的遠程遙控。的遠程遙控。 PC外設(shè)：無線鍵盤、鼠標、游戲操縱桿等；外設(shè)：無線鍵盤、鼠標、游戲操縱桿等； 工業(yè)控制：使數(shù)據(jù)的自動采集、分析和處理變工業(yè)控制：使數(shù)據(jù)的自動采集、分析和處理變得更加容易；得更加容易； 醫(yī)療設(shè)備控制：醫(yī)療傳感器、病人的緊急呼叫醫(yī)療設(shè)備控制：醫(yī)療傳感器、病人的緊急呼叫按鈕等；按鈕等； 交互式玩具。交互式玩具。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）4. 紫蜂（紫蜂（ZigBee）聯(lián)盟）聯(lián)盟 ZigBee聯(lián)盟成立于聯(lián)盟成立于2002年年8月，由英國月，由英國Invensys 公司、日本

21、三菱電氣公司、美國摩托公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導體公司組成，如羅拉公司以及荷蘭飛利浦半導體公司組成，如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設(shè)備公司今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設(shè)備公司和開發(fā)商的加入。和開發(fā)商的加入。 聯(lián)盟是一個高速成長的非盈利業(yè)界組織。聯(lián)盟聯(lián)盟是一個高速成長的非盈利業(yè)界組織。聯(lián)盟制定了基于制定了基于IEEE802.15.4，具有高可靠、高性，具有高可靠、高性價比、低功耗的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用規(guī)格。價比、低功耗的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用規(guī)格。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）5. ZigBee協(xié)議棧協(xié)議棧 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)是基于標準協(xié)議棧結(jié)構(gòu)是基于標準OS

22、I七層模型七層模型的，包括高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用匯聚層、網(wǎng)絡(luò)層、的，包括高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用匯聚層、網(wǎng)絡(luò)層、媒體接入層和物理層。媒體接入層和物理層。 ZigBee協(xié)議棧協(xié)議棧 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）IEEE 802.15.4定義了兩個物理層標準，分別是定義了兩個物理層標準，分別是2.4GHz物理層和物理層和868/915MHz物理層。兩者均基物理層。兩者均基于直接序列擴頻（于直接序列擴頻（DSSS）技術(shù)。）技術(shù)。868MHz只有一個信道，傳輸速率為只有一個信道，傳輸速率為20kb/s；902MHz928MHZ頻段有頻段有10個信道，信道間隔為個信道，信道間隔為2MHz，傳輸速

23、率為，傳輸速率為40kb/s。以上這兩個頻段都采。以上這兩個頻段都采用用BPSK調(diào)制。調(diào)制。2.4GHz2.4835 GHz頻段有頻段有16個信道，信道間個信道，信道間隔為隔為5MHz，能夠提供，能夠提供250kb/s的傳輸速率，采用的傳輸速率，采用O-QPSK調(diào)制。調(diào)制。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）為了提高傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，為了提高傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，IEEE 802.15.4定定義的媒體接入控制（義的媒體接入控制（MAC）層采用了）層采用了CSMA-CA和時隙和時隙CSMA-CA信道接入方式和完全握手信道接入方式和完全握手協(xié)議。協(xié)議。應(yīng)用匯聚層主要負責把不同的應(yīng)用映射到應(yīng)

24、用匯聚層主要負責把不同的應(yīng)用映射到ZigBee網(wǎng)絡(luò)上，主要包括安全與鑒權(quán)、多個業(yè)網(wǎng)絡(luò)上，主要包括安全與鑒權(quán)、多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的會聚、設(shè)備發(fā)現(xiàn)和業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)。務(wù)數(shù)據(jù)流的會聚、設(shè)備發(fā)現(xiàn)和業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)。4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee） 6. ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu) ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)主要有三種，星型網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)主要有三種，星型網(wǎng)、網(wǎng)狀（網(wǎng)狀（mesh）網(wǎng)和混合網(wǎng)。）網(wǎng)和混合網(wǎng)。 星型網(wǎng)是由一個星型網(wǎng)是由一個PAN協(xié)調(diào)點和一個或多個終端節(jié)協(xié)調(diào)點和一個或多個終端節(jié)點組成的。點組成的。 PAN協(xié)調(diào)點必須是協(xié)調(diào)點必須是FFD，它負責發(fā)起建立和管理，它負責發(fā)起建立和管理整個

