物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)第3章-近距離無(wú)線通信技術(shù)課件

第三章近距離無(wú)線通信技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)ZigBee技術(shù)超寬帶技術(shù)射頻識(shí)別技術(shù)WPAN通信NFC近距離無(wú)線通信技術(shù)第三章近距離無(wú)線通信技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)3.1藍(lán)牙技術(shù)“藍(lán)牙”是一種近距離無(wú)線連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代稱，藍(lán)牙的實(shí)質(zhì)就是要建立通用的無(wú)線電空中接口及其控制軟件的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙是一種近距離無(wú)線通信技術(shù)，它的標(biāo)準(zhǔn)是1EEE802.15，工作在2.4GHz頻帶，帶寬為1MB/s。電子裝置彼此可以通過(guò)藍(lán)牙連接起來(lái)，省去了傳統(tǒng)的電線。通過(guò)芯片上的無(wú)線接收器，配有藍(lán)牙的電子產(chǎn)品能夠在10m的距離內(nèi)彼此相連，傳輸速率可以達(dá)到1Mbit/s。3.1藍(lán)牙技術(shù)“藍(lán)牙”是一種近距離無(wú)線連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代稱，藍(lán)3.1藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙系統(tǒng)的基本術(shù)語(yǔ)：(1)微微網(wǎng)(Piconet)：是由采用藍(lán)牙技術(shù)的所有設(shè)備以對(duì)等網(wǎng)方式組成的網(wǎng)絡(luò)。(2)分布式網(wǎng)絡(luò)(Scatternet)：是由多個(gè)獨(dú)立、非同步的微微網(wǎng)形成的。(3)主設(shè)備(masterunit)：在微微網(wǎng)中，如果某臺(tái)設(shè)備的時(shí)鐘和跳頻序列用于同步其他設(shè)備，則稱它為主設(shè)備。(4)從設(shè)備(slaveunit)；非主設(shè)備的設(shè)備均為從設(shè)備。(5)MAC地址(MACaddress)：用3bit表示的地址，用于區(qū)分微微網(wǎng)中的設(shè)備。(6)休眠設(shè)備(parkedunit)：在微微網(wǎng)中只參與同步，但沒(méi)有MAC地址的設(shè)備。(7)監(jiān)聽(tīng)及保持方式(sniffandholdmode)：指微微網(wǎng)中從設(shè)備的兩種低功耗工作方式。3.1藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙系統(tǒng)的基本術(shù)語(yǔ)：3.1.1藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.微微網(wǎng)

微微網(wǎng)是由采用藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備以特定方式組成的網(wǎng)絡(luò)。微微網(wǎng)的建立由兩臺(tái)設(shè)備(如便攜式計(jì)算機(jī)和蜂窩電話)的連接開(kāi)始。最多由8臺(tái)設(shè)備構(gòu)成。所有的藍(lán)牙設(shè)備都是對(duì)等的，以同樣的方式工作。然而，當(dāng)一個(gè)微微網(wǎng)建立時(shí)，只有一臺(tái)為主設(shè)備，其他均為從設(shè)備，而且在一個(gè)微微網(wǎng)存在期間將一直維持這一狀況。

所有的用戶都共享同一可以達(dá)到的資源(數(shù)據(jù)傳輸速率)。從設(shè)備最多只能有3個(gè)面向同步的(SCO)連接和一個(gè)面向異步的(ACL)連接同時(shí)進(jìn)行。2.分布式網(wǎng)絡(luò)

分布式網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)獨(dú)立、非同步的微微網(wǎng)形成的，它靠跳頻順序識(shí)別每個(gè)微微網(wǎng)。同一微微網(wǎng)的所有用戶都與這個(gè)跳頻順序同步。在一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)帶有10個(gè)全負(fù)載的獨(dú)立微微網(wǎng)的情況下，全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率超過(guò)6Mbit/s。3.1.1藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.微微網(wǎng)3.1.2藍(lán)牙協(xié)議體系藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)可以分為底層硬件模塊、核心協(xié)議層、高端應(yīng)用層三大部分。無(wú)線應(yīng)用環(huán)境無(wú)線應(yīng)用協(xié)議AT命令集服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議控制協(xié)議規(guī)范vCard/vCal對(duì)象交換服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議用戶數(shù)據(jù)協(xié)議傳輸控制協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議串口仿真協(xié)議邏輯鏈路控制與適配協(xié)議音頻主機(jī)控制接口基帶藍(lán)牙射頻鏈路管理器3.1.2藍(lán)牙協(xié)議體系藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)可以分為底層硬件模塊3.1.2藍(lán)牙協(xié)議體系1.物理硬件部分

鏈路管理器(LM)、基帶(BB)和射頻(RF)構(gòu)成了藍(lán)牙的物理模塊。2.核心協(xié)議

包括基帶部分協(xié)議和其他低層鏈路功能的基帶/鏈路控制器協(xié)議；用于鏈路的建立、安全和控制的鏈路管理器協(xié)議LMP；描述主機(jī)控制器接口的HCI協(xié)議；支持高層協(xié)議復(fù)用、幀的組裝和拆分的邏輯鏈路控制和分配協(xié)議L2CAP；發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備提供服務(wù)的協(xié)議SDP等。

3.1.2藍(lán)牙協(xié)議體系1.物理硬件部分3.1.2藍(lán)牙協(xié)議體系3.應(yīng)用層協(xié)議1)電纜替代協(xié)議(RFCOMM)2)電話控制協(xié)議(TCS)3)與Internet相關(guān)的高層協(xié)議4)無(wú)線應(yīng)用協(xié)議(WAP)5)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議(PPP)6)對(duì)象交換協(xié)議(OBEX)7)TCP/UDP/IP3.1.2藍(lán)牙協(xié)議體系3.應(yīng)用層協(xié)議3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)1.無(wú)線頻段的選擇和抗干擾

藍(lán)牙技術(shù)采用2400～2483.5MHz的ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué))頻段，這是因?yàn)椋孩僭擃l段內(nèi)沒(méi)有其他系統(tǒng)的信號(hào)干擾，同時(shí)頻段向公眾開(kāi)放，無(wú)須特許；②頻段在全球范圍內(nèi)有效。

因?yàn)?.45GHzISM頻段為開(kāi)放頻段，抗干擾問(wèn)題便變得非常重要。

抗干擾方法分為避免干擾和抑制干擾。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)1.無(wú)線頻段的選擇和抗干擾3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)2.多址接入體系和調(diào)制方式

頻分多址(FDMA)的優(yōu)勢(shì)在于信道的正交性僅依賴發(fā)射端晶振的準(zhǔn)確性，結(jié)合自適應(yīng)或動(dòng)態(tài)信道分配結(jié)構(gòu)，可免除干擾，但單一的FDMA無(wú)法滿足ISM頻段內(nèi)的擴(kuò)頻需求。

時(shí)分多址(TDMA)的信道正交化需要嚴(yán)格的時(shí)鐘同步，在多用戶專用系統(tǒng)連接中，保持共同的定時(shí)參考十分困難。

碼分多址(CDMA)可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻，應(yīng)用于非對(duì)稱系統(tǒng)，可使專用系統(tǒng)達(dá)到最佳性能。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)2.多址接入體系和調(diào)制方式3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)3.媒體接入控制(MAC)

