第7章 無線低速網(wǎng)絡(luò)

1、物聯(lián)網(wǎng)導論Introduction to Internet of Things第7章 無線低速網(wǎng)絡(luò)King Harald bade these memorials to be made after Gorm, his father, and Thyra, his mother. The Harald who won the whole of Denmark and Norway and turned the Danes to Christianity.” - The Jelling stones2 第6章介紹了無線網(wǎng)絡(luò)的分類及特點，并以Wi-Fi和WiMAX技術(shù)為例重點介紹了無線寬帶網(wǎng)絡(luò)協(xié)議8

2、02.11和802.16數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)和MAC層協(xié)議的特點和技術(shù)。3 7.1 低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述 7.2 紅外線通信 7.3 藍牙 7.4 802.15.4/ZigBee 7.5 體域網(wǎng) 7.6 容遲網(wǎng)絡(luò)4 記錄和測量日常生活中的運動量。 將測量的卡路里、步數(shù)、體溫、血氧等數(shù)據(jù)通過藍牙技術(shù)傳送到智能手機上。 用戶還可以以社區(qū)的形式與好友進行分享。5智能腕帶 采集人體的生命體征數(shù)據(jù)，如：ECG、EEG、心率、血壓、體溫等數(shù)據(jù)以及身體健康數(shù)據(jù)，如：測量的時間、卡路里、步數(shù)、體溫等數(shù)據(jù)。 要求的數(shù)據(jù)傳輸速率比較低，一般低于10kbps。6無線體域網(wǎng) 應(yīng)用需求牽引技術(shù)發(fā)展 “長尾效應(yīng)”人類20%需

3、求是高帶寬，比如視頻服務(wù)等；人類還存在80%泛在需求，比如查詢冰箱狀態(tài)，個人生命體征監(jiān)測等。 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。 物聯(lián)網(wǎng)背景下連接的物體，既有智能的也有非智能的。7 低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)物體特征 多樣性 低成本 低帶寬 低功耗 低通信半徑 低計算能力8 紅外(Infrared Communication) 藍牙(Bluetooth)通信協(xié)議 IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議 體域網(wǎng)(Body Area Network) 協(xié)議 容遲網(wǎng)絡(luò)(Delay/Disruption Tolerant Net

4、work)協(xié)議910協(xié)議名稱頻段距離耗電速率紅外3.4KGHZ(波長875nm左右)1米左右極低幾十kbps到1Gbps藍牙8002-2.480GHz幾米至百米一般1Mbps，也能支持幾十兆速率ZigBee802.15.4868.0-868.6MHz(歐洲)902-928MHz(北美)2.4-2.4835GHz(通用)幾十米百米較低20kbps、40kbps、250kbps體域網(wǎng)802.15.6400MHz、900MHz2.4GHz1米較低可達10MHzWi-Fi2.4GHz，3.6GHz，5GHz 百米量級高高速Wi-Fi大于百兆量級 7.1 低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述 7.2 紅外

5、線通信 7.3 藍牙 7.4 802.15.4/ZigBee 7.5 體域網(wǎng) 7.6 容遲網(wǎng)絡(luò)11 紅外通信技術(shù)利用紅外線傳輸數(shù)據(jù)，比藍牙技術(shù)出現(xiàn)更早，是一種較早的無線通信技術(shù)。 特點 紅外通信采用的是875nm左右波長的光波通信，通信距離一般為1米左右。 設(shè)備體積小、成本低、功耗低、不需要頻率申請等優(yōu)勢 缺點 設(shè)備之間必須互相可見 對障礙物的衍射較差12 1995年，紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)就紅外通信的通信標準達成一致，約有120 家以上的廠商支持紅外通信標準。 1996年底，IrDA1.1標準頒布，紅外數(shù)據(jù)通信最大傳輸率達4Mbps。 截止到2006年，紅外通信技術(shù)已經(jīng)擁有每年一億五千萬套

