1、 短距无线通信技术短距无线通信技术 远程移动通信技术（M2M）通信技术Click to add title in here 123第六章第六章 无线无线通信技术通信技术 1 短距无线通信技术 典型的有蓝牙（典型的有蓝牙（802.15.1协议）、紫蜂协议）、紫蜂ZigBee（802.15.4协议）、红外、协议）、红外、WiFi、近场无线通、近场无线通信信NFC等。等。无线传输频段比较无线传输频段比较 1.1蓝牙技术（Bluetooth）蓝牙技术是一种支持设备短距离通信（一般蓝牙技术是一种支持设备短距离通信（一般10m内）内）的技术。能在包括移动电话、的技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔
2、记、无线耳机、笔记本电脑、车载电话及相关外设等众多设备之间进行无本电脑、车载电话及相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。线信息交换。利用利用“蓝牙蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，备之间的通信，摆脱连接线缆的束缚摆脱连接线缆的束缚，也能够成功地，也能够成功地简化设备与因特网简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。1.1蓝牙技术（Bluetooth）蓝牙技术使用高速跳频和时分多址等先进技术，蓝牙技术使用高速跳频和时分多址等先进
3、技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备呈网状在近距离内最廉价地将几台数字化设备呈网状链接起来。链接起来。蓝牙技术采用分散式网络结构，支持点对点及蓝牙技术采用分散式网络结构，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双。采用时分双工传输方案实现全双工传输。工传输。1.1蓝牙技术（Bluetooth）1.蓝牙技术的起源蓝牙技术的起源 1998年年5月，爱立信、诺基亚、东芝、月，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特和英特尔公司等五家著
4、名厂商，在联合开展短程无线通信尔公司等五家著名厂商，在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术，其宗旨是提技术的标准化活动时提出了蓝牙技术，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。蓝牙的名字来源于蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王世纪丹麦国王Harald Blatand-英译为英译为Harold Bluetooth(因为他十分喜欢吃蓝梅因为他十分喜欢吃蓝梅,所以牙齿每天都带着蓝色所以牙齿每天都带着蓝色)。他将当时的瑞典、芬他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，
5、含有将四分五裂的局面统一起来的意思。术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。1.1蓝牙技术（Bluetooth）2.蓝牙技术的应用蓝牙技术的应用 蓝牙技术可以应用于日常生活的各个方面，例蓝牙技术可以应用于日常生活的各个方面，例如，引入蓝牙技术，就可以去掉移动电话与膝如，引入蓝牙技术，就可以去掉移动电话与膝上型电脑之间的令人讨厌的连接电缆而而通过上型电脑之间的令人讨厌的连接电缆而而通过无线使其建立通信。无线使其建立通信。打印机、打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分
6、。为蓝牙系统的一部分。1.1蓝牙技术（Bluetooth）3.蓝牙技术的规范及特点蓝牙技术的规范及特点 蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。其程序写在一个其程序写在一个9 x 9 mm的微芯片中。蓝牙工作的微芯片中。蓝牙工作在全球通用的在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学）即工业、科学、医学）频段。频段。1.1蓝牙技术（Bluetooth）蓝牙的标准是蓝牙的标准是I