藍(lán)牙系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同一區(qū)域內(nèi)大量的非對(duì)稱通信。與其他專用系統(tǒng)實(shí)行一定范圍內(nèi)的單元共享同一信道不同，監(jiān)牙系統(tǒng)設(shè)計(jì)為允許大量獨(dú)立信道存在，每一個(gè)信道僅為有限的用戶服務(wù)。

從調(diào)制方式可看出，在ISM頻段上，一條FH信道所支持的比特率為1Mbit/s。理論上，79條載波頻譜支持79Mbit/s。由于跳頻序列非正交化，理論容量79Mbit/s不可能達(dá)到，但可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)1Mbit/s。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)3.媒體接入控制(MAC)3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)4.基于包的通信

藍(lán)牙系統(tǒng)采用基于包的傳輸：將信息流分片(組)打包，在每一時(shí)隙內(nèi)只發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包。所有數(shù)據(jù)包格式均相同：開(kāi)始為接入碼，接下來(lái)是包頭，最后是負(fù)載。

接入碼具有偽隨機(jī)性質(zhì)，在某些接入操作中，可使用直接序列編碼。只有接入碼與接入微微網(wǎng)主單元的接入碼相匹配時(shí)，才能被接收。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)4.基于包的通信3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)4.基于包的通信

包頭包含：從地址連接控制信息3bit，以區(qū)分微微網(wǎng)中的從單元；用于標(biāo)明是否需要自動(dòng)查詢方式(ARQ)的響應(yīng)/非響應(yīng)lbit；包編碼類型4bit，定義16種不同負(fù)載類型；頭差錯(cuò)檢測(cè)編碼(HEC)8bit，采用循環(huán)冗余檢測(cè)編碼(CRC)檢查頭錯(cuò)誤。為了限制開(kāi)銷，數(shù)據(jù)包頭只用18bit，包頭采用1/3速率前向糾錯(cuò)編碼(FEC)進(jìn)一步保護(hù)。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)4.基于包的通信3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)5.以物理連接類型建立連接

藍(lán)牙技術(shù)支持同步業(yè)務(wù)(如話音信息)和異步業(yè)務(wù)(如突發(fā)數(shù)據(jù)流)，定義了兩種物理連接類型：同步面向連接的連接(SCO)和異步無(wú)連接的連接(ACL)。 SCO為主單元與從單元的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，通過(guò)在常規(guī)時(shí)間間隔內(nèi)預(yù)留雙工時(shí)隙建立起來(lái)。 ACL是微微網(wǎng)中主單元到所有從單元的點(diǎn)到多點(diǎn)連接，可使用SCO連接末用的所有空余時(shí)隙，由主單元安排ACL連接的流量。微微網(wǎng)的時(shí)隙結(jié)構(gòu)允許有效地混合利用異步和同步連接。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)5.以物理連接類型建立連接3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)6.糾錯(cuò)

藍(lán)牙系統(tǒng)的糾錯(cuò)機(jī)制分為FEC和包重發(fā)。FEC支持l/3速率和2/3速率FEC碼。 1/3速率僅用3bit重復(fù)編碼，大部分在接收端判決，既可用于數(shù)據(jù)包頭，也可用于SCO連接的包負(fù)載。 2/3速率碼使用一種縮短的漢明碼，誤碼捕捉用于解碼，它既可用于SCO連接的同步包負(fù)載，也可用丁ACL連接的異步包負(fù)載。使用FEC碼，編/解碼過(guò)程變得簡(jiǎn)單迅速，這對(duì)RX和TX間的有限處理時(shí)間非常重要。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)6.糾錯(cuò)3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)6.糾錯(cuò)

在ACL連接中，可用ARQ結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，若接收方?jīng)]有響應(yīng)，則發(fā)端將重發(fā)包。每一個(gè)負(fù)載包含有一個(gè)CRC，用來(lái)檢測(cè)誤碼。ARQ結(jié)構(gòu)分為停止等待ARO、向后N個(gè)ARQ、重復(fù)選擇ARQ和混臺(tái)結(jié)構(gòu)。為了減少?gòu)?fù)雜性，使開(kāi)銷和無(wú)效重發(fā)為最小，藍(lán)牙執(zhí)行快ARQ結(jié)構(gòu)；發(fā)送端在TX時(shí)隙重發(fā)包，在RX時(shí)隙提示包接收情況。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)6.糾錯(cuò)3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)7.功率管理

在藍(lán)牙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要特別注意減少電流消耗。

在空閑模式下，在T從1.28～3.84s區(qū)間內(nèi)，單元僅掃描10ms，有效循環(huán)低于1％。

在連接狀態(tài)下，數(shù)據(jù)僅在有效時(shí)發(fā)送，使電流消耗最小，且可防止干擾。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)7.功率管理3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)8.微微網(wǎng)間通信