6、的設(shè)備安裝量，并保持每年40%的高速增長。 紅外通信主要應(yīng)用于家電遙控器、汽車防盜、游戲等領(lǐng)域。 由于通信距離、速率和可見性等限制，紅外通信慢慢的被更低頻率的藍牙和Wi-Fi所取代。 紅外設(shè)備在通信過程中不能移動使得該技術(shù)很難用于外部設(shè)備，比如說鼠標、耳機上。13 2008年，KDDI公司在Wireless Japan 2008上演示了數(shù)據(jù)傳輸距離為1Gbps的紅外線通信規(guī)格“Giga-IR”。 此外，紅外通信技術(shù)在手機移動支付的應(yīng)用潛力也不可小覷。14紅外適配器遙控器攝像頭紅外功能手機 7.1 低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述 7.2 紅外線通信 7.3 藍牙 7.4 802.15.4/ZigBee 7.5

7、 體域網(wǎng) 7.6 容遲網(wǎng)絡(luò)15 藍牙(Bluetooth)名字來源于10世紀丹麥國王Harald Blatand英譯為Harold Bluetooth。 1994年，瑞典愛立信公司研發(fā)了一種基于個人操作空間(personal operating space, POS)的短距無線通信技術(shù)，并用Blatand國王的名字命名。16 藍牙標志由Scandinavian公司設(shè)計。標志保留了它名字的傳統(tǒng)特色，包含了古北歐字母“H”，看上去非常類似一個星號和一個“B”，在標志上仔細看兩者都能看到。17藍牙Logo 1998年，藍牙技術(shù)由藍牙特別興趣小組(Bluetooth Special Interest

8、Group)成立，成員包括愛立信、IBM、Intel、東芝和諾基亞等國際通信巨頭。 1998年3月，藍牙技術(shù)成為IEEE 802.15.1標準。藍牙技術(shù)的物理層采用跳頻擴頻結(jié)合的調(diào)制技術(shù)，頻段范圍是2.402GHz-2.480GHz，通信速率一般能達到1Mbps左右。藍牙設(shè)備有兩種可能的角色，分別為主設(shè)備和從設(shè)備。同一個藍牙設(shè)備可以在這兩種角色之間轉(zhuǎn)換。一個主藍牙設(shè)備可以最多同時和7個從設(shè)備通信。18 截止到2010年7月，藍牙特別興趣小組共推出六個版本V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0，以通訊距離來在不同版本可再分為 Class A(1)/Class B(2)。藍牙的通信距離也

9、提高到100米以上，通信速率達到24Mbps。建立連接時間長、功耗高、安全性不高19藍牙耳機 藍牙鼠標 藍牙鍵盤 藍牙游戲手柄 藍牙v4.0的出現(xiàn)，在功耗、安全性、連接性等方面對藍牙技術(shù)有了巨大的提升。 藍牙技術(shù)目前的成員達到16,000家成員和每天具有藍牙技術(shù)產(chǎn)品的出貨量達到五百萬部，藍牙技術(shù)重獲新生。 藍牙技術(shù)在運動、健身、健康和醫(yī)療領(lǐng)域存在著極為廣闊的應(yīng)用前景。20Google Glass 低功耗：一顆紐扣電池可運行一年乃至數(shù)年。 低延遲：最短可在3毫秒內(nèi)完成連接設(shè)置并開始傳輸數(shù)據(jù)。 適用于App Store模式: 超過99%的智能手機具備藍牙功能。 特別適合可穿戴計算應(yīng)用場景。 同時得

10、到蘋果iOS和谷歌android兩大陣營大力推崇。21 7.1 低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述 7.2 紅外線通信 7.3 藍牙 7.4 802.15.4/ZigBee 7.5 體域網(wǎng) 7.6 容遲網(wǎng)絡(luò)22 ZigBee，又稱為IEEE 802.15.4標準，其目標是實現(xiàn)類似于蜂群的低功耗、低復雜度、低速率、自組織的短距無線通信網(wǎng)絡(luò)，為個人或者家庭范圍內(nèi)不同設(shè)備之音的低速互連提供統(tǒng)一標準。2001年，IEEE 802.15.4工作組成立了TG4工作組，制定規(guī)范IEEE 802.15.4標準，同年，ZigBee聯(lián)盟成立。2004年，ZigBee V1.0協(xié)議正式問世。2006年，推出ZigBee 2006，比

