短距離無線通信原理

1、短距離無線通信短距離無線通信v隨著數(shù)字通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，許多短距離無線通信的要求被提出v目前使用較廣泛的短距無線通信技術(shù)是藍(lán)牙（Bluetooth），無線局域網(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）短距離短距離無線通信特點(diǎn)無線通信特點(diǎn)v短距離無線通信同長(zhǎng)距離無線通信有很多的區(qū)別，主要如下:1、短距離無線通信的主要特點(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、自由地連接各種個(gè)人便攜式電子設(shè)備、

2、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)的無線傳輸。4、不用申請(qǐng)無線頻道。區(qū)別于無線廣播等長(zhǎng)距離無線傳輸。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)）的無線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(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，為無線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(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)

3、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

4、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)牙是一種短距無線通信的技術(shù)規(guī)范，它最初的目標(biāo)是取代

5、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

6、語音數(shù)據(jù)語音數(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、三路語音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語音同時(shí)傳輸?shù)男诺?。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)牙采用了跳頻（FrequencyHopping）方式來擴(kuò)展頻譜，抵抗來自這些設(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

7、，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)-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

8、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2.45GHz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)

9、據(jù)包的形式按時(shí)隙傳送，每時(shí)隙0.625ms，不排除將來采用更高的符號(hào)速率。藍(lán)牙支持64kb/s的實(shí)時(shí)語音傳輸和各種速率的數(shù)據(jù)傳輸，語音編碼采用對(duì)數(shù)PCM或連續(xù)可變斜率增量調(diào)制（CVSD，Continuos Variable Slope Delta Modulation）。語音和數(shù)據(jù)可單獨(dú)或同時(shí)傳輸。當(dāng)僅傳輸語音時(shí)，藍(lán)牙設(shè)備最多可同時(shí)支持3路全雙工的話音通信；當(dāng)語音和數(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，后者特別適合無線訪問Internet。另外，還采用CRC (Cyclic Redundancy Ch

10、eck)、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 channel），在一次連接中，無線電收發(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

11、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

12、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Piconet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

13、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，它是一個(gè)公開的地址碼，可以通過人工或自動(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)

14、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)備無論在任何地方，都可以通過人工或自動(dòng)查詢來發(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

15、，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)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)主單元來講它們

16、仍由主單元同步。無論對(duì)激活或休眠狀態(tài)來講，信道訪問都由主單元控制。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)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

17、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、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

18、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。無線電纜無線辦公包數(shù)字電子設(shè)備電子商務(wù)辦公自動(dòng)化家庭娛樂等藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用無線局域網(wǎng)無線局域網(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 8

19、02.11 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)范了無線局域網(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 Quart

20、er Phase Shift Keying)接收敏感度 80dbm用長(zhǎng)度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) hopsHopping 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)8

21、02.11802.11協(xié)議發(fā)展歷程協(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1M11b 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11b2.4G頻段和5.8G頻段傳輸速率提高到300M兼容11a/11b/11g6G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2.42.4835

22、GHz5.1505.350GHz5.4755.725GHz5.7255.850GHz2.42.4835GHz2.42.4835GHz5.1505.850GHz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/OFDMMIMO-OFDM/DSSS/CCK兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/b/g/n基礎(chǔ)設(shè)施無線基礎(chǔ)設(shè)施無線Lan一個(gè)或多個(gè)無線主機(jī)一個(gè)或多個(gè)無線主機(jī)一個(gè)一個(gè)AP：Access Point，

23、接入點(diǎn)，接入點(diǎn)，也就是基站。也就是基站。無線主機(jī)借助無線主機(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BSSu一個(gè)一個(gè)BSS可以是孤立的，也可可以是孤立的，也可以通過其以通過其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SSIDu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)不超過的一個(gè)不超過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)?02.11的兩種模式的兩種模式3.擴(kuò)展服務(wù)集ESS（extend

24、edserviceset)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，由它提供無線站點(diǎn)在互聯(lián)的邏輯組成單元，由它提供無線站點(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。一樣。DS通常是指以太網(wǎng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路或者其他無線網(wǎng)絡(luò)。通常是指以太網(wǎng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路或者其

25、他無線網(wǎng)絡(luò)。自組織無線自組織無線Lan分布式對(duì)等拓?fù)鋖在沒有預(yù)先存在的基礎(chǔ)通信設(shè)施的環(huán)境下，各個(gè)在沒有預(yù)先存在的基礎(chǔ)通信設(shè)施的環(huán)境下，各個(gè)無線節(jié)點(diǎn)彼此直接進(jìn)行通信無線節(jié)點(diǎn)彼此直接進(jìn)行通信l網(wǎng)絡(luò)中沒有接入網(wǎng)絡(luò)中沒有接入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，IBSSl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100毫瓦） l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

26、，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、低功耗的無線通信協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(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

27、近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。距離無線組網(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)無線數(shù)據(jù)通信的需求越來越強(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年正式問世。年正式問世。 2004年年,zigbee V1.0誕生。誕生。 2006年年,推出推出zigbee 2006,比較完善。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

28、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：控制RF收發(fā)器工作。負(fù)責(zé)設(shè)備間無線數(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

29、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（美國新加密算法，是目前最好的文本加密算法

30、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），均為免執(zhí)照（免費(fèi)）的頻段超寬帶無線通信技術(shù)超寬帶無線通信技術(shù)目錄目錄超寬帶的定義超寬帶的定義20%500() 2HLHLHLfforffMHzffUltra-Wideband (UWB) Wireless Communication UWB是一種無線載波通信技術(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FCC對(duì)UWB的規(guī)定為：在3.110.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬超寬

31、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Gbp

32、s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)有的通信系統(tǒng)（如：無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙等）的10-1000倍以上。2log (1) ( / )SCWb sN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

33、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

34、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： 符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的符合國際標(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ISO14443標(biāo)