7、EEE802.15，工作在，工作在2.4GHz 频带，频带，带宽为带宽为1Mb/s。以时分方式进行全双工通信，其基带协议是电路以时分方式进行全双工通信，其基带协议是电路交换和分组交换的组合。交换和分组交换的组合。一个跳频频率发送一个同步分组，每个分组占用一个跳频频率发送一个同步分组，每个分组占用一个时隙，使用扩频技术也可扩展到一个时隙，使用扩频技术也可扩展到5个时隙。个时隙。1.1蓝牙技术（Bluetooth）同时，蓝牙技术支持同时，蓝牙技术支持1个异步数据通道或个异步数据通道或3个并个并发的同步话音通道，或发的同步话音通道，或1个同时传送异步数据个同时传送异步数据和同步话音的通道。和同步话音
8、的通道。每一个话音通道支持每一个话音通道支持64kb/s的同步话音；异步的同步话音；异步通道支持最大速率为通道支持最大速率为721kb/s，反向应答速率，反向应答速率为为57.6 kb/s的非对称连接，或者是的非对称连接，或者是432.6 kb/s的对称连接。的对称连接。1.1蓝牙技术（Bluetooth）依据发射输出电平功率不同，蓝牙传输有依据发射输出电平功率不同，蓝牙传输有3 种种距离等级距离等级：Class1 为为100m 左右；左右；Class2 约为约为10m；Class3 约为约为2-3m。一。一般情况下，其正常的工作范围是般情况下，其正常的工作范围是10m 半径之内。半径之内。在
9、此范围内，可进行多台设备间的互联。在此范围内，可进行多台设备间的互联。1.1蓝牙技术（Bluetooth）4.蓝牙匹配规则蓝牙匹配规则 两个蓝牙设备在进行通讯前，必须将其匹配在两个蓝牙设备在进行通讯前，必须将其匹配在一起，以保证其中一个设备发出的数据信息只一起，以保证其中一个设备发出的数据信息只会被经过允许的另一个设备所接受。会被经过允许的另一个设备所接受。蓝牙技术将设备分为两种：主设备和从设备。蓝牙技术将设备分为两种：主设备和从设备。1.1蓝牙技术（Bluetooth）蓝牙主设备蓝牙主设备：主设备一般具有输入端。在进行蓝牙匹配操作主设备一般具有输入端。在进行蓝牙匹配操作时，用户通过输入端可输
10、入随机的匹配密码来时，用户通过输入端可输入随机的匹配密码来将两个设备匹配。将两个设备匹配。蓝牙手机、安装有蓝牙模块的蓝牙手机、安装有蓝牙模块的PC等都是主设等都是主设备。（例如：蓝牙手机和蓝牙备。（例如：蓝牙手机和蓝牙PC进行匹配时，进行匹配时，用户可在蓝牙手机上任意输入一组数字，然后用户可在蓝牙手机上任意输入一组数字，然后在蓝牙在蓝牙PC上输入相同的一组数字，来完成这上输入相同的一组数字，来完成这两个设备之间的匹配。）两个设备之间的匹配。）1.1蓝牙技术（Bluetooth）蓝牙从设备蓝牙从设备：从设备一般不具备输入端。因此从设备在出厂从设备一般不具备输入端。因此从设备在出厂时，在其蓝牙芯片
11、中，固化有一个时，在其蓝牙芯片中，固化有一个4位或位或6位数位数字的匹配密码。蓝牙耳机、字的匹配密码。蓝牙耳机、UD数码笔等都是数码笔等都是从设备。从设备。（例如：蓝牙（例如：蓝牙PC与与UD数码笔匹配时，用户将数码笔匹配时，用户将UD笔上的蓝牙匹配密码正确的输入到蓝牙笔上的蓝牙匹配密码正确的输入到蓝牙PC上，完成上，完成UD笔与蓝牙笔与蓝牙PC之间的匹配。）之间的匹配。）1.1蓝牙技术（Bluetooth）主设备与主设备之间、主设备与从设备之间，是主设备与主设备之间、主设备与从设备之间，是可以互相匹配在一起的；而从设备与从设备是无法可以互相匹配在一起的；而从设备与从设备是无法匹配的。匹配的。
12、例如：蓝牙例如：蓝牙PC与蓝牙手机可以匹配在一起；蓝牙与蓝牙手机可以匹配在一起；蓝牙PC也可以与也可以与UD笔匹配在一起；而笔匹配在一起；而UD笔与笔与UD笔之笔之间是不能匹配的。间是不能匹配的。一个主设备，可匹配一个或多个其他设备。例如：一个主设备，可匹配一个或多个其他设备。例如：一部蓝牙手机，一般只能匹配一部蓝牙手机，一般只能匹配7个蓝牙设备。而一个蓝牙设备。而一台蓝牙台蓝牙PC，可匹配十多个或数十个蓝牙设备。，可匹配十多个或数十个蓝牙设备。在同一时间，蓝牙设备之间仅支持点对点通讯。在同一时间，蓝牙设备之间仅支持点对点通讯。1.2 紫蜂技术（ZigBee）ZigBee技术是一种近距离、低复