11、較完善。2007年底，ZigBee PRO推出。2009年3月，ZigBee RF4CE推出，具備更強的靈活性和遠程控制能力。2009年開始，ZigBee采用了IETF的IPv6 6Lowpan標準作為新一代智能電網(wǎng)Smart Energy（SEP 2.0）的標準。23 ZigBee是一種無線連接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-180m的范圍內(nèi)(室內(nèi)一般不超過60米 室外一般不超過180米)。ZigBee具有如下特點： 低功耗: Z

12、igBee的傳輸速率低,發(fā)射功率僅為1mW,而且采用了休眠模式，功耗低。 ZigBee設(shè)備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間。24 低成本： ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計很快就能降到1.52.5美元。 ZigBee協(xié)議是免專利費的。 時延短: 典型的搜索設(shè)備時延30ms, 休眠激活的時延是15ms, 活動設(shè)備信道接入的時延為15ms。 適用于對時延要求苛刻的無線控制(如工業(yè)控制場合等)應(yīng)用。 網(wǎng)絡(luò)容量大: 一個星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個從設(shè)備和一個主設(shè)備。 一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在最多100個ZigBee網(wǎng)絡(luò)。25 可靠： 支持沖突避免的

13、載波多路偵聽技術(shù)（carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA-CA）。 MAC層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息。 安全: 基于循環(huán)冗余校驗(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查。 支持鑒權(quán)和認證。 采用了AES-128的加密算法。 各個應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。26IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議主要包括開放系統(tǒng)互連（OSI）五層模型的物理層、介質(zhì)訪問控制層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層，以及應(yīng)用層。 IEEE 802.15.4主要規(guī)定了物理層和鏈路層的規(guī)范。 ZigBee主要提供了在

14、物理層和鏈路層之上的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層規(guī)范。27 IEEE 802.15.4/ZigBee體系結(jié)構(gòu) 頻段：3個頻段，均為國際電信聯(lián)盟電信標準化組定義的用于科研和醫(yī)療的開放頻段，包括 868.0-868.6MHz，主要為歐洲采用，單信道； 902-928MHz，北美采用，10個信道，支持擴展到30個信道； 2.4-2.4835GHz世界范圍內(nèi)通用，16個信道。 傳輸技術(shù)：最早為直接擴頻，后來可采用調(diào)頻、調(diào)相等多種技術(shù)。28 IEEE 802.15.4因為采用直接序列擴頻技術(shù)，具有一定的抗干擾效果，同時在其他條件相同情況下傳輸距離要大于跳頻技術(shù)。29 IEEE 802.15.4 物理層基帶框圖

15、 在發(fā)射功率為0dBm的情況下，Bluetooth通常能有10m作用范圍，而基于IEEE 802.15.4的ZigBee在室內(nèi)通常能達到3050m作用距離，在室外如果障礙物較少，甚至可以達到100m作用距離。30幾種無線通信技術(shù)抗干擾性能比較幾種無線通信技術(shù)抗干擾性能比較 介質(zhì)訪問控制層（MAC）控制和協(xié)調(diào)節(jié)點使用物理層的信道來發(fā)送MAC層的包，這一層負責提供接口來訪問物理層信道。 IEEE 802.15.4采用載波偵聽多路訪問方式(CSMA/CA)，與IEEE 802.11（Wi-Fi）類似。 傳輸之前，先偵聽介質(zhì)中是否有使用同一信道的載波存在，若不存在說明信道空閑，將直接進入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)；