25、網(wǎng)絡(luò)，其它的節(jié)點（終端節(jié)點）一般為整個網(wǎng)絡(luò)，其它的節(jié)點（終端節(jié)點）一般為RFD，分布在分布在PAN協(xié)調(diào)點的覆蓋范圍內(nèi)，直接與協(xié)調(diào)點的覆蓋范圍內(nèi)，直接與PAN協(xié)協(xié)調(diào)點進行通信。調(diào)點進行通信。 星型網(wǎng)通常用于節(jié)點數(shù)量較少的場合。星型網(wǎng)通常用于節(jié)點數(shù)量較少的場合。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee） 網(wǎng)狀（網(wǎng)狀（Mesh）網(wǎng)一般是由若干個）網(wǎng)一般是由若干個FFD連接在一起連接在一起形成，它們之間是完全的對等通信，每個節(jié)點都可形成，它們之間是完全的對等通信，每個節(jié)點都可以與它的無線通信范圍內(nèi)的其它節(jié)點通信。以與它的無線通信范圍內(nèi)的其它節(jié)點通信。Mesh網(wǎng)中，一般將發(fā)起建立網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)中，一般將

26、發(fā)起建立網(wǎng)絡(luò)的FFD節(jié)點作為節(jié)點作為PAN協(xié)調(diào)點。協(xié)調(diào)點。Mesh網(wǎng)是一種高可靠性網(wǎng)絡(luò)，具有網(wǎng)是一種高可靠性網(wǎng)絡(luò)，具有“自恢復自恢復”能能力，它可為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包提供多條路徑，一旦一條力，它可為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包提供多條路徑，一旦一條路徑出現(xiàn)故障，則存在另一條或多條路徑可供選擇。路徑出現(xiàn)故障，則存在另一條或多條路徑可供選擇。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu) 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee） Mesh網(wǎng)可以通過網(wǎng)可以通過FFD擴展網(wǎng)絡(luò)，組成擴展網(wǎng)絡(luò)，組成Mesh網(wǎng)與星型網(wǎng)構(gòu)成的混合網(wǎng)。網(wǎng)與星型網(wǎng)構(gòu)成的混合網(wǎng)?；旌暇W(wǎng)中，終端節(jié)點采集的信

27、息首先傳到同一混合網(wǎng)中，終端節(jié)點采集的信息首先傳到同一子網(wǎng)內(nèi)的協(xié)調(diào)點，再通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點上傳到上一子網(wǎng)內(nèi)的協(xié)調(diào)點，再通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點上傳到上一層網(wǎng)絡(luò)的層網(wǎng)絡(luò)的PAN協(xié)調(diào)點。協(xié)調(diào)點?；旌暇W(wǎng)都適用于覆蓋范圍較大的網(wǎng)絡(luò)?；旌暇W(wǎng)都適用于覆蓋范圍較大的網(wǎng)絡(luò)。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）7. ZigBee網(wǎng)絡(luò)配置網(wǎng)絡(luò)配置 低數(shù)據(jù)速率的低數(shù)據(jù)速率的WPAN中包括兩種無線設(shè)備：全中包括兩種無線設(shè)備：全功能設(shè)備（功能設(shè)備（FFD）和精簡功能設(shè)備（）和精簡功能設(shè)備（RFD）。）。 其中，其中，F(xiàn)FD可以和可以和FFD、RFD通信，而通信，而RFD只能只能和和FFD通信，通信，RFD之間是無法通信的。之

28、間是無法通信的。 RFD的應(yīng)用相對簡單，例如在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，它的應(yīng)用相對簡單，例如在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，它們只負責將采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給它的協(xié)調(diào)點，們只負責將采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給它的協(xié)調(diào)點，并不具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、路由發(fā)現(xiàn)和路由維護等功能。并不具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、路由發(fā)現(xiàn)和路由維護等功能。RFD占用資源少，需要的存儲容量也小，成本比占用資源少，需要的存儲容量也小，成本比較低。較低。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）在一個在一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，至少存在一個網(wǎng)絡(luò)中，至少存在一個FFD充當整個網(wǎng)充當整個網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)點，即絡(luò)的協(xié)調(diào)點，即PAN協(xié)調(diào)點。通常，協(xié)調(diào)點。通常，PAN協(xié)調(diào)點是一協(xié)調(diào)點是一個特殊的

29、個特殊的FFD，它具有較強大的功能，是整個網(wǎng)絡(luò)的，它具有較強大的功能，是整個網(wǎng)絡(luò)的主要控制者，它負責建立新的網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標、主要控制者，它負責建立新的網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標、管理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點以及存儲網(wǎng)絡(luò)信息等。管理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點以及存儲網(wǎng)絡(luò)信息等。FFD和和RFD都可以作為終端節(jié)點加入都可以作為終端節(jié)點加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）此外，普通此外，普通FFD也可以在它的個人操作空間也可以在它的個人操作空間（POS）中充當協(xié)調(diào)點，但它仍然受）中充當協(xié)調(diào)點，但它仍然受PAN協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)點的控制。點的控制。ZigBee中每個協(xié)調(diào)點最多可連接中每個協(xié)調(diào)點最多可連