13、杂度、低功技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。的应用。1.2 紫蜂技术（ZigBee）ZigBee采用采用DSSS技术调制发射，用于多个无技术调制发射，用于多个无线传感器组成网状网络，是一种短距离、低速线传感器组成网状网络，是一种短距离、低速率低功耗的无线网络传输技术，率低功耗的
14、无线网络传输技术，采用采用DSSS技术调制发射，用于多个无线传感技术调制发射，用于多个无线传感器组成网状网络，新一代的无线传感器网络将器组成网状网络，新一代的无线传感器网络将采用采用802.15.4(ZigBee)协议。协议。1.2 紫蜂技术（ZigBee）1.紫蜂技术（紫蜂技术（ZigBee）简介）简介 ZigBee这个名字来源于蜂群的通信方式：蜜蜂之这个名字来源于蜂群的通信方式：蜜蜂之间通过跳间通过跳Zigzag形状的舞蹈来交互消息，以便共形状的舞蹈来交互消息，以便共享食物源的方向、位置和距离等信息。借此意义享食物源的方向、位置和距离等信息。借此意义Zigbee作为新一代无线通讯技术的命名
15、。作为新一代无线通讯技术的命名。紫蜂网络节点模块紫蜂网络节点模块 1.2 紫蜂技术（ZigBee）紫蜂是一种高可靠的无线数传网络，类似于紫蜂是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和和GSM网络。网络。ZigBee数传模块类似于移动数传模块类似于移动网络基站。网络基站。通讯距离从标准的通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且到几百米、几公里，并且支持无限扩展。支持无限扩展。ZigBee是一个由可多到是一个由可多到65000个无线数传模块组个无线数传模块组成的一个无线网络平台，在整个网络范围内，每成的一个无线网络平台，在整个网络范围内，每一个网络模块之间可以相互通信，每个网络节点一个网络模
16、块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的间的距离可以从标准的75m无限扩展。无限扩展。1.2 紫蜂技术（ZigBee）与移动通信的与移动通信的CDMA网或网或GSM网不同的是，紫网不同的是，紫蜂网络主要是为工业现场自动化控制数据传输蜂网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个紫蜂网络紫蜂网络“基站基站”
17、却不到却不到1000元人民币。元人民币。1.2 紫蜂技术（ZigBee）2.技术特点技术特点 紫蜂是一种无线连接紫蜂是一种无线连接,可工作在可工作在2.4GHz(全球流全球流行行)、868MHz(欧洲流行欧洲流行)和和915 MHz(美国流美国流行行)3个频段上个频段上,分别具有最高分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和和40kbit/s的传输速率的传输速率,它的传输距离在它的传输距离在10-75m的范围内的范围内,但可以继续但可以继续增加。增加。1.2 紫蜂技术（ZigBee）作为一种无线通信技术作为一种无线通信技术,紫蜂具有如下特点紫蜂具有如下特点:(1)低功耗低功耗 (2)成
18、本低成本低 (3)时延短时延短 (4)网络容量大网络容量大 (5)可靠可靠 (6)安全安全 1.2 紫蜂技术（ZigBee）3.应用领域应用领域 家庭和建筑物的自动化控制：照明、空调、窗家庭和建筑物的自动化控制：照明、空调、窗帘等家具设备的远程控制；帘等家具设备的远程控制；消费性电子设备：电视、消费性电子设备：电视、DVD、CD机等电器机等电器的远程遥控。的远程遥控。PC外设：无线键盘、鼠标、游戏操纵杆等；外设：无线键盘、鼠标、游戏操纵杆等；工业控制：使数据的自动采集、分析和处理变工业控制：使数据的自动采集、分析和处理变得更加容易；得更加容易；医疗设备控制：医疗传感器、病人的紧急呼叫医疗设备控
19、制：医疗传感器、病人的紧急呼叫按钮等；按钮等；交互式玩具。交互式玩具。1.2 紫蜂技术（ZigBee）4.紫蜂（紫蜂（ZigBee）联盟）联盟 ZigBee联盟成立于联盟成立于2002年年8月，由英国月，由英国Invensys 公司、日本三菱电气公司、美国摩托公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。和开发商的加入。联盟是一个高速成长的非盈利业界组织。联盟联盟是一个高速成长的非盈利业界组织。联盟制定了基于制定了基于IEEE802.