16、 若系統(tǒng)檢測到存在載波，則在隨機退避一段時間后重新檢測信道，退避的時間長短由具體的協(xié)議指定。31 IEEE 802.15.4還定義了兩種器件：全功能器件(FFD，F(xiàn)ull-Function Device)和簡化功能器件(RFD，Reduced-function Device)。 全功能器件可以作為協(xié)調(diào)者的角色控制所有關(guān)聯(lián)的簡化功能器件的同步。 簡化功能器件只能和與其關(guān)聯(lián)的全功能器件互通。 IEEE 802.15.4/ZigBee目前支持三種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，分別為星型（star）、樹形（tree）和網(wǎng)格（mesh）拓撲。 IEEE 802.15.4支持64位和16位的兩種地址結(jié)構(gòu)，64位的地址便于

17、使IEEE 802.15.4與未來的IPv6相兼容，16位主要用于子網(wǎng)內(nèi)的地址，能夠支持65536個節(jié)點。32典型無線傳感網(wǎng)節(jié)點各個模塊能量消耗33設(shè)備狀態(tài)電流CPU工作(active)1.8mA空閑(idle)54.5A內(nèi)置flash編程(program)3mA擦除(erase)3mA無線收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)（TX,0dBm）17.4mA接收數(shù)據(jù)和偵聽(RX)19.7mA空閑（idle）21A 無線收發(fā)模塊占據(jù)大部分的能量消耗。 無線收發(fā)器件（radio transceiver）工作時通常處于三種狀態(tài)，發(fā)送，偵聽和空閑狀態(tài)。 空閑偵聽（idle listening）：是指節(jié)點處于偵聽狀態(tài)，但是并

18、未偵聽到任何數(shù)據(jù)，從而浪費掉了能量。 空閑（idle）：空閑狀態(tài)是指節(jié)點物理地關(guān)閉一些硬件功能，從而達到較低的能耗。 如何減少空閑偵聽是一個無線通信協(xié)議能夠適用于傳感網(wǎng)以及其他低功耗的網(wǎng)絡(luò)首先需要考慮的一個重要問題。34 無線收發(fā)器件（radio transceiver）工作時通常處于三種狀態(tài)（發(fā)送，偵聽，空閑狀態(tài)），發(fā)送和偵聽狀態(tài)為工作狀態(tài)，空閑狀態(tài)浪費能量。 低功率偵聽協(xié)議（LPL，low power listening） 采樣偵聽 鏈路層調(diào)度 采樣偵聽 無線收發(fā)模塊在沒有數(shù)據(jù)的時候關(guān)閉 定時采樣獲取信道的信息35 假設(shè)采樣周期為T，發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候如何保證接收者能夠收到？ 保持發(fā)送

19、數(shù)據(jù)的時間長度不少于T的話，接收者就能夠采樣到發(fā)送者發(fā)送的數(shù)據(jù) 然后接收者調(diào)整至接收狀態(tài)，正常接收數(shù)據(jù)。36 仍然有問題：發(fā)送者每次發(fā)送最常需要持續(xù)一個采樣周期的時間，還是會帶來不必要的能量損耗。 更好的方法：同步發(fā)送者和接收者達到更高效率調(diào)度37 不對稱鏈路（asymmetric link）：兩個節(jié)點之間的通信可能有一個方向的鏈路質(zhì)量非常好，另外一個方向的質(zhì)量非常差。 中間鏈路（intermediate link）：10%鏈路收包率90% 空間相關(guān)性（spatial correlated）：位置上相近的節(jié)點通常有著相同的環(huán)境，從而導致了相似的鏈路特征。38 網(wǎng)絡(luò)層功能：路由，新節(jié)點和路徑的發(fā)