30、接255個節(jié)點，個節(jié)點，一個一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可容納網(wǎng)絡(luò)最多可容納65535個節(jié)點。個節(jié)點。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee） 9. ZigBee組網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)技術(shù) 當當ZigBee PAN協(xié)調(diào)點希望建立一個新網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)點希望建立一個新網(wǎng)絡(luò)時，首先掃描信道，尋找網(wǎng)絡(luò)中的一個空閑信時，首先掃描信道，尋找網(wǎng)絡(luò)中的一個空閑信道來建立新的網(wǎng)絡(luò)。道來建立新的網(wǎng)絡(luò)。 如果找到了合適的信道，如果找到了合適的信道，ZigBee協(xié)調(diào)點會為協(xié)調(diào)點會為新網(wǎng)絡(luò)選擇一個新網(wǎng)絡(luò)選擇一個PAN標識符（標識符（PAN標識符必須標識符必須在信道中是唯一的）。一旦選定了在信道中是唯一的）。一旦選定了PAN標識符，

31、標識符，就說明已經(jīng)建立了網(wǎng)絡(luò)。就說明已經(jīng)建立了網(wǎng)絡(luò)。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）另外，這個另外，這個ZigBee協(xié)調(diào)點還會為自己選擇一個協(xié)調(diào)點還會為自己選擇一個16bit網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)地址。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都有一個網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都有一個64 bit IEEE擴展地址和一個擴展地址和一個16 bit網(wǎng)絡(luò)地址，其中，網(wǎng)絡(luò)地址，其中，16bit的網(wǎng)絡(luò)地址在整個網(wǎng)絡(luò)中是唯一的，也就是的網(wǎng)絡(luò)地址在整個網(wǎng)絡(luò)中是唯一的，也就是802.15.4中的中的MAC短地址。短地址。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）ZigBee協(xié)調(diào)點選定了網(wǎng)絡(luò)地址后，就開始接協(xié)調(diào)點選定了

32、網(wǎng)絡(luò)地址后，就開始接受新的節(jié)點加入其網(wǎng)絡(luò)。受新的節(jié)點加入其網(wǎng)絡(luò)。當一個節(jié)點希望加入該網(wǎng)絡(luò)時，它首先會通過當一個節(jié)點希望加入該網(wǎng)絡(luò)時，它首先會通過信道掃描來搜索它周圍存在的網(wǎng)絡(luò)，如果找到信道掃描來搜索它周圍存在的網(wǎng)絡(luò)，如果找到了一個網(wǎng)絡(luò)，它就會進行關(guān)聯(lián)過程加入網(wǎng)絡(luò)，了一個網(wǎng)絡(luò)，它就會進行關(guān)聯(lián)過程加入網(wǎng)絡(luò)，只有具備路由功能的節(jié)點可以允許別的節(jié)點通只有具備路由功能的節(jié)點可以允許別的節(jié)點通過它關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。過它關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）ZigBee協(xié)調(diào)點選定了網(wǎng)絡(luò)地址后，就開始接協(xié)調(diào)點選定了網(wǎng)絡(luò)地址后，就開始接受新的節(jié)點加入其網(wǎng)絡(luò)。當一個節(jié)點希望加入受新的節(jié)點加入其網(wǎng)絡(luò)。當一

33、個節(jié)點希望加入該網(wǎng)絡(luò)時，它首先會通過信道掃描來搜索它周該網(wǎng)絡(luò)時，它首先會通過信道掃描來搜索它周圍存在的網(wǎng)絡(luò)，如果找到了一個網(wǎng)絡(luò)，它就會圍存在的網(wǎng)絡(luò)，如果找到了一個網(wǎng)絡(luò)，它就會進行關(guān)聯(lián)過程加入網(wǎng)絡(luò)，只有具備路由功能的進行關(guān)聯(lián)過程加入網(wǎng)絡(luò)，只有具備路由功能的節(jié)點可以允許別的節(jié)點通過它關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點可以允許別的節(jié)點通過它關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。如果網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系后想要如果網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系后想要重新加入網(wǎng)絡(luò)，它可以進行孤立通知過程重新重新加入網(wǎng)絡(luò)，它可以進行孤立通知過程重新加入網(wǎng)絡(luò)。加入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中每個具備路由器功能的節(jié)點都維護一個網(wǎng)絡(luò)中每個具備路由器功能的節(jié)點都維護一個路由表和一個路

