无线网络技术导论笔记（第三讲）
無線網(wǎng)絡技術(shù)導論
主講教師：張亮老師
第三講 無線個域網(wǎng)
https://blog.csdn.net/Wjwstruggle/article/details/90797453
目錄
無線網(wǎng)絡技術(shù)導論
第三講 無線個域網(wǎng)
?一、無線個域網(wǎng)概述
1、WPAN的主要優(yōu)點
2、WPAN主要特點：
3、WPAN的分類
4、主要技術(shù)
?二、藍牙技術(shù)
1、藍牙是什么
2、藍牙技術(shù)的誕生與發(fā)展
3、藍牙優(yōu)點
4、藍牙應用
5、藍牙應用模塊
6、藍牙發(fā)射機
7、藍牙傳輸特性
8、藍牙的聯(lián)網(wǎng)模式
9、藍牙與紅外的區(qū)別
10、藍牙系統(tǒng)
11、藍牙協(xié)議棧
（1）、Bluetooth的無線電層（RF）
（2）、Bluetooth的基帶層（Baseband）
（3）、Bluetooth的鏈路管理規(guī)范（Link Manager）
（4）、Bluetooth的L2CAP層（L2CAP）
（5）、服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）
（6）、Bluetooth的其他層次
12、藍牙應用概要
?三、IEEE802.15標準
?四、其他個域網(wǎng)技術(shù)
1、IR（Infrared Radiation紅外線）工作原理
2、IR聯(lián)網(wǎng)模式
3、紅外數(shù)據(jù)協(xié)會標準（IrDA）
4、IrDA物理層
5、IrDA的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議
6、UWB
7、超寬帶技術(shù)（UWB）特點
8、UWB優(yōu)點
9、Zigbee
10、zigbee特點
11、HomeRF
12、HomeRF特點
- 個域網(wǎng)(Personal Area Network，PAN)，是一種范圍較小的計算機網(wǎng)絡，計算機設備之間的通信，還包括電話和個人設備等
- PAN的通信范圍往往僅幾米，也可用于連接多個網(wǎng)絡
- PAN被看作是最后一米的解決方案
- 無線個域網(wǎng)(Wireless PAN，WPAN)是一種采用無線連接的個域網(wǎng)
- WPAN通過無線介質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)有線電纜，實現(xiàn)個人信息終端的互聯(lián)，組建個人信息網(wǎng)絡
- WPAN是為了實現(xiàn)活動半徑小(如幾米)、業(yè)務類型豐富、面向特定群體的連接而提出的新型無線網(wǎng)絡技術(shù)
- WPAN是一種與無線廣域網(wǎng)(WWAN)、無線城域網(wǎng)(WMAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)并列但覆蓋范圍更小的無線網(wǎng)絡，對應關(guān)系如下圖
1、WPAN的主要優(yōu)點
- 價格便宜、體積小、易操作和功耗低等優(yōu)點
2、WPAN主要特點：
- ??? 高數(shù)據(jù)速率并行鏈路：>100Mbps
- ??? 鄰近終端之間的短距離連接：典型1~10m
- ??? 標準無線或電纜與外部因特網(wǎng)或廣域網(wǎng)的連接
- ??? 典型的對等式拓撲結(jié)構(gòu)
- ??? 中等用戶密度
3、WPAN的分類
按傳輸速率分為低速、高速和超高速三類
4、主要技術(shù)
- 藍牙：藍牙由愛立信公司于1994年提出，作為RS232數(shù)據(jù)線的無線連接。1998年藍牙SIG成立，負責制定技術(shù)標準。藍牙采用分散式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)以及快速跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對多點的通信，采用時分雙工傳輸方案。
- IrDA：利用紅外線進行通信，最高通信速率115.2kbps，主要優(yōu)點是無需申請頻率使用權(quán)，通信成本低廉，具有體積小、功耗低、連接方便、簡單易用等特點
- HomeRF
- UWB
- Zigbee
- HomeRF：數(shù)字無繩電話技術(shù)與WLAN技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物，采用共享無線連接協(xié)議(Share Wireless Access Protocol，SWAP)，工作在2.4GHz ISM頻段
- UWB：超寬帶(Ultra Wide Band，UWB) 基于IEEE 802.15.3的超高速、短距離無線接入技術(shù)，較寬頻譜上傳輸極低功率信號通信范圍在10米范圍內(nèi)，能實現(xiàn)每秒數(shù)百兆位的數(shù)據(jù)傳輸率，具有抗干擾性強、傳輸速率高、帶寬大、消耗電能低、保密性好等優(yōu)點
- Zigbee：短距離、低功率、低速率無線接入技術(shù)，名稱源于蜜蜂間跳Zigzag形狀舞蹈交流，共享食物源方向、位置、距離等信息。2.4GHz ISM頻段，速率20~250kbps，傳輸距離10~100m
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1、藍牙是什么
