无线个人区域网wpan
无线个域网概述(wpan)
关键技术
WPAN的关键技术包括 IrDA、HomeRF、UWB、 蓝牙技术、ZigBee技 术等
技术介绍：
☆IrDA(红外)技术 【InfraredDataAssociation】
IrDA是利用红外线进 行通信的技术，最高通信速 率仅115.2kbps，主要优点是 无需申请频率使用权，通信 成本低廉，具有体积小、功 耗低、连接方便、简单易用 等特点
无线个域网在交通控制中的应用
智能交通系统中主要需要进行交通路口 车辆信息检测完成数据采集传送回控制 中心, 通过数据分析处理直接控制交通 信号。
在技术上, ZIGBEE 具有低功耗的特点, 完全适合于安装在机动车辆之上。考虑 到汽车的快速移动性, ZIGBEE 节点设备 接入网络的时间只需 15ms, 完全可满足 要求。ZIGBEE 网络具有非常高的可靠 性, 是一种网状网络，如有主干路由节 点损坏, 仍可转换路径完成数据通信。
☆ZigBee技术
单ZigBee是一种短距离、低功率、低速 率无线接入技术，工作于2.4GHz ISM频 段，传输速率为20~250kbps，传输距离 为10~1igBee中心节点
ZigBee终端节点
节点2 节点1
五种WPAN关键技术的 技术特点
☆ZigBee技术
高速wpan
高速WPAN适合大量多媒体文件、短时 的视频和音频流的传输，能实现各种 电子设备间的多媒体通信。
超宽带WPAN
超宽带WPAN的目标包括支持IP语音、高清电视、 家庭影院、数字成像和位置感知等信息的高速传 输，具备近距离的高速率、较远距离的低速率、 低功耗、共享环境下的高容量、高可扩展性等。
工作频率：3.1GHz~10.6GHz
低速wpan
低速WPAN主要为近距离网络互连而设 计，采用IEEE 802.15.4标准。
第4章 无线个域网
主/从关系
无线网络的配置
4.3.8 蓝牙规范的五层核心协议
1.蓝牙无线电规范 2.蓝牙基带规范 3.蓝牙链路管理器规范 4.蓝牙逻辑链路控制和自适应协议 5.蓝牙服务发现协议
1.蓝牙无线电规范
拓扑 调制 数据速率的峰值/Mb/s RF带宽 RF波段 RF载波 载波的间隔/MHz 传输功率/W 微微网的接入 频跳率/跳/s 分布式网络的接入 一个逻辑的星形结构中，高达7条并行链路 GFSK 1 220kHz(-3dB)，1MHz(-20dB) 2.4GHz,ISM波段 23/79 l 0.1 FH-TDD-TDMA 1600 FH-CDMA
无线个域网技术
蓝牙(Blue Tooth) 红外线通信（IrDA） 家庭射频（HomeRF） 超宽带（UWB） Zigbee 近场通信（NFC）
蓝牙技术
蓝牙技术是一种支持点到点、点到多点语 音和数据业务的短距离无线通信技术。极 大地推动了WPAN的发展。 蓝牙最基本的网络结构是微微网 （Piconet），由主设备单元和从设备单元 组成。主设备单元负责提供时钟同步信号 和跳频序列，在一个微微网中，所有设备 均采用同一跳频序列。一个微微网中从设 备单元最多可有7个。
UWB
UWB是一种新技术，其概念类似于雷达， 在很宽的频段内传送短脉冲，将信息调制 到脉冲的时间和频率上。其高性能和低功 耗的优点使得它将成为未来市场上强有力 的竞争者之一。无线USB（WUSB）就使用 了UWB无线通信技术，使物理层数据速率 达到了480Mb/s，而且功能低，范围可达 10m。
4.蓝牙逻辑链路控制和自适应协议
与IEEE 802规范中的逻辑链路控制(LLC)相同， L2CAP(logical link control and adaptation protocol，逻辑链路控制和自适应协议)在共享媒 介网络的实体间提供一个链路层协议。 L2CAP为流和差错控制提供大量服务，它依赖于 更低层(基带层)。 L2CAP使用ACL链路，它不支持SCO链路。
无线局域网
5GHz的频段较宽，干扰小，适合高速传输。
•理论速率与实现速率
实际上就是AP的MAC地址，用来标识AP管理的BSS，在同一个AP内 BSSID和SSID一 一映射。
6、VAP（Virtual Access Point）：虚拟AP
AP通常支持创建多个VAP，每个VAP对应1个BSS。这样只需要安放1 个AP，就可以提供多个BSS，再为这些BSS设置不同的SSID，用户就 可以看到多个VLAN共存，也称为多SSID。
WLAN 无线局域网
•WiFi在企业办公场景的发展趋势
BYOD（Bring Your Own Device）指携带自己的设备办公
WLAN 无线局域网
•新一代WLAN解决方案
Wi-Fi （Wireless Fidelity）
•简介
Wi-Fi（发音： /ˈwaɪfaɪ/），中文里称作“移动热点”。
8、红外线局域网采用小于1微米波长的红外线作为传输媒体，有较强的 方向性，由于它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质，使用不受无 线电管理部门的限制。
9、红外信号要求视距（直观可见距离）传输，并且窃听困难，对邻近 区域的类似系统也不会产生干扰。
10、在实际应用中，由于红外线具有很高的背景噪声，受日光、环境照 明等影响较大，一般要求的发射功率较高，红外无线局域网是目前 “100Mbit／s以上、性能价格比高的网络”可行的选择。
WLAN 无线局域网
•概念
11、 无线电波 采用无线电波作为无线局域网的传输介质是目前应用最 多的，这主要是因为无线电波的覆盖范围较广，应用较广泛。
12、使用扩频方式通信时，特别是直接序列扩频调制方法因发射功率低 于自然的背景噪声，具有很强的抗干扰抗噪声能力、抗衰落能力。
无线个域网概述
精品课件
☆HomeRF技术
HomeRF是数字无线电话技术与WLAN技术融合发展的产物， 它采用共享无线连接协议(Share Wireless Access Protocol，SWAP)，工作在2.4GHz ISM频段，在语音和数据 业务上应用甚广。
特点