20、15.4，具有高可靠、高性，具有高可靠、高性价比、低功耗的网络应用规格。价比、低功耗的网络应用规格。1.2 紫蜂技术（ZigBee）5.ZigBee协议栈协议栈 ZigBee协议栈结构是基于标准协议栈结构是基于标准OSI七层模型七层模型的，包括高层应用规范、应用汇聚层、网络层、的，包括高层应用规范、应用汇聚层、网络层、媒体接入层和物理层。媒体接入层和物理层。ZigBee协议栈协议栈 1.2 紫蜂技术（ZigBee）IEEE 802.15.4定义了两个物理层标准，分别是定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和物理层和868/915MHz物理层。两者均基物理层。两者均基于直接序列扩频（于直
21、接序列扩频（DSSS）技术。）技术。868MHz只有一个信道，传输速率为只有一个信道，传输速率为20kb/s；902MHz928MHZ频段有频段有10个信道，信道间隔为个信道，信道间隔为2MHz，传输速率为，传输速率为40kb/s。以上这两个频段都采。以上这两个频段都采用用BPSK调制。调制。2.4GHz2.4835 GHz频段有频段有16个信道，信道间个信道，信道间隔为隔为5MHz，能够提供，能够提供250kb/s的传输速率，采用的传输速率，采用O-QPSK调制。调制。1.2 紫蜂技术（ZigBee）为了提高传输数据的可靠性，为了提高传输数据的可靠性，IEEE 802.15.4定定义的媒体接
22、入控制（义的媒体接入控制（MAC）层采用了）层采用了CSMA-CA和时隙和时隙CSMA-CA信道接入方式和完全握手信道接入方式和完全握手协议。协议。应用汇聚层主要负责把不同的应用映射到应用汇聚层主要负责把不同的应用映射到ZigBee网络上，主要包括安全与鉴权、多个业网络上，主要包括安全与鉴权、多个业务数据流的会聚、设备发现和业务发现。务数据流的会聚、设备发现和业务发现。1.2 紫蜂技术（ZigBee）6.ZigBee网络的拓扑结构网络的拓扑结构 ZigBee网络的拓扑结构主要有三种，星型网、网络的拓扑结构主要有三种，星型网、网状（网状（mesh）网和混合网。）网和混合网。星型网是由一个星型网是
23、由一个PAN协调点和一个或多个终端节协调点和一个或多个终端节点组成的。点组成的。PAN协调点必须是协调点必须是FFD，它负责发起建立和管理，它负责发起建立和管理整个网络，其它的节点（终端节点）一般为整个网络，其它的节点（终端节点）一般为RFD，分布在分布在PAN协调点的覆盖范围内，直接与协调点的覆盖范围内，直接与PAN协协调点进行通信。调点进行通信。星型网通常用于节点数量较少的场合。星型网通常用于节点数量较少的场合。1.2 紫蜂技术（ZigBee）网状（网状（Mesh）网一般是由若干个）网一般是由若干个FFD连接在一起连接在一起形成，它们之间是完全的对等通信，每个节点都可形成，它们之间是完全的
24、对等通信，每个节点都可以与它的无线通信范围内的其它节点通信。以与它的无线通信范围内的其它节点通信。Mesh网中，一般将发起建立网络的网中，一般将发起建立网络的FFD节点作为节点作为PAN协调点。协调点。Mesh网是一种高可靠性网络，具有网是一种高可靠性网络，具有“自恢复自恢复”能能力，它可为传输的数据包提供多条路径，一旦一条力，它可为传输的数据包提供多条路径，一旦一条路径出现故障，则存在另一条或多条路径可供选择。路径出现故障，则存在另一条或多条路径可供选择。1.2 紫蜂技术（ZigBee）ZigBee网络的拓扑结构网络的拓扑结构 1.2 紫蜂技术（ZigBee）Mesh网可以通过网可以通过FF
25、D扩展网络，组成扩展网络，组成Mesh网与星型网构成的混合网。网与星型网构成的混合网。混合网中，终端节点采集的信息首先传到同一混合网中，终端节点采集的信息首先传到同一子网内的协调点，再通过网关节点上传到上一子网内的协调点，再通过网关节点上传到上一层网络的层网络的PAN协调点。协调点。混合网都适用于覆盖范围较大的网络。混合网都适用于覆盖范围较大的网络。1.2 紫蜂技术（ZigBee）7.ZigBee网络配置网络配置 低数据速率的低数据速率的WPAN中包括两种无线设备：全功中包括两种无线设备：全功能设备（能设备（FFD）和精简功能设备（）和精简功能设备（RFD）。）。其中，其中，FFD可以和可以和