藍(lán)牙系統(tǒng)可優(yōu)化到在同一區(qū)域中有數(shù)十個(gè)微微網(wǎng)運(yùn)行，而沒(méi)有明顯的性能下降(在同一區(qū)域的多個(gè)微微網(wǎng)稱為分散網(wǎng))。藍(lán)牙時(shí)隙連接采用基于包的通信，使不同微微網(wǎng)可互連。欲連接單元可加入到不同微微網(wǎng)中，但因無(wú)線信號(hào)只能調(diào)制到單一跳頻載波上，任意時(shí)刻單元只能在一個(gè)微微網(wǎng)中通信。通過(guò)調(diào)整微微網(wǎng)信道參數(shù)(即主單元標(biāo)志和主單元時(shí)鐘)，單元可從一個(gè)微微網(wǎng)跳到另一個(gè)微微網(wǎng)中，并可改變?nèi)蝿?wù)。3.1.3藍(lán)牙關(guān)鍵技術(shù)8.微微網(wǎng)間通信3.2ZigBee技術(shù)ZigBee技術(shù)是一種具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的短距離無(wú)線通信技術(shù)。它是為低速率控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，依據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，就能以接力的方式通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)結(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)結(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)在全球2.4GHz免費(fèi)頻帶范圍內(nèi)的高效、低速率的通信功能。ZigBee設(shè)備具有能量檢測(cè)和鏈路質(zhì)量指示的功能，并采用了碰撞避免機(jī)制，以避免發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)沖突。在網(wǎng)絡(luò)安全方面，ZigBee設(shè)備采用了密鑰長(zhǎng)度為128位的加密算法，對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行加密處理，從而保證數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的高可靠性和安全性。3.2ZigBee技術(shù)ZigBee技術(shù)是一種具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)3.2ZigBee技術(shù)ZigBee網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信模塊計(jì)算機(jī)終端匯結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)3.2ZigBee技術(shù)ZigBee網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)3.2ZigBee技術(shù)由ZigBee技術(shù)構(gòu)建的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有功耗低、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、性價(jià)比高、擴(kuò)展簡(jiǎn)便、安全可靠等顯著特點(diǎn)。它是由一組ZigBee結(jié)點(diǎn)以Ad-Hoc方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，主要采取協(xié)作方式，有效地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)感知對(duì)象的信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的部分或全部結(jié)點(diǎn)都是可以移動(dòng)的，傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也會(huì)隨著結(jié)點(diǎn)的移動(dòng)而不斷發(fā)生變化。每個(gè)傳感器結(jié)點(diǎn)都具有動(dòng)態(tài)搜索、定位跟蹤和恢復(fù)連接的能力。因此，這種新興的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必將有著廣泛的應(yīng)用前景。3.2ZigBee技術(shù)由ZigBee技術(shù)構(gòu)建的無(wú)線傳感器網(wǎng)3.2.1ZigBee技術(shù)特點(diǎn)ZigBee是一種開(kāi)放的協(xié)議，物理層(PHY)和MAC層則采用了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，而其他上層則由ZigBee聯(lián)盟自己定義。其主要特點(diǎn)如下：(1)低功耗。結(jié)點(diǎn)設(shè)備工作周期較短、收發(fā)信息功率低，并且采用了休眠模式。(2)傳輸可靠，抗干擾強(qiáng)。兩個(gè)物理層，都采用DSSS擴(kuò)頻通信方式，以化整為零方式將一個(gè)信號(hào)分為多個(gè)信號(hào)，再由編碼方式傳送信號(hào)，在MAC層采用碰撞避免機(jī)制，并為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)沖突，傳輸可靠，時(shí)延短，誤碼率和漏檢率低。(3)低成本。ZigBee通信模塊價(jià)格已降到1.5～2.5美元。(4)安全。ZigBee技術(shù)提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128/64/32，并且各應(yīng)用可以靈活地確定其安全屬性，使網(wǎng)絡(luò)安全能夠得到更有效的保障。(5)速度快，距離遠(yuǎn)。ZigBee具有兩個(gè)物理層，即2.4GHz物理層和565～915MHz物理層，其速度為250kbit/s和20～40kit/s，傳輸距離可以達(dá)到30～70m，如果擴(kuò)大信號(hào)，傳輸距離可超過(guò)百米。3.2.1ZigBee技術(shù)特點(diǎn)ZigBee是一種開(kāi)放的協(xié)3.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成1.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備類型 ZigBee網(wǎng)絡(luò)依據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，定義了兩種類型的物理設(shè)備，即全功能設(shè)備(FullFunctionDevice，F(xiàn)FD)和簡(jiǎn)化功能設(shè)備(ReducedFunctionDevice)。表4-1給出了這兩種物理設(shè)備的功能描述。3.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成1.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)3.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成

在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都具備一個(gè)無(wú)線電收發(fā)器、一個(gè)很小的微控制器和一個(gè)能源。而一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，其他終端設(shè)備可以是RFD，也可以是FFD。

依據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)將這兩種物理設(shè)備在邏輯上又定義成為3類設(shè)備，即：(1)ZigBee協(xié)調(diào)器是3類設(shè)備中最為復(fù)雜的一種。它的存儲(chǔ)容量最大，計(jì)算能力最強(qiáng)，因此必須是全功能設(shè)備，并且一個(gè)ZigBee剛絡(luò)中也只能存在一個(gè)協(xié)調(diào)器。ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)，建立和初始化ZigBee網(wǎng)絡(luò)，確定網(wǎng)絡(luò)工作的信道以及16位網(wǎng)絡(luò)地址的分配等。(2)ZigBee路由器是一個(gè)全功能設(shè)備。它類似于IEEE802.15.4定義的協(xié)調(diào)器。在接入網(wǎng)絡(luò)后它就自動(dòng)獲得一個(gè)16位網(wǎng)絡(luò)地址，并允許在其通信范圍內(nèi)的其他結(jié)點(diǎn)加入或者退出網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還具有路由和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的功能。(3)ZigBee終端設(shè)備可以由簡(jiǎn)化功能設(shè)備或者全功能設(shè)備構(gòu)成。它只能與父結(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，并從父結(jié)點(diǎn)處獲得網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符和短地址等信息。3.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成 在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，3.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成2.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1)星型結(jié)構(gòu)

星型網(wǎng)絡(luò)是由一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)ZigBee終端結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的。協(xié)調(diào)點(diǎn)必須是FFD，它位于網(wǎng)絡(luò)的中心位置，負(fù)責(zé)建立和維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其他結(jié)點(diǎn)一般為RFD，也可以為FFD，它們分布在協(xié)調(diào)點(diǎn)的覆蓋范圍內(nèi)，直接與ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)進(jìn)行通信。3.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成2.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成2.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)一般是由若干個(gè)FFD連接在一起組成的骨干網(wǎng)。它們之間是完全的對(duì)等通信，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都可以與其無(wú)線通信范圍內(nèi)的其他結(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，但它們中也有一個(gè)會(huì)被推薦為ZigBee的協(xié)調(diào)點(diǎn)，例如，可以把第一個(gè)在信道中通信的結(jié)點(diǎn)作為ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)。骨干網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)還可以連接FFD或RFD構(gòu)成以它為協(xié)調(diào)點(diǎn)的予網(wǎng)。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一種高可靠性網(wǎng)絡(luò)，具有自動(dòng)恢復(fù)的能力，可以為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包提供多條傳輸路徑，一旦一條路徑出現(xiàn)了故障，便可選擇另一條或多條路徑。但正是由于兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間存在多條路徑，使得該網(wǎng)絡(luò)成為一種高冗余的通信網(wǎng)絡(luò)。3.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成2.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成2.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3)簇-樹(shù)狀結(jié)構(gòu)

