第五章無線個(gè)域網(wǎng)講解

1、第五章無線個(gè)域網(wǎng)提綱- 無線個(gè)域網(wǎng)一WPAN- 藍(lán)牙體系- 藍(lán)牙的核心協(xié)議- 藍(lán)牙的profile無線個(gè)域網(wǎng)無線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Personal Area Network)- 是為了實(shí)現(xiàn)活動(dòng)半徑更?。簲?shù)米- 業(yè)務(wù)類型豐富：話音、數(shù)據(jù)、多媒體- 面向特定群體：家庭與小型辦公室- 智能終端的無縫連接而提出的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。E2 EOE8ZigBee"無線個(gè)域網(wǎng)技術(shù) 紅外技術(shù) Zigbee 超寬帶技術(shù)(UWB ) 家庭射頻(HomeRF) 藍(lán)牙無線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)正EEWPAN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SI

2、G完成 80215.1基于兇11：00街1.1 80215.13對應(yīng)印11。1.2 802.15.2：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/s 802.15.4： Zigbee,是低功耗、低復(fù)雜性、低 速率的WPAN標(biāo)準(zhǔn)WPAN標(biāo)準(zhǔn)對比藍(lán)牙UWBZigbeeRFID發(fā)起時(shí)間1998年初2002年2月準(zhǔn)許 民用2002年下半年1970年代末開 始民用標(biāo)準(zhǔn)程度IEEE802.15.1IEEE802.15.3aIEEE802.15.4未統(tǒng)一通信距離l-10m<10m10-75m10cm-10m傳輸

3、速率IMb/s幾十幾百M(fèi)b/s20-250Kb/s幾 KWLMb/s通信方式載波調(diào)制基帶傳輸載波調(diào)制載波調(diào)制使用頻段2.4GHz3.1-10.6GHZ2.4GHz, 915M/868MHZ50-500KHZ, 56MHz, 0.9- 2.5GHz典型應(yīng)用語音和數(shù)據(jù)傳 輸，無線聯(lián)網(wǎng)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)， 超寬帶視頻傳 輸無線傳感器網(wǎng) 洛，工業(yè)檢測門禁系統(tǒng)，物 流管理，高速 公路收費(fèi)WPAN VisionIEEEWLANsRFID WPANLow performance, low costHigh performance, higher costIEEE 802.15系歹UWPAN/Bluetooth T

4、G1BluetoothCoexistence TG2WPAN和WLAN的并存PAN/High Rate TG3令高速率(> 20Mbps) 令低能耗、低成本 令數(shù)字音像和多媒體WPAN/Bluetooth TG5Mesh networkWPAN/Low Rate TG4感知位置<Sensor令交互玩具 令智能證章 令遠(yuǎn)程控制 令家庭自動(dòng)控制z-gBee A三anceLayers Focused一upon - SO'OSIApplicationPresentationSessionTransportNetworkData LinkPhysicalMedium Access C

5、ontrol ? ib LayerPhysical LaverVw，藍(lán)牙(Bluetooth)view 361T spin& Bluetooth-藍(lán)牙是一種短距無線通信技術(shù)規(guī)范- 目標(biāo)：替代便攜設(shè)備的連接線纜- 特點(diǎn)：可靠、低功耗、低成本- 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- 功耗：v2.5mW- 支持語音和數(shù)據(jù)傳輸藍(lán)牙的歷史 1994年，Ericsson發(fā)起multi-communicator link的研究;-1998年，成立特別興趣小組(SIG),并更名 為 bluetooth 成員：Ericsson> IBM、Intel、N

6、okia、Toshiba H標(biāo)：將計(jì)算、通信設(shè)備以至附加設(shè)備通過短程、 低耗、征成本的無線電波連接起來 發(fā)展：隨著Lucent、3com、Microsoft、Motorola加 入SIG,現(xiàn)在SIG成員超過2500個(gè) 1999年，Bluetooth 1.0發(fā)布-2002年，IEEE采納了bluetooth的物理層和數(shù) 據(jù)鏈路層，發(fā)布了IEEE802.15.1為什么叫Bluetooth Ericsson借用了Harald Gormsen的昵稱 blatand-> "Bluetooth"丹麥的國王(AD. 940-985)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 20

7、00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。整潔辦公空間。佬要電池供給能量支持自組織網(wǎng)絡(luò)。標(biāo)時(shí)性Q不需要802.二適00充當(dāng)訪問Internet的接入點(diǎn)4構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)Digital CameraPlayer1運(yùn)動(dòng)中的連接Car Audio SystemHeadsetmobile pho»>eHotel Phone & Access Poin

8、tMP3 Player藍(lán)牙系統(tǒng)softwaresoftwareapplicationBluetooth Protocol stackapplicationBluetooth Protocol stack夕Bluetooth module藍(lán)牙模塊4藍(lán)牙應(yīng)用實(shí)例藍(lán)牙傳輸特性 2.4GHz ISM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 （對稱）-723.2kbps （非對稱）藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)/點(diǎn)模式 point-to-point兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備直接通信 Piconet （微網(wǎng)）point-t

9、o-multipoint 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 7個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備通信 Scatternet （散網(wǎng)）point-to-multipoint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 active節(jié)點(diǎn).3-bit Active Member address (AM_ADDR)- 255個(gè)非活躍Parked節(jié)點(diǎn)-保持與master的同步.沒有AM_ADDR.8-bit Parked Member Address (PM_ADDR)藍(lán)牙的piconet藍(lán)牙的picon