20、現(xiàn)，決定一個節(jié)點屬于某一個子網(wǎng)絡(luò)等。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)層采用距離矢量路由協(xié)議（AODV） 源節(jié)點廣播一個路由請求給它的所有鄰居 鄰居節(jié)點在收到消息后，再廣播收到的消息給它們的鄰居，如此直到消息到達目的節(jié)點。 當目的節(jié)點收到路由請求消息以后，目的節(jié)點返回一個路由回復給源節(jié)點。 回復不再以廣播方式發(fā)送到源節(jié)點，而是沿著路由請求數(shù)據(jù)包從源節(jié)點到目的節(jié)點的路徑，這樣源節(jié)點就可以按照這條路徑發(fā)送消息到目的節(jié)點了。3940 網(wǎng)絡(luò)層以及上提供了向終端用戶的接口 與互聯(lián)網(wǎng)類似，在網(wǎng)絡(luò)層以上： 互聯(lián)網(wǎng)模型中需要提供不同類型的傳輸服務(wù)（比如TCP協(xié)議和UDP協(xié)議） 在傳輸協(xié)議上還需要提供各種基于不同傳輸協(xié)議的應(yīng)用

21、（比如FTP，HTTP等等）。41 ZigBee設(shè)備對象(ZDO，ZigBee Device Object)：主要負責定義每一個設(shè)備的功能和角色。角色有兩種，一種為協(xié)調(diào)者（coordinator），另外一種是普通終端設(shè)備 應(yīng)用對象(application object)組件：用來定義應(yīng)用層服務(wù)的應(yīng)用對象，每一個應(yīng)用對象對應(yīng)了一個不同的應(yīng)用層服務(wù)。 應(yīng)用支持子層：是應(yīng)用層的基本組件，通過把底層的服務(wù)和控制接口提供給整個應(yīng)用層，把應(yīng)用層以下的部分和應(yīng)用層連接起來。42 應(yīng)用層組件的關(guān)系： 應(yīng)用對象各種服務(wù)的實現(xiàn)需要通過應(yīng)用支持子層提供的服務(wù)和接口，在ZDO的管理下來完成。 每個節(jié)點可以有很多應(yīng)用對

22、象和ZigBee設(shè)備對象。 每一個對象對應(yīng)了設(shè)備或者節(jié)點上的一個標號，或稱為終端號（end point）。 每一個應(yīng)用對象可以相對獨立的運行而不互相干擾。 綁定表（binding table）：主要是為了解決節(jié)點或者設(shè)備功能不足的問題。43 物理層： 支持多種不同傳感器節(jié)點類型如Telos，Mica系列等。 主 要 使 用 的 頻 段 包 括 2 . 4 G H z （ C C 2 4 2 0 等 ） 和868/915MHz(CC1000)等。 介質(zhì)訪問控制層： 載波偵聽多路訪問（CSMA）協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)層 基于最短路徑的路由協(xié)議，AODV 根據(jù)信號質(zhì)量（RSSI）的路由協(xié)議 路由和數(shù)據(jù)收集協(xié)議（

23、CTP，collection tree protocol） 數(shù)據(jù)分發(fā)功能（dissemination）的接口4445名稱參數(shù)頻段（Frequency band）2.4GHz-2.4835GHz發(fā)送數(shù)據(jù)率（data rate）250kbps天線發(fā)送能量（RF Power）-24dBm-0dBm接受靈敏度（Receive sensitivity）-90dBm（最小靈敏度），-94dBm（典型的靈敏度）室外通信半徑（outdoor range）75米-100米室內(nèi)通信半徑（indoor range）20m-30m電流接收狀態(tài)（receive mode） 23mA發(fā)送狀態(tài)（transmit mode）

24、18mA空閑狀態(tài)（idle）21A睡眠狀態(tài)（sleep）1A 7.1 低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述 7.2 紅外線通信 7.3 藍牙 7.4 802.15.4/ZigBee 7.5 體域網(wǎng) 7.6 容遲網(wǎng)絡(luò)46 體域網(wǎng)（wireless body sensor network , WBSN或BSN）是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的，是人體上的或移植到人體內(nèi)的生物傳感器共同形成的一個無線網(wǎng)絡(luò)，它不僅是一種新的普適醫(yī)療保健、疾病監(jiān)控和預(yù)防的解決方案，還是物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things）的重要感知及組成部分。 體域網(wǎng)也可稱為生物醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)（biomedical sensor network）和