簇-樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)點(diǎn)可以采用Cluster-Tree路由來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和控制信息。枝干末端的葉子結(jié)點(diǎn)一般為RFD。每一個(gè)在它的覆蓋范圍中充當(dāng)協(xié)調(diào)點(diǎn)的FFD向與它相連的結(jié)點(diǎn)提供同步服務(wù)，而這些協(xié)調(diào)點(diǎn)又受ZigBee協(xié)調(diào)點(diǎn)的控制。ZigBee協(xié)凋點(diǎn)比網(wǎng)絡(luò)中的其他協(xié)調(diào)點(diǎn)具有更強(qiáng)的處理能力和存儲(chǔ)空間。簇-樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是它的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍非常大，但隨著覆蓋范圍的不斷增大，信息-傳輸?shù)难訒r(shí)也會(huì)逐漸變大，從而使同步變得越來(lái)越復(fù)雜。3.2.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組成2.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧框架結(jié)構(gòu)1.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧概述 ZigBee從IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始著手，定義了允許不同廠商制造的相互兼容的應(yīng)用技術(shù)規(guī)范。 ZigBee協(xié)議棧是由一組子層構(gòu)成的。每層都為其上層提供一組特定的服務(wù)，即一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，而另一個(gè)管理實(shí)體提供全部其他服務(wù)。每個(gè)服務(wù)實(shí)體都通過(guò)一個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)(SAP)為其上層提供相應(yīng)的服務(wù)接口，并且每個(gè)SAP提供了一系列的基本服務(wù)指令來(lái)完成相應(yīng)的功能。應(yīng)用程序應(yīng)用程序接口網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層用戶定義媒體接入層（MAClower）物理層（PHY）媒體接入層（MACupper）ZigBee聯(lián)盟定義IEEE802.15.4定義3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)1.ZigBe3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧框架結(jié)構(gòu)1.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧概述 IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了最下面的兩層：物理層和媒體接入層。而ZigBee聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層(APL)框架的設(shè)計(jì)。其中應(yīng)用層的框架包括了應(yīng)用支持子層(APS)、ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZDO)和由制造商制定的應(yīng)用對(duì)象。同常見(jiàn)的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)相比，ZigBee協(xié)議棧緊湊而簡(jiǎn)單，其實(shí)現(xiàn)的要求較低。應(yīng)用對(duì)象240應(yīng)用對(duì)象1端點(diǎn)1服務(wù)接入點(diǎn)端點(diǎn)240服務(wù)接入點(diǎn)APS安全管理模塊APS信息分析模塊網(wǎng)絡(luò)管理模塊應(yīng)用層ZDO端點(diǎn)0服務(wù)接入點(diǎn)ZDO公共接口網(wǎng)絡(luò)層SPA服務(wù)接入點(diǎn)ZDO管理平面SPA服務(wù)接入點(diǎn)SPA服務(wù)接入點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)安全管理模塊網(wǎng)絡(luò)信息分析模塊路由管理模塊網(wǎng)絡(luò)管理模塊APS應(yīng)用支持子層SPA服務(wù)接入點(diǎn)SPA服務(wù)接入點(diǎn)SPA服務(wù)接入點(diǎn)SPA服務(wù)接入點(diǎn)MAC層物理層2.4GHz868/915MHZ應(yīng)用程序框架……3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)1.ZigBe3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)2.物理層協(xié)議規(guī)范 ZigBee物理層不僅規(guī)定了信號(hào)的工作頻率范圍、調(diào)制方式和傳輸速率，還規(guī)定了物理層的功能和為上層提供的服務(wù)。 ZigBee技術(shù)對(duì)于不同的國(guó)家和地區(qū)提供的工作頻率范圍不同：3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)2.物理層協(xié)議3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)2.物理層協(xié)議規(guī)范

在IEEE802.15.4中，總共分配了27個(gè)具有3種速率的信道：2.4GHz頻段有16個(gè)速率為250kbit/s的信道，915MHz頻段有10個(gè)速率為40kbit/s的信道，868MHz頻段有1個(gè)速率為20kbit/s的信道?？梢愿鶕?jù)ISM頻段、可用性、擁塞狀況和數(shù)據(jù)速率在27個(gè)信道中選擇1個(gè)工作信道。3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)2.物理層協(xié)議3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)2.物理層協(xié)議規(guī)范

頻率和信道如圖4-8所示。869MHz物理層868.3MHz信道0915MHz物理層信道1~10信道11~262.4GHz物理層908MHz902MHz5MHz2.4GHz2.4835GHz2MHz3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)2.物理層協(xié)議3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)3.媒體接入層協(xié)議規(guī)范 ZigBee媒體接入層采用的是IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的MAC層協(xié)議規(guī)范。MAC層處理所有物理層無(wú)線信道的接入，通過(guò)兩個(gè)不同的服務(wù)接入點(diǎn)提供兩種不同的MAC服務(wù)，即通過(guò)子層服務(wù)接入點(diǎn)提供數(shù)據(jù)服務(wù)，通過(guò)管理實(shí)體服務(wù)接入點(diǎn)提供管理服務(wù)。MAC層的主要功能如下：(1)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)；(2)與信標(biāo)同步；(3)支持個(gè)域網(wǎng)(PAN)鏈路的建立和斷開(kāi)；(4)為設(shè)備的安全提供支持；(5)信道接入方式采用避免沖突載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA/CA)；(6)處理和維護(hù)保護(hù)時(shí)隙(GTS)機(jī)制；(7)在兩個(gè)對(duì)等的MAC實(shí)體之間提供一個(gè)可靠的通信鏈路。3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)3.媒體接入層3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)3.媒體接入層協(xié)議規(guī)范 MAC子層數(shù)據(jù)幀由MAC子層幀頭(MACHeader，MHR)、MAC子層載荷和MAC子層幀尾(MACFooter，MFR)組成。MAC子層幀頭由2字節(jié)的幀控制域、l字節(jié)的幀序號(hào)域和最多20字節(jié)的地址域組成。幀控制域指明了MAC幀的類型、地址域的格式以及是否需要接收方確認(rèn)等控制信息；幀序號(hào)域包含了發(fā)送方對(duì)幀的順序編號(hào)，用于匹配確認(rèn)幀，實(shí)現(xiàn)MAC子層的可靠傳輸；地址域采用的尋址方式可以是64位的IEEEMAC地址，也可以是8位的ZigBee網(wǎng)絡(luò)地址。2字節(jié)1字節(jié)0/2字節(jié)0/2/8字節(jié)0/2字節(jié)0/2/8字節(jié)可變2字節(jié)幀控制序列號(hào)目的PAN標(biāo)識(shí)符源PAN標(biāo)識(shí)符目的地址源地址幀載荷FCSMAC載荷MFCMHR（MAC層幀頭）3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)3.媒體接入層3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)3.媒體接入層協(xié)議規(guī)范 IEEE802.15.4MAC子層定義了兩種基本的信道接入方式，分別用于兩種ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分別是基于中心控制的星型網(wǎng)絡(luò)和基于對(duì)等操作的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。在星型網(wǎng)絡(luò)中，中心設(shè)備承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)的形成與維護(hù)、時(shí)隙的劃分、信道接入控制以及專用帶寬分配等功能。其余設(shè)備根據(jù)中心設(shè)備的廣播信息來(lái)決定如何接入和使用無(wú)線信道，這是一種時(shí)隙化的CSMA/CA信道接入算法。在對(duì)等網(wǎng)狀方式的網(wǎng)絡(luò)中，沒(méi)有中心設(shè)備的控制，也沒(méi)有廣播信道和廣播信息，而是使用標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CA信道接入算法接入網(wǎng)絡(luò)。3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)3.媒體接入層3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)3.媒體接入層協(xié)議規(guī)范 MAC層的數(shù)據(jù)服務(wù)是子層服務(wù)接入點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，它為上層協(xié)議和物理層之間的數(shù)據(jù)傳輸提供接口，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)發(fā)送與接收以及清除MAC層的事務(wù)處理排列表的一個(gè)數(shù)據(jù)單元等服務(wù)。MAC層的管理服務(wù)允許上層實(shí)體與MAC層管理實(shí)體之間傳輸管理指令，其功能分別為設(shè)備通信鏈路的連接與斷開(kāi)管理、信標(biāo)管理、個(gè)域網(wǎng)信息庫(kù)管理、孤點(diǎn)管理、復(fù)位管理、接收管理、信道掃描管理、通信狀態(tài)管理、設(shè)備的狀態(tài)設(shè)置和啟動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)同步等。3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)3.媒體接入層3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)4.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議規(guī)范 ZigBee網(wǎng)絡(luò)層的主要功能就是提供一些必要的函數(shù)，以確保MAC層能夠正常工作，并為應(yīng)用層提供合適的服務(wù)接口。