26、FFD、RFD通信，而通信，而RFD只能只能和和FFD通信，通信，RFD之间是无法通信的。之间是无法通信的。RFD的应用相对简单，例如在传感器网络中，它的应用相对简单，例如在传感器网络中，它们只负责将采集的数据信息发送给它的协调点，们只负责将采集的数据信息发送给它的协调点，并不具备数据转发、路由发现和路由维护等功能。并不具备数据转发、路由发现和路由维护等功能。RFD占用资源少，需要的存储容量也小，成本比占用资源少，需要的存储容量也小，成本比较低。较低。1.2 紫蜂技术（ZigBee）在一个在一个ZigBee网络中，至少存在一个网络中，至少存在一个FFD充当整个网充当整个网络的协调点，即络的协调
27、点，即PAN协调点。通常，协调点。通常，PAN协调点是一协调点是一个特殊的个特殊的FFD，它具有较强大的功能，是整个网络的，它具有较强大的功能，是整个网络的主要控制者，它负责建立新的网络、发送网络信标、主要控制者，它负责建立新的网络、发送网络信标、管理网络中的节点以及存储网络信息等。管理网络中的节点以及存储网络信息等。FFD和和RFD都可以作为终端节点加入都可以作为终端节点加入ZigBee网络。网络。1.2 紫蜂技术（ZigBee）此外，普通此外，普通FFD也可以在它的个人操作空间也可以在它的个人操作空间（POS）中充当协调点，但它仍然受）中充当协调点，但它仍然受PAN协调协调点的控制。点的控
28、制。ZigBee中每个协调点最多可连接中每个协调点最多可连接255个节点，个节点，一个一个ZigBee网络最多可容纳网络最多可容纳65535个节点。个节点。1.2 紫蜂技术（ZigBee）9.ZigBee组网技术组网技术 当当ZigBee PAN协调点希望建立一个新网络时，协调点希望建立一个新网络时，首先扫描信道，寻找网络中的一个空闲信道来首先扫描信道，寻找网络中的一个空闲信道来建立新的网络。建立新的网络。如果找到了合适的信道，如果找到了合适的信道，ZigBee协调点会为协调点会为新网络选择一个新网络选择一个PAN标识符（标识符（PAN标识符必须标识符必须在信道中是唯一的）。一旦选定了在信道中
29、是唯一的）。一旦选定了PAN标识符，标识符，就说明已经建立了网络。就说明已经建立了网络。1.2 紫蜂技术（ZigBee）另外，这个另外，这个ZigBee协调点还会为自己选择一个协调点还会为自己选择一个16bit网络地址。网络地址。ZigBee网络中的所有节点都有一个网络中的所有节点都有一个64 bit IEEE扩展地址和一个扩展地址和一个16 bit网络地址，其中，网络地址，其中，16bit的网络地址在整个网络中是唯一的，也就是的网络地址在整个网络中是唯一的，也就是802.15.4中的中的MAC短地址。短地址。1.2 紫蜂技术（ZigBee）ZigBee协调点选定了网络地址后，就开始接协调点选
30、定了网络地址后，就开始接受新的节点加入其网络。受新的节点加入其网络。当一个节点希望加入该网络时，它首先会通过当一个节点希望加入该网络时，它首先会通过信道扫描来搜索它周围存在的网络，如果找到信道扫描来搜索它周围存在的网络，如果找到了一个网络，它就会进行关联过程加入网络，了一个网络，它就会进行关联过程加入网络，只有具备路由功能的节点可以允许别的节点通只有具备路由功能的节点可以允许别的节点通过它关联网络。过它关联网络。1.2 紫蜂技术（ZigBee）ZigBee协调点选定了网络地址后，就开始接受新的节协调点选定了网络地址后，就开始接受新的节点加入其网络。当一个节点希望加入该网络时，它首先点加入其网络
31、。当一个节点希望加入该网络时，它首先会通过信道扫描来搜索它周围存在的网络，如果找到了会通过信道扫描来搜索它周围存在的网络，如果找到了一个网络，它就会进行关联过程加入网络，只有具备路一个网络，它就会进行关联过程加入网络，只有具备路由功能的节点可以允许别的节点通过它关联网络。由功能的节点可以允许别的节点通过它关联网络。如果网络中的一个节点与网络失去联系后想要重新加入如果网络中的一个节点与网络失去联系后想要重新加入网络，它可以进行孤立通知过程重新加入网络。网络，它可以进行孤立通知过程重新加入网络。网络中每个具备路由器功能的节点都维护一个路由表和网络中每个具备路由器功能的节点都维护一个路由表和一个路由
32、发现表，它可以参与数据节点来扩展网络。一个路由发现表，它可以参与数据节点来扩展网络。1.2 紫蜂技术（ZigBee）ZigBee网络中传输的数据可分为三类：网络中传输的数据可分为三类：周期性数据，例如传感器网中传输的数据，周期性数据，例如传感器网中传输的数据，这一类数据的传输速率根据不同的应用而确定；这一类数据的传输速率根据不同的应用而确定；间歇性数据，例如电灯开关传输的数据，这间歇性数据，例如电灯开关传输的数据，这一类数据的传输速率根据应用或者外部激励而一类数据的传输速率根据应用或者外部激励而确定；确定；反复性的、反应时间低的数据，例如无线鼠反复性的、反应时间低的数据，例如无线鼠标传输的数据
