第5讲通信标准1.ppt

1,第5章,无线传感器网络协议技术标准,2,复习,（1)WSN的系统架构图,互联网、卫星移动通讯网络,汇聚节点,管理节点,传感器节点,用户,待测区域,3,复习,（2）无线传感器节点网络体系（三部分）,网络层（路由）,数据链路层（MAC）,传输层（传输控制）,物理层（声、光、电磁）,能量管理平台,网络管理接口,时间同步、定位,应用层,移动管理平台,任务管理平台,网络通信协议,网络管理平台,应用支撑平台,应用服务接口,4,复习,无线传感器节点的功能模块,处理器模块,处理器/存储器,无线通信模块,收发器,MAC,嵌入式软件系统,电源模块,网络,5,主要内容,5.1概述5.2IEEE802.15.4标准5.3Zigbee标准5.46LowPan草案,6,5.1概述,（1）技术标准的意义,（2）WSN中技术标准的发展,IEEE802.15.4,ZIGBEE,超宽带（UltraWideband，UWB）,7,5.1概述,（3）各标准在网络通信协议中的作用,8,5.2IEEE802.15.4标准,（1）标准概述,短距离无线通信的标准，是WSN通信协议中物理层和MAC层的一个具体实现,应用对象:无线个域网(WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN）,9,5.2IEEE802.15.4标准,（1）标准概述,物理层协议标准化,MAC子层协议标准化,10,5.2IEEE802.15.4标准,（1）标准概述,实现20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四种不同的传输速率,支持星型和点到点两种拓扑结构,在网络中采取两种地址方式：16位地址和64位地址。其中16位地址是有协调器分配的，64位地址是全球唯一的扩展地址,采用可选的时槽保障机制,主要特点：,采用带冲突避免的载波侦听多路访问（CSMA-CA）的信道访问机制,支持ACK机制以保证可靠传输,11,5.2IEEE802.15.4标准,（1）标准概述,星型和点到点拓扑结构,12,5.2IEEE802.15.4标准,（2）物理层规范,激活或取消无线收发器,当前信道的能量检测,发送链路质量指示,CSMA/CA的空闲信道评估,IEEE802.15.4规定物理层负责如下任务：,信道频率的选择,数据发送与接受,13,5.2IEEE802.15.4标准,（2）物理层规范物理层参考模型,数据服务:通过PD-SAP(物理层数据访问接口)管理服务:通过PLME-SAP(物理层管理实体访问接口)每个接口提供了相关的访问原句,14,5.2IEEE802.15.4标准,（2）物理层规范物理层帧结构,15,5.2IEEE802.15.4标准,（2）物理层规范信道分配,2.4GHZ频段（16个信道）915MHZ频段（30个信道）868MHZ频段（3个信道）,16,5.2IEEE802.15.4标准,（3）MAC子层规范,IEEE802.15.4规定MAC子层负责如下任务：,若设备是协调器,那么需要产生网络信标,信标的同步,支持个域网络的关联和去关联,支持设备安全规范,支持信道接入的CSMA-CA机制,处理和维护GTS机制,提供等两个MAC实体之间数据可靠性传输,17,5.2IEEE802.15.4标准,（3）MAC子层规范-MAC层参考模型,数据服务:通过MCPS-SAP(MAC层数据访问接口)管理服务:通过MLME-SAP(MAC层管理实体访问接口),18,5.2IEEE802.15.4标准,（3）MAC子层规范-帧格式,MAC帧格式,19,5.2IEEE802.15.4标准,（3）MAC子层规范-帧格式,信标帧格式,20,5.2IEEE802.15.4标准,（3）MAC子层规范-帧格式,数据帧格式,21,5.2IEEE802.15.4标准,（3）MAC子层规范-帧格式,确认帧格式,22,5.2IEEE802.15.4标准,（3）MAC子层规范-帧格式,命令帧格式,23,5.2IEEE802.15.4标准,（3）MAC子层规范-功能实现,PAN的建立与维护关联请求与取消与信标帧的同步数据的间接传输方式数据的发送，接收与重传GTS的分配与管理MAC子层PIB的维护MAC子层的安全策略,24,5.2IEEE802.15.4标准,（4）符合IEEE802.15.4规范的传感器网络实例,25,5.3Zigbee标准,（1）标准概述,面向自动化和无线控制的低速率、低功耗、低价格、网络容量大、时延短、安全可靠、工作频段灵活的无线网络方案,工作频段：2.4GHZ、915MHZ、868MHZ,承载数据流量较小的通信业务,传输距离:10-75米,传输速率：250kb/s、40kb/s、20kb/s,26,5.3Zigbee标准,（1）标准概述,网络层协议标准化：负责网络拓扑的搭建和维护，以及设备寻址、路由等,应用层协议标准化：包括应用支持子层、ZIGBEE设备对象以及设备商自定义的应用组件，负责业务数据流的汇聚、设备发现、服务发现、安全与鉴权等,27,5.3Zigbee标准,（2）网络层规范参考模型,28,5.3Zigbee标准,（2）网络层规范网络拓扑结构,29,5.3Zigbee标准,（2）网络层规范协调器功能模块,30,5.3Zigbee标准,（2）网络层规范路由器（中继器）功能模块,31,5.3Zigbee标准,（2）网络层规范终端设备功能模块,32,5.3Zigbee标准,（3）应