物联网科技导论-李梅-短距离无线通信解答

技
技
术
术
GSM
CDMA IS95
TDMA IS-136
PDC
语
音 需求驱动
业
宽 带 业
UMTS WCDMA
CDMA
务
务 2000
TDSCDMA
本章内容
5.1 蓝牙 5.2 ZigBee 5.3 Wifi 5.4 红外线通信技术 5.5 超宽带技术
蓝牙技术
蓝牙，是一种支持设备短距离通信的无线电技术，范围一般被 限定在10m之内。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本 电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用蓝牙技 术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功 地简化设备与因特网之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高 效，为无线通信拓宽道路。
1999年下半年，著名的业 界巨头微软、摩托罗拉、三 星、朗讯与蓝牙特别小组的 五家公司共同发起成立了蓝 牙技术推广组织，从而在全 球范围内掀起了一股“蓝牙” 热潮。全球业界即将开发一 大批蓝牙技术的应用产品， 使蓝牙技术呈现出极其广阔 的市场前景，并预示着21世 纪初将迎来波澜壮阔的全球 无线通信浪潮。
一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时，需要知道对方的 蓝牙地址，配对密码等信息，配对完成后，可直接发起呼叫。 首先是查找，找出周围处于可被查找的蓝牙设备，此时从端 设备需要处于可被查找状态。 主端设备找到从端蓝牙设备后， 与从端蓝牙设备进行配对，此时需要输入从端设备的PIN码， 一般蓝牙耳机默认为：1234或0000，立体声蓝牙耳机默认为： 8888，也有设备不需要输入PIN码。
? 关口(Portal) ，也是一个逻辑成分。用于将无线局域网和有线 局域网或其它网络联系起来。
更宽的带宽
虽然IEEE启动了两个项目打算将802.11标准数据速 率提高到千兆或几千兆，但至今也还没有形成初稿。
更实际一点的是802.11n标准将数据速率提高了一个 等级，可以适应不同的功能和设备，所有11n无线收发装 置支持两个空间数据流，发送和接收数据可以使用两个或 三个天线组合，苹果最新的Wi-Fi iPod Touch就含有一颗博 通(Broadcom)的无线芯片，支持11n标准。
蓝牙技术不仅仅运用于电脑，像移动电话、数字 相机、摄像机、打印机、传真机、家电等许许多多电子 设备都可以采用蓝牙技术，实现无线连通，而不必拖一 条尾巴（连接线）。随着蓝牙技术的普及，家庭装修时 不再为电器的布线而烦恼；使用家电时，不必为一大堆 遥控器而头疼，一部手机或是一把汽车钥匙就能一切搞 定；出门在外，公司的工作安排和家里亲人的画面可以 随时随地获得；打卡、缴费不用排队，从缴费点附近经 过，不必进门就可以轻松完成。蓝牙技术的广泛应用将 使我们的生活无比轻松。
信息时代最大的特点就是更加方便快 速的信息传播，正是基于这一点，工程 技术人员也在努力开发更加出色的信息 数据传输方式。蓝牙，对于手机乃至整 个IT业而言已经不仅仅是一项简单的技 术，而是一种概念。当蓝牙联盟信誓旦 旦地对未来前景作着美好的憧憬时，整 个业界都为之震动。抛开传统连线的束 缚，彻底地享受无拘无束的乐趣，蓝牙 给予我们的承诺足以让人精神振奋。
一个Wi-Fi联接点网络成员和结构站 点(Station) ，网络最基本的组成部分 。
? 基本服务单元 (Basic Service Set,BSS) 是网络最基本的服务单 元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态 地联结(Associate) 到基本服务单元中。
? 分配系统 (Distribution System,DS) 。分配系统用于连接不同 的基本服务单元。分配系统使用的媒介 (Medium) 逻辑上和基本 服务单元使用的媒介是截然分开的，尽管它们物理上可能会是 同一个媒介，例如同一个无线频段。
蓝牙技术是一个一对多的通信方法，在每一 对设备之间进行蓝牙通讯时，必须一个为主要角色， 另一为从属角色，才能进行通信。 对于一个特定具 备蓝牙通讯功能的设备，它既可以是主端设备向其 它设备发起呼叫，也可以作为从属角色，等待其它 主设备来连接。
通信时，由主端进行查找，发起配对，建链 成功后，双方才可以收发数据。在理论上，一个蓝 牙主端设备，可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。