34、由發(fā)現(xiàn)表，它可以參與數(shù)據(jù)節(jié)路由表和一個路由發(fā)現(xiàn)表，它可以參與數(shù)據(jù)節(jié)點來擴展網(wǎng)絡(luò)。點來擴展網(wǎng)絡(luò)。 4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）ZigBee網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可分為三類：網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可分為三類： 周期性數(shù)據(jù)，例如傳感器網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，周期性數(shù)據(jù)，例如傳感器網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這一類數(shù)據(jù)的傳輸速率根據(jù)不同的應(yīng)用而確定；這一類數(shù)據(jù)的傳輸速率根據(jù)不同的應(yīng)用而確定； 間歇性數(shù)據(jù)，例如電燈開關(guān)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這間歇性數(shù)據(jù)，例如電燈開關(guān)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這一類數(shù)據(jù)的傳輸速率根據(jù)應(yīng)用或者外部激勵而一類數(shù)據(jù)的傳輸速率根據(jù)應(yīng)用或者外部激勵而確定；確定； 反復性的、反應(yīng)時間低的數(shù)據(jù)，例如無線鼠反復性的、反應(yīng)時間

35、低的數(shù)據(jù)，例如無線鼠標傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這一類數(shù)據(jù)的傳輸速率是根據(jù)標傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，這一類數(shù)據(jù)的傳輸速率是根據(jù)時隙分配而確定的。時隙分配而確定的。4.1.2 紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù) （ZigBee）為了降低為了降低ZigBee節(jié)點的平均功耗，節(jié)點的平均功耗，ZigBee節(jié)點有節(jié)點有激活和睡眠兩種狀態(tài)，只有當兩個節(jié)點都處于激活激活和睡眠兩種狀態(tài)，只有當兩個節(jié)點都處于激活狀態(tài)才能完成數(shù)據(jù)的傳輸。狀態(tài)才能完成數(shù)據(jù)的傳輸。在有信標的網(wǎng)絡(luò)中，在有信標的網(wǎng)絡(luò)中，ZigBee協(xié)調(diào)點通過定期地廣協(xié)調(diào)點通過定期地廣播信標為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點提供同步；播信標為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點提供同步；在無信標的網(wǎng)絡(luò)中，終端節(jié)點定期睡眠，定期醒來，在無信標

36、的網(wǎng)絡(luò)中，終端節(jié)點定期睡眠，定期醒來，除終端節(jié)點以外的節(jié)點要保證始終處于激活狀態(tài)，除終端節(jié)點以外的節(jié)點要保證始終處于激活狀態(tài)，終端節(jié)點醒來后會主動詢問它的協(xié)調(diào)點是否有數(shù)據(jù)終端節(jié)點醒來后會主動詢問它的協(xié)調(diào)點是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送給它。要發(fā)送給它。4.1.3 紅外通信技術(shù)紅外通信技術(shù)1. 紅外通訊技術(shù)簡介紅外通訊技術(shù)簡介 紅外通訊技術(shù)使用一種點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，紅外通訊技術(shù)使用一種點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是傳統(tǒng)的設(shè)備之間連接線纜的替代。是傳統(tǒng)的設(shè)備之間連接線纜的替代。 它的通訊距離一般在它的通訊距離一般在0到到1米之間，傳輸速率最米之間，傳輸速率最快可達快可達16Mbps，通訊介質(zhì)為波長為，通訊介質(zhì)為波

37、長為900納米納米左右的近紅外線。左右的近紅外線。4.1.3 紅外通信技術(shù)紅外通信技術(shù) 它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之線連接技術(shù)，通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。間的相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。 小角度（小角度（30度錐角以內(nèi)），短距離，點對點直度錐角以內(nèi)），短距離，點對點直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強；線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強； 傳輸速率較高，目前傳輸速率較高，目前4M速率的速率的FIR技術(shù)已被廣技術(shù)已被廣泛使用，泛使用，16M速率的速率的VFIR技術(shù)已經(jīng)發(fā)布。技術(shù)已經(jīng)發(fā)布。 4.1.3 紅

38、外通信技術(shù)紅外通信技術(shù)2. IrDA紅外通訊標準紅外通訊標準 IrDA是紅外數(shù)據(jù)組織（是紅外數(shù)據(jù)組織（Infrared Data Association）的簡稱，的簡稱，IrDA紅外連接技術(shù)就是由該組織提出的。紅外連接技術(shù)就是由該組織提出的。 在紅外通訊技術(shù)發(fā)展早期，存在好幾個紅外通訊標準，在紅外通訊技術(shù)發(fā)展早期，存在好幾個紅外通訊標準，不同標準之間的紅外設(shè)備不能進行紅外通訊。不同標準之間的紅外設(shè)備不能進行紅外通訊。 為了使各種紅外設(shè)備能夠互聯(lián)互通，為了使各種紅外設(shè)備能夠互聯(lián)互通，1993年，由二十年，由二十多個大廠商發(fā)起成立了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會多個大廠商發(fā)起成立了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)，統(tǒng)一了，