- 藍牙是無線技術(shù)規(guī)范
- 用于建立個域網(wǎng)(PAN)
- 用于短距離(<10m)小資料的傳輸
- 其目標和宗旨是：保持聯(lián)系，不靠電纜，拒絕插頭，并以此重塑人們的生活方式。
2、藍牙技術(shù)的誕生與發(fā)展
- 1994，Ericsson發(fā)起該技術(shù)的研究；
- 1998，Ericsson、IBM、Intel、Nokia、Toshiba組成SIG，目標是將計算、通信設備以及附加設備通過短程、低耗、低成本的無線電波連接起來；后Lucent、3Com、Microsoft和Motorola加入SIG；現(xiàn)SIG成員超過2500個；
- 1999， Blutooth 1.0發(fā)布；
- 2002，IEEE采納了藍牙的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，發(fā)布了IEEE802.15.1；
3、藍牙優(yōu)點
- 沒有線纜連接
- 使得一組個人設備協(xié)同工作
- 位置感知服務(例如：漫游)
- 僅在有限范圍內(nèi)并且需要時訪問額外資源
- 不依賴于硬件品牌設備
- 便宜
4、藍牙應用
- 連接計算機以及其他外部設備
- 充當訪問Internet的接入點
- 構(gòu)建居家環(huán)境
5、藍牙應用模塊
完整的微處理器模塊
- 建立，發(fā)送和接收所用電路
- 藍牙協(xié)議棧中運行的程序已經(jīng)特殊功能
6、藍牙發(fā)射機
- 1類，100米，實際40-75米
- 2類，10米
- 3類，更短
7、藍牙傳輸特性
- 2.4GHz頻帶
- 傳輸距離為10米
- 連接便攜式和固定設備
- 點— 單點和點— 多點模式
- 數(shù)據(jù)速率
- 同步（電路交換技術(shù)）64kbps
- 異步（分組交換技術(shù)）433.9kbps(對稱)和723.2kbps(非對稱)
8、藍牙的聯(lián)網(wǎng)模式
- 點-點模式：兩個藍牙設備直接通信
- Piconet（微微網(wǎng)）：共享相同信道，8個藍牙設備可在小型網(wǎng)絡內(nèi)通信
- Scatternet（散網(wǎng)）：多達256個piconet可連接成更大的網(wǎng)絡
微微網(wǎng)（Piconet）
- 1個Master節(jié)點控制通信的同步
- 7個Slave節(jié)點
- AD-HOC網(wǎng)絡
散網(wǎng)
- 時間和空間層疊的多個微微網(wǎng)組成一個散網(wǎng)
- 多個微微網(wǎng)的主設備可以成為微微網(wǎng)的從設備
- 對于每個微微網(wǎng)的從設備來說又是該微微網(wǎng)主設備的從屬設備
9、藍牙與紅外的區(qū)別
10、藍牙系統(tǒng)
- 藍牙技術(shù)規(guī)范(核心)：藍牙技術(shù)操作和協(xié)議體系結(jié)構(gòu)
- 藍牙應用規(guī)范(概要)：藍牙的應用范圍
11、藍牙協(xié)議棧
眾多的協(xié)議以松散方式組成
非OSI、TCP/IP、IEEE802
（1）、Bluetooth的無線電層（RF）
基本功能
- 在主站和從站之間發(fā)送比特
特點
- 低功率，傳輸距離為10米
- 采用2.4GHz的ISM；
- 共有79個信道，每個1MHz
- 數(shù)據(jù)率1Mbps；
- 采用跳頻擴頻技術(shù)
（2）、Bluetooth的基帶層（Baseband）
基本功能
- 組合了電路交換和分組交換功能
- 為同步分組傳輸預留時間槽，每個分組以不同跳頻發(fā)送
- 成幀
- 信道管理
（3）、Bluetooth的鏈路管理規(guī)范（Link Manager）
Piconet的管理(24 PDUs)
- 鏈路配置
- 低能模式
- QoS
- Packet類型選擇
時序/同步
- Master-slave切換
信道控制
安全服務
- 認證
- 加密
- 密鑰的分發(fā)
（4）、Bluetooth的L2CAP層（L2CAP）
邏輯鏈路控制和自適應協(xié)議
- 協(xié)議的多路復用/分用
- 接收上層的分組（64KB）分段傳輸；
- 在接收端重組
- 處理服務質(zhì)量
（5）、服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）
- 查詢服務：搜索特殊的服務種類，瀏覽當前的可用服務
- 檢索連接到某個服務的詳細屬性
- 建立一個使用某個服務的獨立(non-SDP)連接
（6）、Bluetooth的其他層次
- RFCOMM：電纜替代協(xié)議，建立虛擬串口
- 目標交換協(xié)議（OBEX）：傳輸數(shù)據(jù)，圖像和語言對象
- Vcard/Vcal：在移動存儲設備上存儲和傳遞名片
- 無線應用環(huán)境（WAE）：在無線和手持設備上建立萬維網(wǎng)
- AT命令集：控制撥號和調(diào)制解調(diào)功能的動作和命令
- 二進制電話控制規(guī)范（TCS BIN）：設備間建立語音和數(shù)據(jù)鏈路的面向比特的協(xié)議
12、藍牙應用概要
藍牙的profile文檔定義了一組使用模式；
每個profile說明了支持該特定使用模式的協(xié)議以及協(xié)議特性；
- 藍牙上的文件傳輸：傳送能力，目錄，文件，文檔，映像，流媒體
- 瀏覽能力：文件夾
- 同步應用：提供了設備與設備之間個人信息管理(PIM)息的同步，例如電話號碼、日歷、消息和通告信息。
- 藍牙上的WAP