33、，这一类数据的传输速率是根据标传输的数据，这一类数据的传输速率是根据时隙分配而确定的。时隙分配而确定的。1.2 紫蜂技术（ZigBee）为了降低为了降低ZigBee节点的平均功耗，节点的平均功耗，ZigBee节点有节点有激活和睡眠两种状态，只有当两个节点都处于激活激活和睡眠两种状态，只有当两个节点都处于激活状态才能完成数据的传输。状态才能完成数据的传输。在有信标的网络中，在有信标的网络中，ZigBee协调点通过定期地广协调点通过定期地广播信标为网络中的节点提供同步；播信标为网络中的节点提供同步；在无信标的网络中，终端节点定期睡眠，定期醒来，在无信标的网络中，终端节点定期睡眠，定期醒来，除终端节
34、点以外的节点要保证始终处于激活状态，除终端节点以外的节点要保证始终处于激活状态，终端节点醒来后会主动询问它的协调点是否有数据终端节点醒来后会主动询问它的协调点是否有数据要发送给它。要发送给它。1.3 红外通信技术1.红外通讯技术简介红外通讯技术简介 红外通讯技术使用一种点对点的数据传输协议，红外通讯技术使用一种点对点的数据传输协议，是传统的设备之间连接线缆的替代。是传统的设备之间连接线缆的替代。它的通讯距离一般在它的通讯距离一般在0到到1米之间，传输速率最米之间，传输速率最快可达快可达16Mbps，通讯介质为波长为，通讯介质为波长为900纳米纳米左右的近红外线。左右的近红外线。1.3 红外通信
35、技术 它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，通过数据电脉冲和红外光脉冲之线连接技术，通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。间的相互转换实现无线的数据收发。小角度（小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强；线数据传输，保密性强；传输速率较高，目前传输速率较高，目前4M速率的速率的FIR技术已被广技术已被广泛使用，泛使用，16M速率的速率的VFIR技术已经发布。技术已经发布。1.3 红外通信技术2.IrDA红外通讯标准红外通讯标准 IrDA是红外数据组织（是红外数据组织（In
36、frared Data Association）的简称，的简称，IrDA红外连接技术就是由该组织提出的。红外连接技术就是由该组织提出的。在红外通讯技术发展早期，存在好几个红外通讯标准，在红外通讯技术发展早期，存在好几个红外通讯标准，不同标准之间的红外设备不能进行红外通讯。不同标准之间的红外设备不能进行红外通讯。为了使各种红外设备能够互联互通，为了使各种红外设备能够互联互通，1993年，由二十年，由二十多个大厂商发起成立了红外数据协会多个大厂商发起成立了红外数据协会(IrDA)，统一了，统一了红外通讯的标准，这就是目前被广泛使用的红外通讯的标准，这就是目前被广泛使用的IrDA红外红外数据通讯协议
37、及规范。数据通讯协议及规范。1.3 红外通信技术IrDA的主要优点是无需申请频率的使用权，因而的主要优点是无需申请频率的使用权，因而红外通信成本低廉。并且还具有移动通信所需的体红外通信成本低廉。并且还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点。此外，积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点。此外，红外线发射角度较小，传输上安全性高。红外线发射角度较小，传输上安全性高。IrDA的不足在于它是一种视距传输，两个相互通的不足在于它是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其它物体阻隔，信的设备之间必须对准，中间不能被其它物体阻隔，因而该技术只能用于因而该技术只能用于2台
38、台(非多台非多台)设备之间的连接。设备之间的连接。而蓝牙就没有此限制，且不受墙壁的阻隔。而蓝牙就没有此限制，且不受墙壁的阻隔。1.4 WiFi技术 1.概念概念P44 WiFi是一种可以将个人电脑、手持设备（如是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端，以无线方式互相连接的技术。手机）等终端，以无线方式互相连接的技术。它是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围它是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。内支持互联网接入的无线电信号。它可以帮助用户访问电子邮件、它可以帮助用户访问电子邮件、Web和流式媒体。和流式媒体。它为用户提供了无线的宽带互联网访问