39、統(tǒng)一了紅外通訊的標準，這就是目前被廣泛使用的紅外通訊的標準，這就是目前被廣泛使用的IrDA紅外紅外數(shù)據(jù)通訊協(xié)議及規(guī)范。數(shù)據(jù)通訊協(xié)議及規(guī)范。4.1.3 紅外通信技術(shù)紅外通信技術(shù)IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動通信所需的體紅外通信成本低廉。并且還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。此外，積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。 IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，兩個相互通的不足在于它是一種視距傳輸，兩個相互通信的

40、設(shè)備之間必須對準，中間不能被其它物體阻隔，信的設(shè)備之間必須對準，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于因而該技術(shù)只能用于2臺臺(非多臺非多臺)設(shè)備之間的連接。設(shè)備之間的連接。而藍牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。而藍牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。 4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù)近距離無線通信近距離無線通信NFC是是Near Field Communication縮寫，即近距離無線通訊技術(shù)。縮寫，即近距離無線通訊技術(shù)。由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)的由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)的NFC是一種是一種非接觸式識別和互聯(lián)技術(shù)，可以在移動設(shè)備、消非接觸式識別和互聯(lián)技術(shù)，

41、可以在移動設(shè)備、消費類電子產(chǎn)品、費類電子產(chǎn)品、PC 和智能控件工具間進行近距離和智能控件工具間進行近距離無線通信。無線通信。NFC 提供了一種簡單、觸控式的解決方案，可以提供了一種簡單、觸控式的解決方案，可以讓消費者簡單直觀地交換信息、訪問內(nèi)容與服務(wù)。讓消費者簡單直觀地交換信息、訪問內(nèi)容與服務(wù)。4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù)1. 概述概述 近場通信（近場通信（NFC），又稱近距離無線通信，是一種），又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸（在行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸（在10

42、厘米內(nèi)）交換數(shù)厘米內(nèi)）交換數(shù)據(jù)。據(jù)。 這個技術(shù)由免接觸式射頻識別（這個技術(shù)由免接觸式射頻識別（RFID）演變而來，）演變而來，并向下兼容并向下兼容RFID，最早由，最早由Philips、Nokia和和Sony主推，主要可能用于手機等手持設(shè)備中。主推，主要可能用于手機等手持設(shè)備中。 由于近場通訊具有天然的安全性，因此，由于近場通訊具有天然的安全性，因此，NFC技術(shù)技術(shù)被認為在手機支付等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。被認為在手機支付等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。 4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù) NFC 將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點（Peer-to-

43、Peer）功能整合進一塊單芯片，為消）功能整合進一塊單芯片，為消費者的生活方式開創(chuàng)了不計其數(shù)的全新機遇。費者的生活方式開創(chuàng)了不計其數(shù)的全新機遇。 這是一個開放接口平臺，可以對無線網(wǎng)絡(luò)進行快這是一個開放接口平臺，可以對無線網(wǎng)絡(luò)進行快速、主動設(shè)置，也是虛擬連接器，服務(wù)于現(xiàn)有蜂速、主動設(shè)置，也是虛擬連接器，服務(wù)于現(xiàn)有蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)、藍牙和無線窩狀網(wǎng)絡(luò)、藍牙和無線 802.11 設(shè)備。設(shè)備。4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù) 和和RFID不同，不同，NFC采用了雙向的識別和連采用了雙向的識別和連接。在接。在20cm距離內(nèi)工作于距離內(nèi)工作于13.56MHz頻率范圍。頻率范圍。 NFC最初

44、僅僅是遙控識別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但最初僅僅是遙控識別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無線連接技術(shù)。現(xiàn)在已發(fā)展成無線連接技術(shù)。 它能快速自動地建立無線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍它能快速自動地建立無線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍牙設(shè)備、牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備提供一個設(shè)備提供一個“虛擬連接虛擬連接”，使，使電子設(shè)備可以在短距離范圍進行通訊。電子設(shè)備可以在短距離范圍進行通訊。 4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù)2. NFC全球最早的商用應(yīng)用全球最早的商用應(yīng)用 目前，目前，Nokia 3220手機已集成了手機已集成了NFC技術(shù)，可技術(shù)，可以用作電子車票，還可在當?shù)亓闶鄣旰吐糜尉耙杂米麟娮榆嚻?，還可