為了向應(yīng)用層提供服務(wù)接口，網(wǎng)絡(luò)層提供了兩個(gè)必需的功能服務(wù)實(shí)體，即數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體和管理服務(wù)實(shí)體。3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)4.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)4.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議規(guī)范

網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體提供的服務(wù)主要包括：(1)生成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體通過(guò)增加一個(gè)適當(dāng)?shù)膮f(xié)議頭，從應(yīng)用支持層協(xié)議數(shù)據(jù)單元中生成網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。(2)指定拓?fù)鋫鬏斅酚?。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體能夠發(fā)送一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元到一個(gè)合適的設(shè)備，該設(shè)備可能是最終目的通信設(shè)備，也可能是通信鏈路中的一個(gè)中間通信設(shè)備。3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)4.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧框架結(jié)構(gòu)4.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議規(guī)范 ZigBee網(wǎng)絡(luò)層支持星型、簇-樹(shù)狀和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)稱為ZigBee協(xié)調(diào)器的設(shè)備來(lái)控制。ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)發(fā)起和維持網(wǎng)絡(luò)正常工作，保持同網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的通信。在網(wǎng)狀和簇-樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)并選擇關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，同時(shí)也可以通過(guò)使用ZigBee路由器來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。簇-樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)中，路由器采用分級(jí)路由策略來(lái)傳送數(shù)據(jù)和控制信息。這種網(wǎng)絡(luò)可以采用基于信標(biāo)的方式進(jìn)行通信。而在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。設(shè)備之間使用完全對(duì)等的通信方式，并且ZigBee路由器將不再發(fā)送通信信標(biāo)。3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)4.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)5.安全層協(xié)議規(guī)范 ZigBee技術(shù)協(xié)議支持幾種安全服務(wù)。包括訪問(wèn)控制、數(shù)據(jù)加密、幀完整性和序列更新等。協(xié)議中還提供了3種安全模式，即非安全模式、接入控制列表(ACL)模式和安全模式。

非安全模式是默認(rèn)的安全模式，在這種模式下，MAC層不提供安全服務(wù)。

而安全模式為MAC層提供了一種機(jī)制，在輸入和輸出的數(shù)據(jù)幀上既使用了ACL功能，又提供了密碼保護(hù)。設(shè)備在安全模式下工作時(shí)，使用的安全方案是由一組在MAC層的數(shù)據(jù)幀上所執(zhí)行的操作組成的。 ZigBee使用的安全方案主要包括AES-CTR、AES-CCM-128、AES-CCM-64、AES-CCM-32、AES-CBC–MAC-128、AES-CBC-MAC-64和AES-CBC-MAC-32等。3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)5.安全層協(xié)議3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)6.應(yīng)用層協(xié)議規(guī)范 ZigBee應(yīng)用層由應(yīng)用支持子層、應(yīng)用層框架和ZigBee應(yīng)用對(duì)象(ZDO)3個(gè)部分構(gòu)成，其具體功能描述如下：(1)應(yīng)用支持子層(APS)：為網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層利用ZigBee設(shè)備對(duì)象和制造商定義的應(yīng)用對(duì)象所使用的一組服務(wù)提供了接口。(2)ZigBee中的應(yīng)用框架：為駐扎在ZigBee設(shè)備中的應(yīng)用對(duì)象提供了活動(dòng)的環(huán)境。最多可以定義240個(gè)相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用程序?qū)ο?，任何一個(gè)對(duì)象的端點(diǎn)編號(hào)都是從1～240。同時(shí)還有兩個(gè)附加的終端結(jié)點(diǎn)為APSDE-SAP服務(wù)接入點(diǎn)使用，即端點(diǎn)號(hào)0用于ZDO數(shù)據(jù)接口，而另一個(gè)端點(diǎn)255作為所有應(yīng)用對(duì)象廣播數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口。(3)ZigBee設(shè)備對(duì)象：是一個(gè)基本的功能函數(shù)，它在應(yīng)用對(duì)象、設(shè)備Profile和APS之間提供了一個(gè)接口。ZDO位于應(yīng)用框架和應(yīng)用支持子層之間，滿足所有在ZigBee協(xié)議棧中應(yīng)用操作的一般需求。3.2.3ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議?？蚣芙Y(jié)構(gòu)6.應(yīng)用層協(xié)議3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議1.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議概述 ZigBee路由協(xié)議是指ZigBee規(guī)范中規(guī)定的與路由相關(guān)的功能和算法部分，主要包括不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)單元的路由方式、路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)等內(nèi)容。3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議1.ZigBee網(wǎng)絡(luò)3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議2.ZigBee路由過(guò)程 ZigBee路由過(guò)程指的是當(dāng)收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀之后，結(jié)點(diǎn)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層對(duì)其的處理過(guò)程。

一個(gè)有路由能力的結(jié)點(diǎn)會(huì)首先檢查路由表中目的地址，如果有對(duì)應(yīng)目的地址的路由條目的結(jié)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)使用路由表?xiàng)l目來(lái)路由數(shù)據(jù)幀；而如果沒(méi)有對(duì)應(yīng)目的地址的路由條目，應(yīng)當(dāng)檢查幀控制域中的路由發(fā)現(xiàn)標(biāo)志。當(dāng)路由發(fā)現(xiàn)標(biāo)志的值為1時(shí)，結(jié)點(diǎn)按照路由發(fā)現(xiàn)的發(fā)起條件和方法來(lái)發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)路由標(biāo)志的值為0或者該結(jié)點(diǎn)無(wú)法發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)時(shí)，那么數(shù)據(jù)幀將沿著樹(shù)狀路徑路由。3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議2.ZigBee路由3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程

當(dāng)一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器或者路由器的網(wǎng)絡(luò)層需要發(fā)現(xiàn)路由時(shí)，也就是數(shù)據(jù)幀處理流程進(jìn)入發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)的步驟之后，將發(fā)起個(gè)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程。路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)層的互相合作來(lái)發(fā)現(xiàn)并建立路由的過(guò)程，該過(guò)程執(zhí)行時(shí)總是與一對(duì)特定的發(fā)起結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)密切相關(guān)。3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程

路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程描述如下：1)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程的發(fā)起

對(duì)于個(gè)具有路由能力的結(jié)點(diǎn)，在符合以下條件時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)當(dāng)發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程：接收到一個(gè)從網(wǎng)絡(luò)層的更高層發(fā)出的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)層的路由發(fā)現(xiàn)使能參數(shù)為真，并且路由表中沒(méi)有和目的地址對(duì)應(yīng)的條目；或者接收到一個(gè)來(lái)自媒體接入控制子層的幀，該幀控制域中的路由發(fā)現(xiàn)標(biāo)志的值被設(shè)置為1，幀頭目的地址域中包含的目的地址并非當(dāng)前結(jié)點(diǎn)地址或廣播地址，且路由表中沒(méi)有和目的地址對(duì)應(yīng)的條目。如果某個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有路由能力，那么該結(jié)點(diǎn)將不會(huì)發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，并且數(shù)據(jù)幀將沿著樹(shù)狀路徑路由。而如果一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)起了路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，它就應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的路由表?xiàng)l目和路由發(fā)現(xiàn)表?xiàng)l目，狀態(tài)設(shè)置為路由發(fā)現(xiàn)中，并且路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程的發(fā)起結(jié)點(diǎn)將廣播路由請(qǐng)求命令幀。3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程

