(11.2.1)-11.2无线个域网学习资料

第十一章11.2无线个人区域网WPAN11.2无线个人区域网WPANWPAN无线个域网是一种覆盖范围相对较小的无线网络，是为了实现活动半径小、业务类型丰富、面向特定群体、无线无缝连接而提出的无线通信网络技术。什么是无线个人区域网WPAN？什么是无线个人区域网WPAN？无线个人区域网WPAN是指在个人操作范围内把属于个人使用的电子设备(便携电脑、掌上电脑、便携打印机和蜂窝电话等)用无线通信方式连接起来的自组网络。它的实质是以个人

(或若干人)为中心的无线个人区域网，是一种低功率、小范围、低速率和低价格的电缆替代技术。这个网络没有接入点

AP，范围大约

10m左右。11.2无线个人区域网WPANPAN(PersonalAreaNetwork)是个人区域网，但它不一定局限于使用无线通信的手段。WPAN无线个域网和PAN个人区域网并不完全等同，因为PAN个人区域网不一定都是使用无线连接的。WLAN，是同时为许多用户服务的无线局域网，它是一个大功率、中等范围、高速率的局域网。11.2无线个人区域网WPAN支持无线个人局域网的技术有很多，其中蓝牙技术在无线个人局域网中的使用最为广泛。蓝牙（Bluetooth）技术是一种短距离无线连接技术，以技术规范的面目出现。该规范由蓝牙SIG于1998年提出。1999年7月，SIG公布了蓝牙规范1.0版。802.15.1标准是IEEE与蓝牙SIG合作完成的，与蓝牙1.1版完全兼容，数据速率为720kbit/s，通信距离10m。蓝牙规范1.0版规定了13种应用所需的专门协议集，并将完整的协议固化在专用的蓝牙芯片中，因而制造成本低，应用范围广。蓝牙技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，它的实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。蓝牙技术的特点可归纳为：使用全世界通用的频段和跳频技术，不需要申请1采用TDMA(时分多址)技术2支持语音和数据的同时传输3短距离、低功耗、低成本4最大传输速率为1Mbit/s5通过以下蓝牙连接，我们可以从家庭办公的线路束缚中解脱出来，从计算机向打印机无线发送文件；将我们的计算机无线连接至鼠标和键盘，免去了桌上一堆的杂乱电线；通过连接手机至扬声器召开免提电话会议；通过无线立体声耳机收听从家庭音响或其它类似音频设备传送的流音乐等等。11.2无线个人区域网WPAN蓝牙1.1版工作在全球通用的2.4GHzISM频段，采用FM调制方式，发射功率最大可达100mW，时分全双工传输，数据传输速率为1Mb/s（蓝牙2.0版的速率达3Mb/s），传输距离约10m。蓝牙系统的基本单元是微微网(picomnet)。每个微微网可由一个主结点，最多7个活动的从结点，以及多达255个闲置结点(parkednode)组成。微微网是一个集中控制的TDM系统，由主结点控制时间片，决定某个时间片与哪个从结点进行通信。所有通信都在主结点与从结点之间进行，从结点之间不能直接通信。主、从结点之间采用主从工作方式。闲置结点除了响应主结点的激活或指示信号以外，无其他任何操作。多个微微网可通过桥从结点互连起来构成分散网(scatternet)微微网1PMMSSSSSSSSPP微微网2活动从结点闲置从结点桥从结点主结点11.2.1蓝牙技术11.2无线个人区域网WPANIEEE802.15.4标准是以蓝牙规范为基础制定的(最近新修订的标准是IEEE802.15.4-2006)，主要考虑低速无线个人区域网LR-WPAN的应用问题，它的目标是低功耗、低速率和低成本，为近距离范围内不同设备之间的低速互连提供了统一的标准。IEEE802.15.4标准的主要特点：1.使用不同载波频率，实现三种不同的传输速率，即20Kbps、40Kbps和250Kbps。2.支持星形和点到点两种网络拓扑结构。3.使用了16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球唯一的扩展地址。IEEE802.15.4标准的主要特点：4.采用了CSMA/CA协议。5.采用确认应答机制，提高传输的可靠性。6.采用低功耗的电源管理。11.2.2低速个人区域网低速无线个人区域网LR-WPAN是通过IEEE802.15.4标准进行通信的一组设备的集合。我们接着来学习低速无线个人区域网LR-WPAN的拓扑结构根据设备通信能力的强弱，分为两种类型：简易功能设备RFD和全功能设备FFD它们之间的通信关系是：FFD可以与FFD和RFD直接通信，但RFD与RFD之间不能直接通信，RFD与RFD之间的通信必须由FFD转发。具有转发功能的FFD称为PAN网络协调器（简称网络协调器），起着主控制器的作用，还负责身份识别、链路管理和分组转发等。星形结构以中心结点作为网络协调器(持续供电)，所有周边结点只能与网络协调器(电池供电)通信。不同星形网络之间的通信可通过网关进行转发通信。星形结构适用于小范围的室内应用。(a)星形结构(b)点-点结构RFDRFDFFDFFDLR-WPAN的拓扑结构LR-WPAN的拓扑结构构建星形网时，需先确立网络协调器。任何一个FFD设备都可成为网络协调器。其策略是：通过广播查询网络协调器的请求报文，若收到已有网络协调器的应答，则将自己设为普通设备，否则自成网络协调器。点-点结构的任意两个结点只要能接收到对方的无线信号，就可直接通信。点-点网络仍有一个网络协调器，其功能是实现结点注册和访问控制等网络管理。分群树结构的LR-WPANFFDRFDCID1CID2CID3000RFD设备只能作为叶设备，只有一个FFD设备可以充当网络协调器。它可以通过发送信标帧的方法来成为群首，也可指定另一个设备成为邻接的新群首，以扩大网络的覆盖范围。高速个人区域网WPAN物理层工作于2.4GHz频段，数据速率最高可达55Mb/s。MAC层能支持Adhoc网络。适用于小范围（小于10m）便携式电子和通信设备之间有adhoc连接功能，在保证带宽的条件下，可以提供要求的服务质量。IEEE802.15.3与有关标准的性能指标比较性能指标IEEE802.15.3IEEE802.1+1b、g*IEEE802.11a蓝牙1.1频段(GHz)2.42.452.4速率(Mb/s)最高55最高22最高541电流(mA)＜80＜350＞350＜30视频信道数425–作用距离(m)1010010010～100复杂性(区域)1.5341连接时间(s)≤