39、。它为用户提供了无线的宽带互联网访问。1.4 WiFi技术 1.概念概念P45 它是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷它是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。的途径。WiFi无线网络是由无线网络是由AP(Access Point)和无线网卡组成和无线网卡组成的无线网络。的无线网络。在开放性区域，通讯距离可达在开放性区域，通讯距离可达305米；米；在封闭性区域，通讯距离为在封闭性区域，通讯距离为76米到米到122米，米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。WiFi以其自身诸多优点，受到人们推崇。以其自身诸多优点，受到人们推
40、崇。1.4 WiFi技术 2.WiFi网络结构和原理网络结构和原理P46WiFi的基本网络结构包括物理层、介质访问接的基本网络结构包括物理层、介质访问接入控制层入控制层(MAC层层)及逻辑链路控制层及逻辑链路控制层(LLC层层)。1.4 WiFi技术 2.WiFi网络结构和原理网络结构和原理P47WiFiWiFi网络的网络的构成：构成：1)1)站点站点(Station)(Station)。2)2)基本服务单元基本服务单元BSS(Basic Service Set)BSS(Basic Service Set)。3)3)分配系统分配系统DS(Distribution System)DS(Distr
41、ibution System)。4)4)接入点接入点AP(Access Point)AP(Access Point)。5)5)扩展服务单元扩展服务单元ESS(Extended Service Set)ESS(Extended Service Set)。6)6)门桥门桥(Portal)(Portal)。1.4 WiFi技术 2.WiFi网络结构和原理网络结构和原理P48WiFi网络的组成部分网络的组成部分1.4 WiFi技术 3.WiFi技术的特点技术的特点P49优点优点（1）无线电波的覆盖范围广）无线电波的覆盖范围广（2）速度快，可靠性高）速度快，可靠性高（3）无需布线）无需布线（4）健康安全
42、）健康安全1.4 WiFi技术 4.WiFi技术的应用技术的应用P50WiFi在掌上设备上应用越来越广泛，而智能手机在掌上设备上应用越来越广泛，而智能手机就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技术不同，术不同，WiFi具有更大的覆盖范围和更高的传输具有更大的覆盖范围和更高的传输速率，因此速率，因此WiFi手机成为了目前移动通信业界的手机成为了目前移动通信业界的时尚潮流。时尚潮流。1.5 超宽带（UWB）技术 1.概念概念P511993年，美国南加州大学通信科学研究所的年，美国南加州大学通信科学研究所的R.A.Scholtz 在国际军事通信会议在国际军
43、事通信会议(MILCOM93)发表论文，论证了采用冲激脉冲进行跳时调制的发表论文，论证了采用冲激脉冲进行跳时调制的多址技术，从而开辟了将冲激脉冲作为无线电通多址技术，从而开辟了将冲激脉冲作为无线电通信信息载体的新途径。信信息载体的新途径。1.5 超宽带（UWB）技术 1.概念概念P52。1.5 超宽带（UWB）技术 1.概念概念P53。信号带宽信号带宽/中心频率中心频率窄带窄带1%宽带宽带%125%超宽带（超宽带（UWB）25%（或带宽500MHz）1.5 超宽带（UWB）技术 2.UWB技术原理技术原理P54典型高斯单周期脉冲的时域和频域。1.5 超宽带（UWB）技术 2.UWB技术原理技术
44、原理P55周期性重复的单周期脉冲序列的时、频域特性。1.5 超宽带（UWB）技术 2.UWB技术原理技术原理P56PPM调制的示意图1.5 超宽带（UWB）技术 2.UWB技术原理技术原理P57伪随机时间调制编码后的脉冲序列1.5 超宽带（UWB）技术 3.UWB调制方式调制方式P58为了降低单个脉冲的幅度，提高系统的抗干扰性，为了降低单个脉冲的幅度，提高系统的抗干扰性，超宽带脉冲无线通信系统往往用多脉冲调制。在超宽带脉冲无线通信系统往往用多脉冲调制。在多脉冲调制中，传输相同信息的多个脉冲称为一多脉冲调制中，传输相同信息的多个脉冲称为一组脉冲。因此，多脉冲调制的过程可以分成两步：组脉冲。因此，