路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程描述如下：2)接收到路由請(qǐng)求命令幀

中間結(jié)點(diǎn)或者目的結(jié)點(diǎn)接收到路由請(qǐng)求命令幀(RREQ)之后的具體處理過(guò)程如圖4-10所示。接收到路由請(qǐng)求命令幀有路由能力嗎？否是路徑有效嗎？否是目的結(jié)點(diǎn)嗎？單播路由請(qǐng)求命令幀否回復(fù)路由回復(fù)命令幀丟掉路由請(qǐng)求命令幀是是是路由發(fā)現(xiàn)表?xiàng)l目錄嗎？是否是目的結(jié)點(diǎn)嗎？是否具有低路徑損耗？更新并轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求命令幀是是否創(chuàng)建路由表?xiàng)l錄否是回復(fù)路由回復(fù)命令幀否回復(fù)路由回復(fù)命令幀丟掉路由請(qǐng)求命令幀是否轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求命令幀是目的結(jié)點(diǎn)嗎？是否具有低路徑損耗？3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程

路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程描述如下：3)接收到路由回復(fù)命令幀

中間結(jié)點(diǎn)或者路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程的發(fā)起結(jié)點(diǎn)接收到路由回復(fù)命令幀(RREP)之后的具體處理過(guò)程如圖4-11所示。路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程的發(fā)起結(jié)點(diǎn)在接收到RREP后，就獲得了到目的結(jié)點(diǎn)的路由。當(dāng)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的發(fā)起結(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自多條路徑的PREP時(shí)，該結(jié)點(diǎn)將選擇累積路徑損耗最小的那條路徑作為到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)的路由。累積路徑損耗最小的路徑不唯一時(shí)，路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程的發(fā)起結(jié)點(diǎn)將選擇最早接收到的RREP所對(duì)應(yīng)的路徑。此外，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都要為它的鄰居結(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)失敗的計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器超出一定數(shù)值或者路由失敗時(shí)，結(jié)點(diǎn)將發(fā)起路由修復(fù)過(guò)程，而路由修復(fù)過(guò)程與路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程極為類似。3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程

路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程描述如下：接收到路由回復(fù)命令幀有路由能力嗎？否是是發(fā)起結(jié)點(diǎn)嗎？否更新并轉(zhuǎn)發(fā)路由回復(fù)命令幀丟掉路由回復(fù)命令幀是是發(fā)起結(jié)點(diǎn)嗎？是否表?xiàng)l目是否存在？是表?xiàng)l目是否存在？否是丟棄路由回復(fù)命令幀表?xiàng)l目是否活躍？否設(shè)置為活躍并更新表是更新表具有低路徑損耗？更新并轉(zhuǎn)發(fā)路由回復(fù)命令幀丟棄路由回復(fù)命令幀更新表是否具有低路徑損耗？是否否否是3.2.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議3.ZigBee路由3.3超寬帶技術(shù)UWB(ultrawideband)是超寬帶無(wú)線技術(shù)的縮寫(xiě)，起源于20世紀(jì)60年代，1989年美國(guó)國(guó)防部采用此名稱，2002年2月美國(guó)批準(zhǔn)用于民用。其應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榇┩赋上?、通信、定位測(cè)量。UWB技術(shù)是一種使1GHz以上帶寬的最先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)。雖然是無(wú)線通信，但其通信速率可以達(dá)到幾百兆比特每秒以上。與傳統(tǒng)通信技術(shù)不同的是，UWB是一種無(wú)載波通信技術(shù)，即它不采用載波，而是利用納秒至皮秒級(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適用于高速、近距離的無(wú)線個(gè)人通信。按照FCC的規(guī)定，3.1GHz～10.6GHz之間的7.5GHz的帶寬頻率為UWB所使用的頻率范圍。3.3超寬帶技術(shù)UWB(ultrawideband)是超3.3.1UWB的定義超寬帶無(wú)線電是指具有很高帶寬比(射頻帶寬與其中心頻率之比)的無(wú)線電技術(shù)。美國(guó)FCC對(duì)UWB的定義為: (或者總帶寬不小于500MHz)其中fH,fL分別為功率較峰值功率下降l0dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的高端頻率和低端頻率，fC為載波頻率或中心頻率。3.3.1UWB的定義超寬帶無(wú)線電是指具有很高帶寬比(射頻3.3.1UWB的定義從頻域來(lái)看，超寬帶有別于傳統(tǒng)的窄帶和寬帶，它的頻帶更寬。窄帶是指相對(duì)帶寬(信號(hào)帶寬與中心頻率之比)小于1％，相對(duì)帶寬在1％～25％之間的被稱為寬帶，相對(duì)帶寬大于25％，而且中心頻率大于500MHz的被稱為超寬帶，如表4-4所示。3.3.1UWB的定義從頻域來(lái)看，超寬帶有別于傳統(tǒng)的窄帶和3.3.1UWB的定義從時(shí)域上講，超寬帶系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)。一般的通信系統(tǒng)是通過(guò)發(fā)送射頻載波進(jìn)行信號(hào)調(diào)制。而UWB是利用起、落點(diǎn)的時(shí)域脈沖(幾十納秒)直接實(shí)現(xiàn)調(diào)制，超寬帶的傳輸把調(diào)制信息過(guò)程放在一個(gè)非常寬的頻帶上進(jìn)行，而且以這一過(guò)程中所持續(xù)的時(shí)間來(lái)決定帶寬所占據(jù)的頻率范圍。由于UWB發(fā)射功率受限，進(jìn)而限制了其傳輸距離。有關(guān)資料表明，UWB信號(hào)的有效傳輸距離在10m以內(nèi)，故在民用方面，UWB普遍地定位于個(gè)人局域網(wǎng)范疇。根據(jù)香農(nóng)信道容限公式C=Blog2(1＋P/BN0)(式中B為信道帶寬，N0為高斯白噪聲功率譜密度，P為信號(hào)功率)可得，增大通信容量有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一是通過(guò)增加信號(hào)功率P，二是增大傳輸帶寬。UWB技術(shù)就是通過(guò)后者來(lái)獲得非常高的傳輸速率。3.3.1UWB的定義從時(shí)域上講，超寬帶系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的通3.3.2UWB的實(shí)現(xiàn)方式UWB通信系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)方式：基帶脈沖方式和載波調(diào)制方式。1.脈沖無(wú)線電

脈沖無(wú)線電技術(shù)(ImpluseRadio，IR)是以占空比很低的沖激脈沖(寬度為納秒級(jí)的窄脈沖)作為信息載體的無(wú)線電技術(shù)。窄脈沖序列攜帶信息，直接通過(guò)天線傳輸，不需要對(duì)正弦載波進(jìn)行調(diào)制。這種傳輸方式在中低速應(yīng)用時(shí)具有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低、功耗小、抗多徑能力強(qiáng)、空間/時(shí)間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。從結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)復(fù)雜度、節(jié)電功耗方面考慮，脈沖無(wú)線電技術(shù)非常適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層設(shè)計(jì)。3.3.2UWB的實(shí)現(xiàn)方式UWB通信系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)方式：基3.3.2UWB的實(shí)現(xiàn)方式2.單載波方式