25、無線體域傳感網(wǎng)（wireless body area sensor network，WBASN或BAN）。47 集成硬件、軟件和無線通信技術(shù)的泛在計算平臺。 可穿戴或可植入生物傳感器。 采集身體重要的生理信號（如溫度、血糖、血壓和心電信號等）、人體活動或動作信號以及人體所在環(huán)境信息。 處理這些信號信息并將它們傳輸?shù)缴眢w外部附近的本地基站。48體域網(wǎng)BSN示意圖 2012年，IEEE 802.15 TG6制定的針對于短距離體域網(wǎng)的新標準IEEE 802.15.6終于正式誕生。 服務(wù)質(zhì)量（QoS）：合適的檢錯、糾錯方法；保證一定的端到端時延；靈活適應(yīng)各種應(yīng)用需要； 能量消耗：節(jié)點以極低的功率工作，

26、以保證長使用壽命； 網(wǎng)絡(luò)拓撲：網(wǎng)絡(luò)可以支持多跳的通信環(huán)境； 數(shù)據(jù)傳輸速率：點對點通信時，支持最低至1kbps的醫(yī)療應(yīng)用，10kbps的非療應(yīng)用，最高10Mbps；點對多點通信時，數(shù)據(jù)收集點需要支持最高1Mbps的醫(yī)療用和10Mbps的非醫(yī)療應(yīng)用； 其他：復雜度、移動性、射頻電磁波吸收率、安全性、擴展性等。49 規(guī)模小，可擴展，近距離，以人體為中心的網(wǎng)絡(luò) 傳感器節(jié)點發(fā)射功率必須足夠低； 傳感器節(jié)點相對位置固定； 最多通過三跳路由將采集數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點。 動態(tài)、混合型的網(wǎng)絡(luò) 動態(tài)性：隨人體一起運動； 影響無線體域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)的因素： 身體四肢的隨機移動會導致節(jié)點之間的通信中斷； 電能耗盡造成節(jié)點

27、出現(xiàn)故障或失效； 新節(jié)點的加入。 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多樣性、以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò) 采集的各種生理信息具有多樣性和相關(guān)性； 多種生理數(shù)據(jù)的時間同步。50 IEEE 802.15.6標準中,FCC分配給體域網(wǎng)的主要工作頻率： 400MHz、900MHz、2.4GHz和3.110.6GHz， 402405MHz主要分配給植入式醫(yī)療設(shè)備， 其余的頻率主要分配給體外傳感器。 體域網(wǎng)支持三種物理層技術(shù)： 窄帶(Narrow Band, NB) 超寬帶(Ultra Wide Band, UWB) 人體通信(Human Body Communications, HBC)5152窄帶通信物理層53體域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖 體域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

28、結(jié)構(gòu)可以分為三個層次 第1層 包含一組具有檢測功能的傳感器節(jié)點或設(shè)備； 用于數(shù)據(jù)采集； 采集部分經(jīng)常采用簡單的星形拓撲結(jié)構(gòu)。 第2層 由移動個人服務(wù)器( mobile personal sever)或BSN匯聚節(jié)點組成； 負責和外部網(wǎng)絡(luò)進行通信, 并臨時存儲從第1層收集上來的數(shù)據(jù)。 第3層 包括提供各種應(yīng)用服務(wù)的遠程服務(wù)器的外部網(wǎng)絡(luò)； 提供緊急醫(yī)療救助、網(wǎng)絡(luò)體檢、醫(yī)療健康咨詢、家人提醒或遠程監(jiān)護等服務(wù)。54 根據(jù)傳感器在身體位置不同，可將其分為以下三大類： 植入式傳感器： 體積小、重量輕，同時其功率必須非常??； 不能隨著時間推移而衰變； 壓電聚合傳感器的輸出和運動量成正比。55心臟除顫器 神經(jīng)