45、多脉冲调制的过程可以分成两步：第一步是进行每组脉冲内对单个脉冲的调制。第一步是进行每组脉冲内对单个脉冲的调制。第二步为每组脉冲作为整体被调制，通常采用脉第二步为每组脉冲作为整体被调制，通常采用脉冲幅度调制冲幅度调制(PAM)、脉冲相位调制、脉冲相位调制(PPM)或二相或二相调制调制(BPM)。1.5 超宽带（UWB）技术 3.UWB调制方式调制方式P59为了降低单个脉冲的幅度，提高系统的抗干扰性，为了降低单个脉冲的幅度，提高系统的抗干扰性，超宽带脉冲无线通信系统往往用多脉冲调制。在超宽带脉冲无线通信系统往往用多脉冲调制。在多脉冲调制中，传输相同信息的多个脉冲称为一多脉冲调制中，传输相同信息的多
46、个脉冲称为一组脉冲。因此，多脉冲调制的过程可以分成两步：组脉冲。因此，多脉冲调制的过程可以分成两步：第一步是进行每组脉冲内对单个脉冲的调制。第一步是进行每组脉冲内对单个脉冲的调制。第二步为每组脉冲作为整体被调制，通常采用脉第二步为每组脉冲作为整体被调制，通常采用脉冲幅度调制冲幅度调制(PAM)、脉冲相位调制、脉冲相位调制(PPM)或二相或二相调制调制(BPM)。1.5超宽带（UWB）技术v4.UWB的多入多出系统的多入多出系统P60MIMO 系统的多入多出是针对多径无线信道而言系统的多入多出是针对多径无线信道而言,多径会引起衰落多径会引起衰落,通常是不利于通信的因素通常是不利于通信的因素,而而
47、MIMO系统却将多径作为一个有利因素利用系统却将多径作为一个有利因素利用,MIMO 系统在发射端和接收端均采用多天线系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵或阵列天线列天线)和多通道和多通道,使用多天线来抑制信道衰落。使用多天线来抑制信道衰落。1.5 超宽带（UWB）技术v5.UWB技术的特点技术的特点P61(1)系统结构的实现比较简单：(2)高速的数据传输：(3)功耗低：(4)安全性高：(5)多径分辨能力强：(6)定位精确：(7)工程简单造价便宜：（8）系统容量大。（9）穿透能力强。1.5 超宽带（UWB）技术v6.UWB系统的应用系统的应用P62 应用于无线多媒体家域网、个域网，雷达定位应用
48、于无线多媒体家域网、个域网，雷达定位和成像系统，智能交通系统，以及应用于军事、和成像系统，智能交通系统，以及应用于军事、公安、救援、医疗、测量等多个领域。公安、救援、医疗、测量等多个领域。1.6 近距离通信（NFC）技术近距离无线通信近距离无线通信NFC是是Near Field Communication缩写，即近距离无线通讯技术。缩写，即近距离无线通讯技术。由飞利浦公司和索尼公司共同开发的由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC是一种是一种非接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消非接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消费类电子产品、费类电子产品、PC 和智能控件工具间进行近距离和智能控件工
49、具间进行近距离无线通信。无线通信。NFC 提供了一种简单、触控式的解决方案，可以提供了一种简单、触控式的解决方案，可以让消费者简单直观地交换信息、访问内容与服务。让消费者简单直观地交换信息、访问内容与服务。1.6 近距离通信（NFC）技术1.概述概述 近场通信（近场通信（NFC），又称近距离无线通信，是一种），又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在行非接触式点对点数据传输（在10厘米内）交换数厘米内）交换数据。据。这个技术由免接触式射频识别（这个技术由免接触式射频识别（RFID）演变而来，）
50、演变而来，并向下兼容并向下兼容RFID，最早由，最早由Philips、Nokia和和Sony主推，主要可能用于手机等手持设备中。主推，主要可能用于手机等手持设备中。由于近场通讯具有天然的安全性，因此，由于近场通讯具有天然的安全性，因此，NFC技术技术被认为在手机支付等领域具有很大的应用前景。被认为在手机支付等领域具有很大的应用前景。1.6 近距离通信（NFC）技术 NFC 将非接触读卡器、非接触卡和点对点将非接触读卡器、非接触卡和点对点（Peer-to-Peer）功能整合进一块单芯片，为消）功能整合进一块单芯片，为消费者的生活方式开创了不计其数的全新机遇。费者的生活方式开创了不计其数的全新机遇