45、在當?shù)亓闶鄣旰吐糜尉包c作為折扣忠誠卡使用。點作為折扣忠誠卡使用。 哈瑙市的大約哈瑙市的大約95.000位居民現(xiàn)在只需輕松地刷位居民現(xiàn)在只需輕松地刷一下兼容手機，就能享受一下兼容手機，就能享受NFC式公交移動售票式公交移動售票帶來的便利。帶來的便利。 4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù)3. NFC技術(shù)原理技術(shù)原理 NFC的設(shè)備可以在主動或被動模式下交換數(shù)據(jù)。的設(shè)備可以在主動或被動模式下交換數(shù)據(jù)。 在被動模式下，啟動在被動模式下，啟動NFC通信的設(shè)備，也稱為通信的設(shè)備，也稱為NFC發(fā)起設(shè)備發(fā)起設(shè)備(主設(shè)備主設(shè)備)，在整個通信過程中提供射頻場。，在整個通信過程中提供射頻場。它可以

46、選擇它可以選擇106kbps、212kbps或或424kbps其中一其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺設(shè)備。種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺設(shè)備。 另一臺設(shè)備稱為另一臺設(shè)備稱為NFC目標設(shè)備目標設(shè)備(從設(shè)備從設(shè)備)，不必產(chǎn)生射，不必產(chǎn)生射頻場，而使用負載調(diào)制頻場，而使用負載調(diào)制(load modulation)技術(shù)，即技術(shù)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。 4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù)移動設(shè)備主要以被動模式操作，可以大幅降低功耗，移動設(shè)備主要以被動模式操作，可以大幅降低功耗，并延長電池壽命。電池電量較低的設(shè)備可以要求以并延長電池壽

47、命。電池電量較低的設(shè)備可以要求以被動模式充當目標設(shè)備，而不是發(fā)起設(shè)備。被動模式充當目標設(shè)備，而不是發(fā)起設(shè)備。 NFC被動通信模式被動通信模式 4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù)在主動模式下，每臺設(shè)備要向另一臺設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)在主動模式下，每臺設(shè)備要向另一臺設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，都必須產(chǎn)生自己的射頻場。這是對等網(wǎng)絡(luò)通信時，都必須產(chǎn)生自己的射頻場。這是對等網(wǎng)絡(luò)通信的標準模式，可以獲得非?？焖俚倪B接設(shè)置。的標準模式，可以獲得非常快速的連接設(shè)置。NFC主動通信模式主動通信模式 4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù)4. 技術(shù)優(yōu)勢技術(shù)優(yōu)勢 NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點

48、。具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。 NFC與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容。與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容。 NFC是一種近距離連接協(xié)議。是一種近距離連接協(xié)議。 NFC是一種近距離的私密通信方式。是一種近距離的私密通信方式。 NFC在門禁、公交、手機支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著在門禁、公交、手機支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。巨大的作用。 NFC還優(yōu)于紅外和藍牙傳輸方式。還優(yōu)于紅外和藍牙傳輸方式。 4.1.4 近距離通信（近距離通信（NFC）技術(shù)）技術(shù) NFC技術(shù)支持多種應(yīng)用，包括移動支付與交易、對技術(shù)支持多種應(yīng)用，包括移動支付與交易、對等式通信及移動中信息訪問等。等式通信及移動中信息訪問等。 NFC設(shè)備可以用作

49、非接觸式智能卡、智能卡的讀寫設(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)備對設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，器終端以及設(shè)備對設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路， 其應(yīng)用主要可分為以下四個基本類型：用于付款和其應(yīng)用主要可分為以下四個基本類型：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、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)。傳輸數(shù)據(jù)。4.2 移動通信網(wǎng)絡(luò)移動通信網(wǎng)絡(luò) 移動通信移動通信(Mobile communication)，是指通，是指通信雙方或至少有一方處于運動中進行信息傳輸信雙方或至少有一方處于運動中進行信息傳輸和交換的通信方式。和交換的通信方式。 移動通信系統(tǒng)包括無繩電話、無線

50、尋呼、陸地移動通信系統(tǒng)包括無繩電話、無線尋呼、陸地蜂窩移動通信、衛(wèi)星移動通信等。蜂窩移動通信、衛(wèi)星移動通信等。 移動體之間通信聯(lián)系的傳輸手段只能依靠無線移動體之間通信聯(lián)系的傳輸手段只能依靠無線電通信，因此，無線通信是移動通信的基礎(chǔ)。電通信，因此，無線通信是移動通信的基礎(chǔ)。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介1. 移動通信系統(tǒng)的組成移動通信系統(tǒng)的組成 移動通信是移動體之間的通信，或移動體與移動通信是移動體之間的通信，或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人，也可以是固定體之間的通信。移動體可以是人，也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態(tài)中的物汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態(tài)中的