采用單載波方式的UWB通信系統(tǒng)通過(guò)載波調(diào)制，將信號(hào)搬移到合適的頻段進(jìn)行通信。單載波方案的基本思想是同時(shí)使用整個(gè)7500MHz可用頻帶。這里以Motorola公司向IEEE802.15.3a任務(wù)組提交的單載波DS-CDMAUWB方案為例，該方案有兩個(gè)可用頻段：低頻段3.1～5.15GHz和高頻段5.825～10.6GHz。UWB信號(hào)可以通過(guò)對(duì)載波的調(diào)制，在這兩個(gè)頻段之一傳輸，或在這兩個(gè)頻段同時(shí)傳輸。為了避免對(duì)美國(guó)非特許的國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施(UNII)頻段系統(tǒng)的干擾，兩個(gè)頻段之間的部分沒(méi)有利用。3.3.2UWB的實(shí)現(xiàn)方式2.單載波方式3.3.2UWB的實(shí)現(xiàn)方式3.多帶載波方式

多帶載波(MB-OFDM)方式將可用的頻段分為多個(gè)子帶，每個(gè)子帶的帶寬一般等于或稍大于500MHz。通信時(shí)，可以根據(jù)信息速率、系統(tǒng)功耗的要求以及其他系統(tǒng)共存的要求等，動(dòng)態(tài)地使用部分或全部子帶，通過(guò)同時(shí)發(fā)送多個(gè)不同頻帶的UWB信號(hào)來(lái)提高頻譜的利用率。3.3.2UWB的實(shí)現(xiàn)方式3.多帶載波方式3.3.3UWB的技術(shù)特點(diǎn)1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單2.高速的數(shù)據(jù)傳輸3.功耗低4.安全性高5.多徑分辨能力強(qiáng)6.定位精確7.工程簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜3.3.3UWB的技術(shù)特點(diǎn)1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單3.4射頻識(shí)別技術(shù)RFID（RadioFrequencyIDentification）是一種無(wú)線通信技術(shù)，可以通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。3.4射頻識(shí)別技術(shù)RFID（RadioFrequency3.4.1工作原理RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（PassiveTag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器（Reader）與電子標(biāo)簽（TAG）也就是所謂的應(yīng)答器（Transponder）及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無(wú)線電波能量給Transponder，用以驅(qū)動(dòng)Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。3.4.1工作原理RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽3.4.1工作原理RFID系統(tǒng)構(gòu)成TCP/IP802.11RS-485RS-232同軸電纜標(biāo)簽主機(jī)閱讀器天線3.4.1工作原理RFID系統(tǒng)構(gòu)成TCP/IP同軸電纜標(biāo)簽3.4.2RFID的優(yōu)勢(shì)射頻識(shí)別系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：1）讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無(wú)需光源，甚至可以透過(guò)外包裝來(lái)進(jìn)行。有效識(shí)別距離更大，采用自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽時(shí)，有效識(shí)別距離可達(dá)到30米以上；2）識(shí)別速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，解讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別；3）數(shù)據(jù)容量大：數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼（PDF417），最多也只能存儲(chǔ)2725個(gè)數(shù)字；若包含字母，存儲(chǔ)量則會(huì)更少；RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十K；4）使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣：其無(wú)線電通信方式，使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過(guò)印刷的條形碼；5）標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改：利用編程器可以向?qū)懭霐?shù)據(jù)，從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫(xiě)入時(shí)間相比打印條形碼更少；6）更好的安全性：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性；7）動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信：標(biāo)簽以與每秒50～100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就可以對(duì)其位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。3.4.2RFID的優(yōu)勢(shì)射頻識(shí)別系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面系統(tǒng)3.4.3接口協(xié)議1）空中接口

空中接口通信協(xié)議規(guī)范讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽之間信息交互，目的是為不同廠家生產(chǎn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通性。ISO/IEC制定五種頻段的空中接口協(xié)議。ISO/IEC18000-1信息技術(shù)：基于單品管理的射頻識(shí)別參考結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)定義ISO/IEC18000-2信息技術(shù)：基于單品管理的射頻識(shí)別－適用于中頻125～134KHz，規(guī)定在標(biāo)簽和讀寫(xiě)器之間通信的物理接口，讀寫(xiě)器應(yīng)具有與TypeA(FDX)和TypeB(HDX)標(biāo)簽通信的能力；規(guī)定協(xié)議和指令再加上多標(biāo)簽通信的防碰撞方法。ISO/IEC18000-3信息技術(shù)：基于單品管理的射頻識(shí)別－適用于高頻段13.56MHz，規(guī)定讀寫(xiě)器與標(biāo)簽之間的物理接口、協(xié)議和命令再加上防碰撞方法。3.4.3接口協(xié)議1）空中接口3.4.3接口協(xié)議1）空中接口

