无线个人网
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无线个人网(英語:Wireless personal area network)提供了一种小范围内无线通信的手段。
IEEE 802协议系列中定义了一系列无线网络标准,目前已成型的无线个人网标准主要有两个:
- 无线个人网络(WPAN,IEEE802.15.1),覆盖了蓝牙(BlueTooth)协议栈的物理层/媒体接入控制层(MAC/PHY)层。
- 低速无线个人网络(LR-WPAN,IEEE802.15.4),覆盖了ZigBee协议栈的物理层/媒体接入控制层(MAC/PHY)层。
主要在于目标应用领域不同。
- 无线局域网一般用来替代有线的局域网技术。
- 蓝牙用来替代智能设备,如电脑,手机,PDA,数码相机/摄像机等的外接电缆。
- ZigBee则应用于低速低功耗的无线网络,如传感器网络,无线读表网络,智能玩具,智能家庭,智能农业等。
应用领域的不同决定了这三种无线网络实现上的不同,包括
- 无线的覆盖范围。WLAN覆盖半径设计值为100米,蓝牙覆盖半径为10米,ZigBee则为50米。
- 设备功耗。无线局域网设备一般为插电设备,而无线个人网设备则一般为电池设备。ZigBee更致力于极低功耗网络,例如不换电池能维持约10年的设备。
- 组网形式。
- 无线接入方式。
- 网络的安装及网络的生存期,等等。
无线个人网络
IEEE802.15.1:Wireless Personal Area Network,WPAN。
该标准定义一个物理层对应于蓝牙的物理层,一个介质访问控制层包括了蓝牙协议栈相应的部分。
组网形式
可有两种网络形式。
- 极微网(Piconet)由一个主控设备(Master)和1到7个从属设备(Slave)组成。
- 一个IEEE802.15.1设备可在一个极微网中充当主控设备,而在另一个或几个极微网中充当从属设备,从而将不同的极微网桥接起来,如此组成一个分散网(Scatternet)。
物理层
主要特性为:
介质访问控制层
主要特性为:
- 基带(Baseband),一个每秒1600跳的跳频信道由连续不断的625微秒的时隙组成。双向通信由时分双工实现。基带支持两种物理信道:
- 面向连接的同步信道(Sychronous Connection-Oriented,SCO link)可用于提供双向64kb/s的PCM话音通路;
- 无连接异步信道(Asychronous Connection-Less,ACL link)用于数据通路(不对称可达723.2kb/s,对称可达433.9kb/s)。
- 链路管理协议(Link Manager Protocol),负责物理链路的建立和管理。
- 逻辑链路控制及适配协议(Logical Link Control and Adaptation Protocol),负责对高层协议的复用,数据包分割(Segmentation)和重新组装(Reassembly)。
- 一个标准化的控制接口(Host Control Interface HCI)。
低速无线个人网络
IEEE 802.15.4:Low Rate Wireless Personal Area Network,LR-WPAN
组网形式
IEEE802.15.4的网络设备分为两类,完整功能设备(Full Functional Device, FFD)支持所有的网络功能,是网络的核心部分;部分功能设备(Reduced Functional Device, RFD)只支持最少的必要的网络功能,网络中一般大部分是此类设备。一般有两种组网形式,
- 星型网络,以一个完整功能设备为网络中心。
- 簇型网络,在若干星型网络基础上,中心的完整功能设备再互相连接起来,组成一个树型网络。
物理层
主要特性为:868MHz,915MHz,2.4GHz ISM频段上的共27个信道。其中,
- 信道0,868-868.6MHz,中心频率868.3Hz。BPSK调制。提供20kb/s的数据通路。
- 信道1-10,中心频率=906 + 2x(信道号-1)MHz。BPSK调制。每信道提供40kb/s的数据通路。
- 信道11-26,中心频率=2405 + 5x(信道号-11)MHz。O-QPSK调制。每信道提供250kb/s的数据通路。
介质访问控制层
主要特性为:CSMA/CA接入,以及可选的超级帧(Superframe)分时隙机制。
参考文献
- IEEE 802.11(1999)
- IEEE 802.15.1(2002)
- IEEE 802.15.4(2003)