51、物體。體。 移動通信包括無線傳輸、有線傳輸，信息的收移動通信包括無線傳輸、有線傳輸，信息的收集、處理和存儲等，使用的主要設(shè)備有無線收發(fā)集、處理和存儲等，使用的主要設(shè)備有無線收發(fā)信機、移動交換控制設(shè)備和移動終端設(shè)備。信機、移動交換控制設(shè)備和移動終端設(shè)備。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介 移動通信無線服務(wù)區(qū)由許多正六邊形小區(qū)覆移動通信無線服務(wù)區(qū)由許多正六邊形小區(qū)覆蓋而成，呈蜂窩狀，通過接口與公眾通信網(wǎng)蓋而成，呈蜂窩狀，通過接口與公眾通信網(wǎng)（PSTN、ISDN、PDN）互聯(lián)。）互聯(lián)。 移動通信系統(tǒng)包括移動交換子系統(tǒng)（移動通信系統(tǒng)包括移動交換子系統(tǒng)（SS）、）、操作維護管理子系統(tǒng)（操作維護管

52、理子系統(tǒng)（OMS）、基站子系統(tǒng)）、基站子系統(tǒng)（BSS） 和移動臺（和移動臺（MS），是一個完整的信息），是一個完整的信息傳輸實體。傳輸實體。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)的組成移動通信系統(tǒng)的組成 4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介 移動通信中建立一個呼叫是由移動通信中建立一個呼叫是由BSS和和SS共同完共同完成的；成的；BSS提供并管理提供并管理MS和和SS之間的無線傳輸之間的無線傳輸通道，通道，SS負責呼叫控制功能，所有的呼叫都是負責呼叫控制功能，所有的呼叫都是經(jīng)由經(jīng)由SS建立連接的；建立連接的；OMS負責管理控制整個移負責管理控制整個移動網(wǎng)。動網(wǎng)。 MS也是

53、一個子系統(tǒng)。它實際上是由移動終端設(shè)也是一個子系統(tǒng)。它實際上是由移動終端設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)兩部分組成的，移動終端設(shè)備稱備和用戶數(shù)據(jù)兩部分組成的，移動終端設(shè)備稱為移動設(shè)備；用戶數(shù)據(jù)存放在一個與移動設(shè)備為移動設(shè)備；用戶數(shù)據(jù)存放在一個與移動設(shè)備可分離的數(shù)據(jù)模塊中，此數(shù)據(jù)模塊稱為用戶識可分離的數(shù)據(jù)模塊中，此數(shù)據(jù)模塊稱為用戶識別卡（別卡（SIM）。）。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介2. 移動通信的工作頻段移動通信的工作頻段 早期的移動通信主要使用早期的移動通信主要使用VHF和和UHF頻段。頻段。 目前，大容量移動通信系統(tǒng)均使用目前，大容量移動通信系統(tǒng)均使用800MHz頻段頻段（CDMA），），90

54、0MHz頻段（頻段（GSM），）， 并開始使用并開始使用1800MHz頻段頻段(GSM1800），該頻段），該頻段用于微蜂窩（用于微蜂窩（Microcell）系統(tǒng)。）系統(tǒng)。 第三代移動通信使用第三代移動通信使用2.4GHz頻段。頻段。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介3. 移動通信的工作方式移動通信的工作方式 從傳輸方式的角度來看，無線通信分為單向傳從傳輸方式的角度來看，無線通信分為單向傳輸（廣播式）和雙向傳輸（應(yīng)答式）。輸（廣播式）和雙向傳輸（應(yīng)答式）。 單向傳輸只用于無線電尋呼系統(tǒng)。單向傳輸只用于無線電尋呼系統(tǒng)。 雙向傳輸有單工、雙工和半雙工三種工作方式。雙向傳輸有單工、雙工和半雙

55、工三種工作方式。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介 單工通信是指通信雙方電臺交替地進行收信和單工通信是指通信雙方電臺交替地進行收信和發(fā)信，根據(jù)收、發(fā)頻率的異同，又可分為同頻單發(fā)信，根據(jù)收、發(fā)頻率的異同，又可分為同頻單工和異頻單工。工和異頻單工。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介 雙工通信是指通信雙方電臺同時進行收信和發(fā)信。雙工通信是指通信雙方電臺同時進行收信和發(fā)信。 半雙工通信的組成與雙工通信相似，移動臺采用類半雙工通信的組成與雙工通信相似，移動臺采用類似單工的似單工的“按講按講”方式，即按下按講開關(guān)，發(fā)射機方式，即按下按講開關(guān)，發(fā)射機才工作，而接收機總是工作的。才工作，而接收