空中接口通信協(xié)議規(guī)范讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽之間信息交互，目的是為不同廠家生產(chǎn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通性。ISO/IEC制定五種頻段的空中接口協(xié)議。ISO/IEC18000-4信息技術(shù)：基于單品管理的射頻識(shí)別－適用于微波段2.45GHz，規(guī)定讀寫(xiě)器與標(biāo)簽之間的物理接口、協(xié)議和命令再加上防碰撞方法。ISO/IEC18000-6信息技術(shù)：基于單品管理的射頻識(shí)別－適用于超高頻段860～960MHz，規(guī)定讀寫(xiě)器與標(biāo)簽之間的物理接口、協(xié)議和命令再加上防碰撞方法。ISO/IEC18000-7適用于超高頻段433.92MHz，屬于有源電子標(biāo)簽。規(guī)定讀寫(xiě)器與標(biāo)簽之間的物理接口、協(xié)議和命令再加上防碰撞方法。有源標(biāo)簽識(shí)讀范圍大，適用于大型固定資產(chǎn)的跟蹤。3.4.3接口協(xié)議1）空中接口3.4.3接口協(xié)議2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) RFID數(shù)據(jù)協(xié)議的應(yīng)用接口基于ASN.1，它提供一套獨(dú)立于應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言，也獨(dú)立于標(biāo)簽讀寫(xiě)器與標(biāo)簽驅(qū)動(dòng)之間的命令結(jié)構(gòu)。ISO/IEC15961規(guī)定讀寫(xiě)器與應(yīng)用程序之間的接口，側(cè)重于應(yīng)用命令與數(shù)據(jù)協(xié)議加工器交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方式，這樣應(yīng)用程序可以完成對(duì)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀取、寫(xiě)入、修改、刪除等操作功能。該協(xié)議也定義錯(cuò)誤響應(yīng)消息。ISO/IEC15962規(guī)定數(shù)據(jù)的編碼、壓縮、邏輯內(nèi)存映射格式，再加上如何將電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用程序有意義的方式。ISO/IEC24753擴(kuò)展ISO/IEC15962數(shù)據(jù)處理能力，適用于具有輔助電源和傳感器功能的電子標(biāo)簽。ISO/IEC15963規(guī)定電子標(biāo)簽唯一標(biāo)識(shí)的編碼標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)兼容ISO/IEC7816-6、ISO/TS14816、EAN.UCC標(biāo)準(zhǔn)編碼體系、INCITS256再加上保留對(duì)未來(lái)擴(kuò)展。3.4.3接口協(xié)議2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)3.4.3接口協(xié)議3）實(shí)時(shí)定位 RFID標(biāo)簽可以解決短距離尤其是室內(nèi)物體的定位，可以彌補(bǔ)GPS等定位系統(tǒng)只能適用于室外大范圍的不足。GPS定位、手機(jī)定位再加上RFID短距離定位手段與無(wú)線通信手段一起可以實(shí)現(xiàn)物品位置的全程跟蹤與監(jiān)視。正在制訂的標(biāo)準(zhǔn)有：ISO/IEC24730－1應(yīng)用編程接口API，它規(guī)范RTLS服務(wù)功能再加上訪問(wèn)方法，目的是應(yīng)用程序可以方便地訪問(wèn)RTLS系統(tǒng)，它獨(dú)立于RTLS的低層空中接口協(xié)議。ISO/IEC24730－2適用于2450MHz的RTLS空中接口協(xié)議。它規(guī)范一個(gè)網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用RTLS發(fā)射機(jī)發(fā)射無(wú)線電信標(biāo)，接收機(jī)根據(jù)收到的幾個(gè)信標(biāo)信號(hào)解算位置。發(fā)射機(jī)的許多參數(shù)可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)配置。ISO/IEC24730－3適用于433MH的RTLS空中接口協(xié)議。內(nèi)容與第2部分類似。3.4.3接口協(xié)議3）實(shí)時(shí)定位3.4.3接口協(xié)議4）基本架構(gòu) 2006年ISO/IEC開(kāi)始重視RFID應(yīng)用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，將ISO/IEC24752調(diào)整為6個(gè)部分并重新命名為ISO/IEC24791。制定該標(biāo)準(zhǔn)的目的是對(duì)RFID應(yīng)用系統(tǒng)提供一種框架，并規(guī)范數(shù)據(jù)安全和多種接口，便于RFID系統(tǒng)之間的信息共享；使得應(yīng)用程序不再關(guān)心多種設(shè)備和不同類型設(shè)備之間的差異，便于應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)；能夠支持設(shè)備的分布式協(xié)調(diào)控制和集中管理等功能，優(yōu)化密集讀寫(xiě)器組網(wǎng)的性能。該標(biāo)準(zhǔn)主要目的是解決讀寫(xiě)器之間再加上應(yīng)用程序之間共享數(shù)據(jù)信息，隨著RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用RFID數(shù)據(jù)信息的共享越來(lái)越重要。3.4.3接口協(xié)議4）基本架構(gòu)3.4.4工作頻率1）低頻

該頻率主要是通過(guò)電感耦合的方式進(jìn)行工作，也就是在讀寫(xiě)器線圈和感應(yīng)器線圈間存在著變壓器耦合作用。通過(guò)讀寫(xiě)器交變場(chǎng)的作用在感應(yīng)器天線中感應(yīng)的電壓被整流，可作供電電壓使用。特性：1．工作在低頻的感應(yīng)器的一般工作頻率從120KHz到134KHz,TI的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長(zhǎng)大約為2500m.2．除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過(guò)任意材料的物品而不降低它的讀取距離。3．工作在低頻的讀寫(xiě)器在全球沒(méi)有任何特殊的許可限制。4．低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式就是價(jià)格太貴，但是有10年以上的使用壽命。5．雖然該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫(xiě)區(qū)域。6．相對(duì)于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。7．感應(yīng)器的價(jià)格相對(duì)與其他頻段來(lái)說(shuō)要貴。3.4.4工作頻率1）低頻3.4.4工作頻率1）低頻主要應(yīng)用：1．畜牧業(yè)的管理系統(tǒng)。2．汽車防盜和無(wú)鑰匙開(kāi)門(mén)系統(tǒng)的應(yīng)用。3．馬拉松賽跑系統(tǒng)的應(yīng)用。4．自動(dòng)停車場(chǎng)收費(fèi)和車輛管理系統(tǒng)。5．自動(dòng)加油系統(tǒng)的應(yīng)用。6．酒店門(mén)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用。7．門(mén)禁和安全管理系統(tǒng)。符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的：ISO11784RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－編碼結(jié)構(gòu)。ISO11785RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－技術(shù)理論。ISO14223-1RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－空氣接口。ISO14223-2RFID畜牧業(yè)的應(yīng)用－協(xié)議定義。ISO18000-2定義低頻的物理層、防沖撞和通訊協(xié)議。DIN30745主要是歐洲對(duì)垃圾管理應(yīng)用定義的標(biāo)準(zhǔn)。3.4.4工作頻率1）低頻3.4.4工作頻率2）高頻

在該頻率的感應(yīng)器不再需要線圈進(jìn)行繞制，可以通過(guò)腐蝕或者印刷的方式制作天線。感應(yīng)器一般通過(guò)負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作。

在13.56MHz頻段中主要有ISO14443和ISO15693兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)組成： ISO14443俗稱Mifare1系列產(chǎn)品，識(shí)別距離近但價(jià)格低保密性好，常作為公交卡、門(mén)禁卡來(lái)使用。 ISO15693的最大優(yōu)點(diǎn)在于他的識(shí)別效率，通過(guò)較大功率的閱讀器可將識(shí)別距離擴(kuò)展至1.5米以上，由于波長(zhǎng)的穿透性好在處理密集標(biāo)簽時(shí)有優(yōu)于超高頻的讀取效果。3.4.4工作頻率2）高頻3.4.4工作頻率2）高頻特性：1．工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長(zhǎng)大概為22m。2．除了金屬材料外，該頻率的波長(zhǎng)可以穿過(guò)大多數(shù)的材料，但是往往會(huì)降低讀取距離。標(biāo)簽需要離開(kāi)金屬4mm以上距離，其抗金屬效果在幾個(gè)頻段中較為優(yōu)良。3．該頻段在全球都得到認(rèn)可并沒(méi)有特殊的限制。4．感應(yīng)器一般以電子標(biāo)簽的形式。5．雖然該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫(xiě)區(qū)域。6．該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽。7．可以把某些數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入標(biāo)簽中。8．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價(jià)格不是很貴。3.4.4工作頻率2）高頻3.4.4工作頻率2）高頻主要應(yīng)用：1．圖書(shū)管理系統(tǒng)的應(yīng)用2．瓦斯鋼瓶的管理應(yīng)用3．服裝生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用4．三表預(yù)收費(fèi)系統(tǒng)5．酒店門(mén)鎖的管理和應(yīng)用6．大型會(huì)議人員通道系統(tǒng)7．固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng)8．醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用9．智能貨架的管理10．珠寶盤(pán)點(diǎn)管理。3.4.4工作頻率2）高頻3.4.4工作頻率2）高頻符合的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：ISO/IEC14443近耦合IC卡，最大的讀取距離為10cm.ISO/IEC15693疏耦合IC卡，最大的讀取距離為1m.ISO/IEC18000-3該標(biāo)準(zhǔn)定義了13.56MHz系統(tǒng)的物理層，防沖撞