-Unlicensed-物联网网络传输层-02无线个人区域网

①底层(协议)模块是蓝牙技术的核心模块
②中间协议层建立在主机控制接口 HCI之上 ③高端应用协议层由选用层组成
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2.2蓝牙技术
(1)蓝牙协议体系结构 ①底层协议是包括无线层协议、基带层协议和链路管理层协议
★无线层协议由天线收发器(RF)模块实现
★基带层(BB)：也称链路控制单元,描述基带链路控制的数字信 号处理规范,主要负责处理基带协议和其他一些底层常规协议
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee网络系统→ ZigBee网络的特点 应用层向终端用户提供接口, ZigBee协议栈在应用层主要
包含3个组件：
(1)低功耗 (4)短时延 (2)低成本 (5)近距离 (3)低速率 (6)高可靠性
(7)大容量
(8)高安全性
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (3)网络层(NET) 网络层位于MAC层与应用层(APL)之间,主要负责新建网络
、加入网络、退出网络和网络报文的路由传输产功能,通过正确
操作MAC层提供的功能来向应用层提供合适的服务接口 →网络层提供的服务 ①数据服务实体(NLDE) ②管理服务实体(NLME)
学、医学)频段,使用IEEE802.15.1标准,数据传输率为720kb/s,通
信范围在10m左右,使用蓝牙技术可以在移动电话、PDA、无线 耳机、便携式计算机及相关外设等众多设备之间进行无线通信,
并能有效地简化移动通信终端之间的通信,也能 经设备与互联
网之间的通信,使得数据传输更加迅速高效。
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (3)网络层(NET) →网络层设备
根据设备的通信能力,将ZigBee网络的无线设备分为2种：
①全功能设备(Full-Function Device,FFD) ②精简功能设备(Reduced-Function Decvice, RFD)
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (2)介质访问控制层 →MAC层帧结构(续)
②数据帧
应用层产生的数据在ZigBee设备之间传输时,经过逐层数据 处理后发送给MAC层,形成MAC层服务数据单元, MAC层为服 务数据单元封装上帧头和帧尾,构造成完整的MAC数据帧.
物联网概论
韶关学院英东食品科学与工程学院 食品科学与工程系
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物联网概论
Just as the personal computer was a symbol of the '80s, and the symbol of the '90s is the World Wide Web, the next nonlinear shift, is going to be the advent of cheap sensors.”就如同个人电脑是八十年代的标志,
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (3)介质访问控制层 →数据传输
在 IEEE 802.15.4中,有从器件以协调器、从协调器到器件、
在对等网络中从一方到另一方等3种数据传输。为了突出低功 耗的特点,把数据传输分为3种方式 ： ①直接数据传输适用以上所有3种形式 ②间接数据传输仅适用于从协调器到器件的数据转移(单向) ③有保证时隙(GTS)数据传输(同②,双向)
输数据速率低、成本低。 ZigBee标准是在IEEE 802.15.4标准基
础上发展而来的, IEEE 802.15.4标准是IEEE确定低速无线个人 局域网的标准,这个标准定义了物理层(Physical Layer,PHY)和 媒体接入控制层(Media Access Control Layer, MAC), ZigBee联 盟则对网络层(Network Layer)和应用层 (Application Layer)进
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (2)介质访问控制层(续) →自配置
IEEE 802.15.4在媒体接入控制层中加入了关联和分离功能,
以达到支持自配置的目的.自配置不仅能自动建立起一个星状网 ,而且还允许创建自配置的对等网.在关联过程中可以实现各种 配置,如为个人域网选择信道和识别符(ID)、为器件指配16位短 地址、设定电池寿命延长项等。
间、节能和设备种类3个方面。
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2.2蓝牙技术
(1)蓝牙协议体系结构 蓝牙技术标准为IEEE802.15,通信协议采用分层体系结构,
根据通信协议,各种蓝牙设备可以通过人工或自动查询发现其他
蓝牙设备,从而构成微微网或扩大网.蓝牙协议栈的体系结构可 以分为底层协议、中间协议和高端应用协议三部分：
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (2)介质访问控制层(续) →MAC层帧结构
MAC层帧被称为协议数据单元(MPDU),其长度不超过
127B, IEEE 802.15.4协议标准在MAC子层定义了4种不同形式 的帧, 即信标帧、数据帧、命令帧和确认帧
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (2)介质访问控制层 →MAC层帧结构(续)
①信标帧
主要用于使各从设备与协调器进行同步,识别PAN和描述超 帧结构。在信标网络中,协调器通过所有设备发送信标帧,以保 证这些设备之间的帩,从而使得网络运行成本最低。
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (3)网络层(NET) →网络层拓扑
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ZigBee网络层拓扑有星形网、网状网和混合网3种结构
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (4)应用层
际上是低功率、小范围、低速率和低价格的电缆替代技术。