29、刺激器 耳蝸植入式助聽器 與體液接觸的可穿戴式傳感器：有幾類一次性傳感器是附在體外使用的，但是它們是和體液相接觸的。 一次性血壓傳感器 無接觸可穿戴式傳感器：在體液不能和傳感器相接觸的情況下，可將無接觸可穿戴式傳感器應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備。 用于研究睡眠窒息的壓電（或熱電）傳感器 用于測量體表/體內(nèi)溫度的NTC溫度傳感器56 醫(yī)療應(yīng)用 采集人體的一些重要的數(shù)據(jù)信息，如：ECG、EEG、心率、血壓、體溫等數(shù)據(jù)傳送到控制中心，控制中心分析這些數(shù)據(jù)，并進一步判斷被監(jiān)測人體的身體狀況。 數(shù)據(jù)傳輸速率比較低，一般低于10kbps。 一般采用星型拓撲。 日常生活領(lǐng)域 路況導航和定位功能 盲人導航系統(tǒng) 電子支付57

30、盲人導航系統(tǒng) 危險場合及航空領(lǐng)域 體育運動強度監(jiān)測 危險區(qū)域信息監(jiān)測 競技體育和娛樂領(lǐng)域 遠程訓練系統(tǒng) 計算機輔助動畫設(shè)計58運動員訓練和3D虛擬角色合成 7.1 低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述 7.2 紅外線通信 7.3 藍牙 7.4 802.15.4/ZigBee 7.5 體域網(wǎng) 7.6 容遲網(wǎng)絡(luò)59 容遲網(wǎng)絡(luò)(Delay Tolerant Network，DTN)：是指網(wǎng)絡(luò)中端到端的路徑通常很難建立，網(wǎng)絡(luò)中消息傳播具有很大延時，使得傳統(tǒng)因特網(wǎng)上基于TCP/IP的協(xié)議、無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中面向端到端的路由協(xié)議變的失效。 DTN并不側(cè)重于構(gòu)建一種新的數(shù)據(jù)鏈路層，而是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特點，抽象出的一種新的網(wǎng)

31、絡(luò)結(jié)構(gòu)。60 稀疏的網(wǎng)絡(luò)連接(Sparse connectivity) 節(jié)點的移動性(Nodal mobility) 延遲容忍(Delay tolerant) 錯誤容忍(Fault tolerant) 有限的存儲空間(Limited buffer) 不對稱數(shù)據(jù)速率(asymmetric data rate)6162DTN應(yīng)用程序應(yīng)用程序BP TCPCLPSaratogaLTPTCPUDPIP數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層BP協(xié)議與匯聚層協(xié)議的關(guān)系與位置 BP協(xié)議：定義了該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元束以及束的處理和記錄管理過程，對束的格式、分片與重組、命名與路由、保管傳輸、擁塞與

32、流量控制、可靠性與安全等方面進行了描述。 TCPCLP協(xié)議：基于TCP的匯聚層協(xié)議，通過建立TCPCL連接使束在TCP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進行雙向傳輸，TCPCL連接與TCP連接同時產(chǎn)生和釋放并一一對應(yīng)。 LTP協(xié)議：作為BP協(xié)議的匯聚層協(xié)議，能在鏈路長時延和頻繁中斷的情況下提供基于重傳的可靠通信，可以運行于數(shù)據(jù)鏈路層之上或UDP之上。 Saratoga協(xié)議：一種輕量級的基于UDP的匯聚層協(xié)議，為束層或束代理提供服務(wù)。63 深空探測： NASA以及其他一些機構(gòu)計劃了一系列的月球探測、火星探測等項目； 2003年9月，Cisco低軌路由器(CLEO)在英國災(zāi)害監(jiān)測星座的衛(wèi)星上搭載升空； 至2008年12月，CLEO在太空環(huán)境中進行了很多路由試驗，成功證明了在太空中使用Bun