10、etMasterActive SlaveParked Slave*Standby*低能耗狀態(tài)& 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) JL個(gè)masters鏈接至ij同個(gè)slave 一個(gè)master可以是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的slave& 藍(lán)牙的Scatternet& 藍(lán)牙的Scattemet藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)兩大部分組成 Core規(guī)范-描述藍(lán)牙協(xié)議各層的功能和詳細(xì)定義包括無線接口、數(shù)據(jù)鏈路控制以及互操作和 其他管理功能 Profile 規(guī)范-規(guī)定了與傳統(tǒng)/新應(yīng)用相適配的協(xié)議和功能藍(lán)牙協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) core協(xié)議 cable replacement

11、協(xié)議 telephony control 協(xié)議 adopted 協(xié)議藍(lán)牙協(xié)議棧Core Core包含如下5層協(xié)議：- Radi。-描述空中接口，包括調(diào)頻的使用，調(diào)制模 式和傳輸功耗.- Baseband -負(fù)責(zé)piconet內(nèi)的連接建立，尋址，包格 式，能量控制等.- Link manager protocol (LMP)-鏈路建立不口管； 理，鑒權(quán)和加密號.- Logical link control and adaptation protocol (L2CAP)將上層協(xié)議適配到baseband彥.L2cAp 提供有連接和無連接兩類服務(wù).- Service discovery protoco

12、l (SDP)-支持設(shè)備信 息，服務(wù)和服務(wù)特性而直詢，為藍(lán)牙夜備的互聯(lián)提 供支持.，藍(lán)牙協(xié)議棧RFCOMM協(xié)議- RFCOMM是藍(lán)牙規(guī)范定義的線纜替代協(xié) 議.- 定義虛擬串口支持盡量透明化的線纜替 彳弋.- 支持二進(jìn)制的數(shù)據(jù)傳輸- 在baseband層模擬EIA-232控制信號- EIA-232 (RS-232)是一類廣泛應(yīng)用的串 口標(biāo)準(zhǔn).TCS BIN TCS BIN (telephony control specificationbinary) 藍(lán)牙定義的telephony control協(xié)議. 面向bit,定義了藍(lán)牙設(shè)備間執(zhí)行語音和 數(shù)據(jù)呼叫的相關(guān)呼叫控制信令。 此外，還定義了相關(guān)的移動(dòng)

13、性管理規(guī)程.自適應(yīng)協(xié)議 其他協(xié)議組織定義，融合到藍(lán)牙協(xié)議體系力 PPP - point-to-point protocol,是internet標(biāo)準(zhǔn) 協(xié)議，支持點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上的IP數(shù)據(jù)包傳輸； TCP/UDP/IP-TCP/IP協(xié)議棧的基礎(chǔ)協(xié)議； OBEX-對象交換協(xié)議，IrDA定義，包括對象 的表示和操作模型，類似于簡單的HTTP.例如, vCard 和 vCalendar; WAE/WAP -涉及wireless application environment 和 wireless application protocol.工藍(lán)牙協(xié)議棧藍(lán)牙協(xié)議棧邏輯分組應(yīng)用組中間件協(xié)議組傳輸協(xié)議組-傳輸協(xié)議組

14、：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)輕制器接口協(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)+辦議.PPP、IP. TCP、WAP、OBEX等.RFCOMM、AT信令、SDP應(yīng)用組：包含使用藍(lán)牙鏈路的實(shí)際應(yīng)用傳輸協(xié)議組應(yīng)用組中間件協(xié)議組傳輸協(xié)議組叛據(jù)制中間件協(xié)議組應(yīng)用組應(yīng)用tn協(xié)議子家應(yīng)丹新的或?qū)淼膽?yīng)用TfrAPi中間件協(xié)議組a:傳統(tǒng)應(yīng)用b:被牙科仃的應(yīng)用通用服務(wù)中間件協(xié)漢一 .一 L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)- 低功率- 傳輸距離為10米.

15、2.4GHz的ISM.79個(gè)信道，1MHz ( 2402 to 2480 MHz )- 跳頻擴(kuò)頻技術(shù)- 收發(fā)器的能量分3級.1級：100mW,強(qiáng)制功率控制.2級:2.5mW,功率控制可選.3級：lmW藍(lán)牙的基帶層基本功能- 執(zhí)斯亍頻- 實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問- 定義了物理鏈路- 定義了 packet格式數(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M設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路 SCO ( synchronous connection oriented)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)一點(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)電話語音連接特性令

16、對稱電路交換。點(diǎn)一點(diǎn)連接 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SCO健路主要諛用在交換需要保證教 據(jù)率而不需要保證傳送的F艮時(shí)數(shù)據(jù)M設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路Link：立節(jié)點(diǎn)列從節(jié)點(diǎn)的巡科化道 ACL (asynchronous connection less)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)律的分組數(shù)據(jù)應(yīng)用特性 令對稱/非對稱 分組交換 令點(diǎn)一多點(diǎn)連接 每個(gè)S節(jié)點(diǎn)只有1條ACL- 分別對應(yīng)l-slot、3-slot. 5-slot分組- 正向最大速率：723.3Kbps (5-slot)- 反向最大速率：57.6Kbps Half-duplex 通信半雙工/全雙工通信 Half-duplex通信（ACL）- 一次往一個(gè)方向發(fā)送- 不對