蓝牙无线技术是在两个设备间进行无线短距离通信 的最简单、最便捷的方法。它广泛应用于世界各地，可以 无线连接手机、便携式计算机、汽车、立体声耳机、MP3 播放器等多种设备。由于有了“配置文件”这一独特概念， 蓝牙产品不再需要安装驱动程序软件。
如果说蓝牙最大的应用就是解决了电线的困扰。从为 设备供电的电线到连接计算机至键盘、打印机、鼠标和 PDA 的电缆，无不造成了一个杂乱无序的环境。在某些情 况下，这会增加办公室危险，如员工可能会被电线绊倒或被 电缆缠绕。随着蓝牙的出现，再也看不到凌乱的电线，房间 也像一台机器一样有条不紊地高效运作着。
WCDMA
FDMA HSDPA
HSUPA
Wi-MAX
UMB EDGE
TDMA
GSM EV-DV
HSCSD TD-SCDMA
TACS WI-FI WLAN
GPRS 蓝牙 AMPS
EV-DO
第一代 80年代 模拟
第二代 90年代 数字
第三代 IMT-2000
AMPS TACS NMT 其它
模
数
拟 需求驱动 字
ZigBee网络特点
Zigபைடு நூலகம்ee网络特点
ZigBee网络特点
ZigBee网络结构
ZigBee应用
Wifi技术
Wi-Fi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。Wi-Fi是一个无线网 路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。
? IEEE选择并认定了CSIRO发明的无线网技术是世界上最好的 无线网技术，成为了2010年Wi-Fi的核心技术标准。
? IEEE曾请求澳洲政府放弃其Wi-Fi专利，让世界免费使用WiFi技术，但遭到拒绝。收取了世界上几乎所有电器电信公 司（包括苹果，英特尔，联想，戴尔，AT&T，索尼，东芝， 微软，宏碁，华硕，等等）的专利使用费。
配对完成后，从端蓝牙设备会记录主端 设备的信任信息，此时主端即可向从端设 备发起呼叫，根据应用不同，可能是ACL数 据链路呼叫或SCO语音链路呼叫，已配对的
设备在下次呼叫时，不再需要重新配对。 已配对的设备，做为从端的蓝牙耳机也可 以发起建链请求，但做数据通讯的蓝牙模 块一般不发起呼叫。链路建立成功后，主 从两端之间即可进行双向的数据或语音通 讯。在通信状态下，主端和从端设备都可 以发起断链，断开蓝牙链路。
更强的射频信号
11n中更多可选的性能特性将会出现在无线芯片中， 无线客户端和无线访问点利用这些芯片可以使射频(RF)信 号更具弹性，稳定和可靠，换句话说更象一个电线。
Blatand国王将挪威，瑞典 和丹麦统一起来；他的口齿伶 俐、善于交际，就如同这项即 将面世的技术，技术将被定义 为允许不同工业领域之间的协 调工作，保持着各个系统领域 之间的良好交流，例如计算机， 手机和汽车行业之间的工作。 于是蓝牙才能在今天变得家喻 户晓起来。
蓝牙的创始人是爱立信公司，爱立信早在1994年就已 进行研发。1998年，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英 特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一种新的技术，其宗旨是提供 一种短距离、低成本的无线传输应用技术。
在第十世纪有一位丹麦国王叫做Harald Blatand，因为国王喜欢吃 蓝莓，牙龈每天都是蓝色的所以叫蓝牙，所以Blatand 在英文里的意思可 以被解释为蓝牙（Bluetooth）。
在行业协会筹备阶段，需要一个极具有表现力的名字 来命名这项高新技术。行业组织人员，在经过一夜关于 欧洲历史和未来无线技术发展的讨论后，有些人认为用 Blatand国王的名字命名再合适不过了。
例如当一个wifi手机进入某个访问点范围时它会触发一个盲目的寻找过程如果客户端可以询问它的访问点你的邻居是谁哪一个是最佳连接访问点这样设备和网络就可以更好地协作与此同时wifi访问点可以看到客户端的rf环境确定弱信号或不足的覆盖面然后采取措施优化连接
第5章 短距离无线通信
CDMA2000
3G
LTE
ZigBee技术
ZigBee译为“紫蜂”，它与蓝牙相类似。是一种新兴 的短距离无线通信技术，用于传感控制应用。由 IEEE 802.15工作组中提出，并由其TG4工作组制定 规范。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功 耗的无线通信技术。
其特点是近距离、低复杂度、自组 织、低功耗、高数据速率、低成本。 主要适合用于自动控制和远程控制 领域，可以嵌入各种设备。简而言 之，ZigBee就是一种便宜的，低功 耗的近距离无线组网通讯技术。