用于无线个人区域网通信的技术很多, 其中ZigBee、蓝牙 、UWB等满足低功耗、低成本、低速率的无线通信技术已成为 物联网的重要通信技术。
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2.1ZigBee技术
ZigBee技术作为新一代无线通信技术,主要用于固定、便携 或移动设备等终端之间的短距离互联, 其通信距离在10-80m, 传
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第2讲 无线个人区域网
2.1ZigBee技术
2.2蓝牙技术
2.3超宽带技术
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2.1ZigBee技术
无线个人网 (Wireless Personal Area Network, WPAN)是在 10m距离范围内将属于个人使用的计算机、手机、信息家电产 品等设备用无线技术连接起来, 也可以是若干人共同使用, 它实
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (1)物理层(续)
IEEE 802.15.4协议标准具有低速率、低功耗和短距离传输
等特点,它定义了14个物理层基本参数,非常适宜支持存储能力 和计算能力有限的简单器件。
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应用层向终端用户提供接口, ZigBee协议栈在应用层主要
包含3个组件： ①ZigBee协议对象,负责定义每个 功能和角色
②应用对象, 每个应用对象对应一个不同的应用层服务
③应用支持子层,是应用层的基本组件
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee网络系统
行了标准化
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 包括IEEE 802.15.4标准定义的物理层、MAC层及ZigBee
联盟定义的网络层和应用层
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (1)物理层
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (2)介质访问控制层 →MAC层帧结构(续)
③确认帧
确认帧是接收设备在收到发送方设备发送的正确帧信息后 返回给发送设备的一个确认, 确认帧可以保证设备之间通信的 可靠性.
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用于手机/耳机等个有通信产品,耗电量和体积较小、方便携带.
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2.2蓝牙技术
2010年7月7日, 蓝牙技术联盟正式采用以低能耗技术为代表 优势的蓝牙核心规格V4.0,包括3个子,即传统蓝牙技术、高速蓝
牙和新的蓝牙低功耗技术。其改进之处主要体现在电池持续时
★ ZigBee协议体系 (2)介质访问控制层(续) →使能方式
IEEE 802.15.4网络可以工作在信标使能方式或非信标使能
方式, 在信标使能方式中使用超帧结构,网络协调器通过定期广 播信标的方式使得相关设备达以同步;在非信标使能方式中,网 络协调器通过不定期广播,在设备请求信标时向它单播信标.
万维网是九十年代的标志一样, 下一个巨大的变化, 将会是廉价
传感器的到來！ ——Paul Saffo Institute for the Future(美国未来科学院保罗 萨福 )
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第3篇 网络传输层技术
第1讲概述
第2讲无线个人区域网
第3讲无线局域网 第4讲无线移动通信网络
★链路管理层LMP：负责两个或多个设备链路的建立和拆除及
链路的安全和控制 ★蓝牙主机控制器接口HCI:是蓝牙协议中软、硬件之间的接口
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (2)介质访问控制层
MAC层定义何时节点应该如何来使用物理层的信道资源,
如何分配使用信道资源以及什么时候释放资源等. MAC层的主 要功能是：完成个人区域网的建立和分离;为PAN协调器发出网
络标识信号、同步时序信号;保证设备的安全;为信道访问提供
CSMA/CA机制;保证两个对待的MAC实体之间的 可靠连接
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2.2蓝牙技术
蓝牙系统自1994年至2010年共有6个版本, 以通信距离划分 又可分为Class A和Class B两个版本, 其中：
Class A是用在大功率/远距离的产品,耗电量大,不适合个人
通信,多用于商业特殊用途, 通信距离80-100m Class B是最流行的制式,通信距离在8-30m,视产品而定,多
物理层定义了无线信道和MAC层之间的接口, 负责电磁波
收发器的管理、频道选择、能量和信号侦听及利用。 IEEE 802.15.4协议定义了868MHz/915MHz和2.4GHz两个物理
层,使用3种数据传输频率,分别是：
→868.0~868.6MHz, 主要为欧洲采用 →902~28MHz,北美采用 →2.4~2.4835GHz,世界范围内通用
(9)免执照频段
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee技术的应用 基于技术的无线网络应用包括工业、农业、医学、智能家
居、智能交通等方面,典型的应用领域有：
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2.2蓝牙技术
蓝牙(Bluetooth)系统是1994年爱立信公司推出的支持短距 离通信的无线电技术,工作在全球通用的2.4GHz ISM(工业、科
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2.1ZigBee技术
★ ZigBee协议体系 (2)介质访问控制层 →MAC层帧结构(续)
④命令帧
为了对设备的工作状态进行控制,同网络中的其他设备进行 通信,ZigBee网络的MAC层将根据命令类型生成相应的命令帧
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2.1ZigBee技术