56、機總是工作的。雙工通信雙工通信 4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介4. 移動通信的組網(wǎng)移動通信的組網(wǎng) 移動通信采用無線蜂窩式小區(qū)覆蓋和小功率發(fā)射的移動通信采用無線蜂窩式小區(qū)覆蓋和小功率發(fā)射的模式。模式。 蜂窩式組網(wǎng)放棄了點對點傳輸和廣播覆蓋模式，把蜂窩式組網(wǎng)放棄了點對點傳輸和廣播覆蓋模式，把整個服務(wù)區(qū)域劃分成若干個較小的區(qū)域（整個服務(wù)區(qū)域劃分成若干個較小的區(qū)域（cell，在，在蜂窩系統(tǒng)中稱為小區(qū)），蜂窩系統(tǒng)中稱為小區(qū)）， 各小區(qū)均用小功率的發(fā)射機（即基站發(fā)射機）進行各小區(qū)均用小功率的發(fā)射機（即基站發(fā)射機）進行覆蓋，許多小區(qū)像蜂窩一樣能布滿覆蓋，許多小區(qū)像蜂窩一樣能布滿 （即覆蓋）任意（

57、即覆蓋）任意形狀的服務(wù)地區(qū)。形狀的服務(wù)地區(qū)。4.2.1移動通信系統(tǒng)簡介移動通信系統(tǒng)簡介蜂窩移動通信小區(qū)覆蓋蜂窩移動通信小區(qū)覆蓋 4.2.2 第一代移動通信：模擬語音第一代移動通信：模擬語音 1982年，為了解決大區(qū)制容量飽和的問題，美國年，為了解決大區(qū)制容量飽和的問題，美國貝爾實驗室發(fā)明了高級移動電話系統(tǒng)貝爾實驗室發(fā)明了高級移動電話系統(tǒng)AMPS。 AMPS提出了提出了“小區(qū)制小區(qū)制”，“蜂窩單元蜂窩單元”的概念，同時的概念，同時采用頻率復用（采用頻率復用（Frequency Division Multiplexing, FDM）技術(shù)，解決了公用移動通信系統(tǒng)所需要的大）技術(shù)，解決了公用移動通信系

58、統(tǒng)所需要的大容量要求和頻譜資源限制的矛盾。容量要求和頻譜資源限制的矛盾。 在在100千米范圍之內(nèi)，千米范圍之內(nèi)，IMTS每個頻率上只允許一個每個頻率上只允許一個電話呼叫；電話呼叫；AMPS以允許以允許100個個10千米的蜂窩單元，千米的蜂窩單元，從而可以保證每個頻率上有從而可以保證每個頻率上有1015個電話呼叫。個電話呼叫。4.2.2 第一代移動通信：模擬語音第一代移動通信：模擬語音1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 每一個蜂窩單元有一個基站負責接收該單元中電話每一個蜂窩單元有一個基站負責接收該單元中電話的信息。基站連接到移動電話交換局（的信息。基站連接到移動電話交換局（Mobile Telephone

59、Switching Office, MTSO）。）。MTSO采采用分層機制，一級用分層機制，一級MTSO負責與基站之間的直接通信；負責與基站之間的直接通信；高級高級MTSO則負責低級則負責低級MTSO之間的業(yè)務(wù)處理。之間的業(yè)務(wù)處理。 2. 移交移交 當電話在蜂窩單元之間移動的時候，基站之間會通當電話在蜂窩單元之間移動的時候，基站之間會通信，從而交換控制權(quán)，避免信道分配不錯導致信號信，從而交換控制權(quán)，避免信道分配不錯導致信號沖突?；緦τ陔娫捰脩艨刂茩?quán)的轉(zhuǎn)換也稱為沖突?；緦τ陔娫捰脩艨刂茩?quán)的轉(zhuǎn)換也稱為“移移交交”。 4.2.3 第二代移動通信：第二代移動通信： 數(shù)字語音數(shù)字語音 第二代移動通信

60、技術(shù)使用數(shù)字制式，支持傳統(tǒng)第二代移動通信技術(shù)使用數(shù)字制式，支持傳統(tǒng)語音通信、文字和多媒體短信，并支持一些無線應(yīng)語音通信、文字和多媒體短信，并支持一些無線應(yīng)用協(xié)議。主要有如下二種工作模式：用協(xié)議。主要有如下二種工作模式： 1. GSM移動通信（移動通信（900/1800MHz） 工作在工作在900/1800MHz頻段，無線接口采用頻段，無線接口采用TDMA技技術(shù)，核心網(wǎng)移動性管理協(xié)議采用術(shù)，核心網(wǎng)移動性管理協(xié)議采用MAP協(xié)議。協(xié)議。4.2.3 第二代移動通信：第二代移動通信： 數(shù)字語音數(shù)字語音2. CDMA移動通信（移動通信（800MHz） 工作在工作在800MHz頻段，核心網(wǎng)移動性管理協(xié)議采用