? 无需支付任何费用。 蓝牙技术在 2.4 GHz 波段运行，该波段是一种无 需申请许可证的工业、科技、医学无线电波段。因此，许多行业的制 造商都积极地在其产品中实施此技术，以减少使用零乱的电线，实现 无缝连接、流传输立体声，传输数据或进行语音通信。
? 无需基础设施。蓝牙技术是一项即时技术，它不要求固定的基础设施， 且易于安装和设置。您不需要电缆即可实现连接。新用户使用亦不费 力，只需拥有 蓝牙品牌产品，检查可用的配置文件，将其连接至使用 同一配置文件的另一蓝牙设备即可。
? 接入点(Access Point,AP) 。接入点既有普通站点的身份，又有 接入到分配系统的功能。
? 扩展服务单元 (Extended Service Set,ESS) 。由分配系统和基 本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上，并非物理上的 --不 同的基本服务单元物有可能在地理位置相去甚远。分配系统也 可以使用各种各样的技术。
特别是对于宽带的使用，Wi-Fi更显优势，有线宽带网络 (ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安 装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户 的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。
? Wi-Fi技术由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于 1996年在美国成功申请了无线网技术专利。发明人是悉尼 大学工程系毕业生Dr John O'Sullivan领导的一群由悉尼大 学工程系毕业生组成的研究小组 。
组建
一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台 AP(无线访问接入点)，如此便能以无线的模式，配合既有的 有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传 统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP， 只需要每台电脑配备无线网卡。
AP主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及 有线局域网络的桥梁。有了AP，就像一般有线网络的Hub 一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。
? 功耗低体积小。蓝牙设备在通信连接下有四种模式：激活模式、呼吸 模式、保持模式、休眠模式。在正常的工作状态下采用激活模式，其 他三种模式都是为了达到最小功耗而设置的。
? 很好的抗干扰能力和安全性。蓝牙采用了跳频方式来扩展频谱，抵抗 来自设备的干扰。同时提供了认证和加密功能以确保链路的安全性。
蓝牙耳机就是将蓝牙技术应用在免持耳机上， 让使用者可以免除恼人电线的牵绊，自在地以各种方 式轻松通话。自从蓝牙耳机问世以来，一直是行动商 务族提升效率的好工具。
ZigBee这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是 靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴 传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构 成了群体中的通信网络。
IEEE 802.15.4网络
IEEE 802.15.4网络是指在一个POS内使用相同无线信道并通过IEEE 802.15.4标准相互通信的一组设备的集合，又名LR-WPAN网络。在这个网 络中，根据设备所具有的通信能力，可以分为全功能设备（Full Function Device , FFD）和精简功能设备（Reduced Function Device , RFD）。
蓝牙停车场的全称是蓝牙远距离停车场管理系统， 蓝牙停车场是利用蓝牙技术完成远距离非接触性刷卡的 停车场管理系统。司机把蓝牙卡放在车挡风玻璃边，调 好角度，车辆距离蓝牙读头3-30米内，激活蓝牙读卡器，
读写器读取该卡的特征和有关信息，若有效，给停车场 控制器传达指令，停车场控制器给道闸开关量信号，道 闸升起，车辆感应器检测到车辆通过后，栏杆自动落下； 若卡片无效或已过有效期，则道闸不起杆。