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1998年，IEEE 802.15 工作組成立, 專門從事WPAN標準化工作。它的任務是開發(fā)一套適用于短程無線通信的標準，通常我們稱之為無線個人局域網(wǎng)(WPANs)。1999，正式成為802.15工作組
- 任務組TG1：制定IEEE 802.15.1標準，又稱藍牙無線個人區(qū)域網(wǎng)絡標準。這是一個中等速率、近距離的WPAN網(wǎng)絡標準，通常用于手機、PDA等設備的短距離通信
- 任務組TG2：制定IEEE 802.15.2標準，研究IEEE 802.15.1與 IEEE 802.11（無線局域網(wǎng)標準，WLAN）的共存問題。
- 任務組TG3：制定IEEE 802.15.3標準，研究高傳輸速率無線個人區(qū)域網(wǎng)絡標準。該標準主要考慮無線個人區(qū)域網(wǎng)絡在多媒體方面的應用，追求更高的傳輸速率與服務品質(zhì)。
- 任務組TG4：制定IEEE 802.15.4標準，針對低速無線個人區(qū)域網(wǎng)絡（low-rate wireless personal area network, LR-WPAN）制定標準。該標準把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為重點目標，旨在為個人或者家庭范圍內(nèi)不同設備之音的低速互連提供統(tǒng)一標準。
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1、IR（Infrared Radiation紅外線）工作原理
- 二極管（LED）：可以發(fā)射光源或者光束，并對其編碼
- IR接收機：光感應設備，可以感應光源并對其攜帶信息譯碼
2、IR聯(lián)網(wǎng)模式
- 直射式：發(fā)射機和接收機在直接的視距上，僅限于連接兩臺設備，可靠切安全
- 漫射式：信號擴展到更寬的角度（180），在封閉空間內(nèi)各表面上反射信號
3、紅外數(shù)據(jù)協(xié)會標準（IrDA）
4、IrDA物理層
IrPHY定義了4Mb/s以下速率的半雙工連接標準。在IrDA物理層中，將數(shù)據(jù)通信按發(fā)送速率分為三類：SIR、MIR和FIR。
- 串行紅外（SIR）的速率覆蓋了RS-232端口 ，通常支持的速率（9600bps～1152Kbps）。
- MIR可支持0.576Mbps和1.152Mbps的速率；
- 高速紅外（FIR）通常用于4Mbps的速率，有時也可用于高于SIR的所有速率。
5、IrDA的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議
- IrLAP鏈路接入?yún)f(xié)議：與OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層對應，基于HDLC協(xié)議和SDLC協(xié)議，搜索設備，連接和傳輸數(shù)據(jù)標準
- IrLMP鏈路管理協(xié)議：為傳輸和應用層服務，鏈路管理-信息接入服務，為設備建立數(shù)據(jù)庫，鏈路管理多路復用，為上層服務，并允許IrLAP連接多個設備
6、UWB
UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。有人稱它為無線電領域的一次革命性進展，認為它將成為未來短距離無線通信的主流技術(shù)。
7、超寬帶技術(shù)（UWB）特點
- 工作在3.1～10.6GHz
- 傳輸距離10m
- 數(shù)率100Mbps
- TDM復用方式
- 低功耗，寬頻譜，不會干擾其他系統(tǒng)
- 相對于藍牙系統(tǒng)來講，無線UWB技術(shù)要簡單的多，而且在傳輸速率、成本上有巨大優(yōu)勢。
8、UWB優(yōu)點
9、Zigbee
Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(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)。IEEE802.15.4規(guī)范是一種經(jīng)濟、高效、低數(shù)據(jù)速率（<250kbps）、工作在2.4GHz和868/928MHz的無線技術(shù)，用于個人區(qū)域網(wǎng)和對等網(wǎng)絡。
10、zigbee特點
- 工作在2.4GHz
- 速率20Kbps，40Kbps，250Kbps
- 傳輸距離30m，擴展模式134m
- 由飛利浦公司創(chuàng)建，節(jié)能特性
11、HomeRF
HomeRF是專門針對家庭住宅環(huán)境而開發(fā)出來的無線網(wǎng)絡技術(shù)，借用了802.11規(guī)范中支持TCP/IP傳輸?shù)膮f(xié)議；而其語音傳輸性能則來自DECT(無繩電話)標準。
12、HomeRF特點
- 無線以太網(wǎng)傳輸規(guī)范子集
- 傳輸距離40m
- 帶寬1.2Mbps
- 物理層和MAC區(qū)別
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的无线网络技术导论笔记（第三讲）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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