安全可靠；成本低廉； 简单易行；不受墙壁和 楼层的影响；传输交互 式语音数据采用TDMA技 术，传输高速数据分组 则采用CSMA/CA技术；无 线电干扰影响小；支持
工作频率：3.1GHz~10.6GHz
精品课件
低速wpan
低速WPAN主要为近距离网络互连而设 计，采用IEEE 802.15.4标准。 其结构简单、数据率低、通信距离近 、功耗低、成本低，被广泛用于工业 监测、办公和家庭自动化及农作物监 测等
IEEE 802.15.4标准。
IEEE 802.15.4描述了低速率无线个人局域网的 物理层和媒体接入控制协议。它属于IEEE 802.15工作组。
节点4 节点3
节点5
PC控制
ZigBee中心节点
ZigBee终端节点
节点2 节点1
精品课件
五种WPAN关键技术的技 术特点
☆ZigBee技术
精品课件
应用实例
精品课件
无线个域网的应用实例
电子称，内置 ZigBee 模块
ZigBee 基站
干货区 水果区 生鲜区
精品课件
服务器 收银台
收银台 收银台 内置 ZigBee 模块
无线网络概述
一．无线网络分类：1.无线网络分为三种：·无线局域网(WLAN)WLAN可以在个人家里创建。
这种无线网络通常用于接入互联网。
WLAN的范围最远可达300英尺。
注意：无线覆盖范围视用户数量、干扰和传输障碍(如墙体和建筑材料)及其它因素而定。
无线LAN在公共设施中已经日益普及。
称为热点的位置提供接入点，可以与笔记本电脑或掌上电脑的无线网卡通讯。
要接入公共区域的无线LAN，您需要有无线服务提供商要求的帐户。
某些地区可能需要另付接入费用。
公共区域接入热点的范围和速度视环境和其它因素而定。
·无线个人局域网(WPAN)：蓝牙技术 - 无线个人局域网是利用蓝牙TM技术的短距离网络，通常用于与距中心位置较近的兼容设备互联，例如台式机。
WPAN的范围一般是30英尺。
注意：同样，它的无线覆盖范围视干扰、传输障碍(如墙体和建筑材料)及其它因素而定。
蓝牙技术是WPAN联网标准。
某些设备具有内置蓝牙兼容性。
另外有些设备加配插件式蓝牙网卡后，可兼容蓝牙技术。
WPAN设备不能与WLAN设备通讯。
使用WPAN能减少工作场所线缆和布线数量。
·移动宽带或无线广域网(WWAN)无线广域网或移动宽带需使用移动电话信号。
移动宽带网络的提供和维护一般依靠特定移动电话(蜂窝)服务提供商。
它让您即使远离其它网络接入形式也能保持连接。
只要可以获得服务提供商蜂窝电话服务的地方，就能获得该提供商提供的无线广域网连接性。
某些地区可能需要另付接入费用。
1.网络类型目前，我国常见的无线广域通信网络主要有CDMA、GPRS、CDPD等网络制式类型。
（1）CDMA网络制式CDMA (Code Division Multiple Access) 又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA 允许所有的使用者同时使用全部频带，并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞(collision) 的问题。
CDMA网络是中国联通运营的网络，目前，又推出更为稳定的CDMA 1X网络系统。
IEEE 802.15.4关键技术及标准进展
IEEE 802.15.4关键技术及标准进展杜加懂【摘要】无线个人区域网络（WPAN）把几米范围内的多个设备通过无线的方式连接在一起,使它们可以相互通信。
IEEE 802.15工作组致力于WPAN的网络的物理层和媒体访问层的标准化工作。
而802.15.4主要对低速WPAN相关技术进行研究和标准化工作。
本文在对802.15工作组介绍的基础上,重点介绍802.15.4工作组研究的相关技术和及其标准化情况。
%WPAN（Wireless Personal Area network） makes the devices within a few meters connected together via wireless,so that they can communicate with each other.IEEE 802.15 WPAN Working Group is responsible for the standardization of the physical layer and media access layer.IEEE 802.15.4 work group mainly study thephy and mac layers technologies of the low-speed.In this article, we introduce 802.15 working group in first,and then introduce the 802.15.4 work group and related technologies.【期刊名称】《现代电信科技》【年(卷),期】2011(041)010【总页数】5页(P48-52)【关键词】WPAN;IEEE;802.15;IEEE;802.15.4【作者】杜加懂【作者单位】工信部电信研究院通信标准所【正文语种】中文【中图分类】TN925.931 IEEE 802.15工作组概述1998年，IEEE 802.15（以下简称 802.15）工作组成立,专门从事无线个人局域网（WPAN）标准化工作。
IEEE_802.15.4协议解析
4/10
0/5/6/10 /14 附加安 全头部
2 超帧 描述
可变 GTS分 配释放 信息
可变 待发数 据目标 地址信 息
可变
2
地址 域
帧负载
FCS校 验 帧尾 (MFR)
帧头(MHR)
MAC 负载
信标帧格式 超帧字段：持续时间；活跃部分持续时间；竞争访问时断持续时间 GTS分配释放信息：将无竞争时断划分为若干个GTS，并把每个GTS 具体分配给某个设备 转发数据目标地址：列出了与协调者保存的数据相对应的设备地址 信标帧负载数据：为上层协议提供数据传输接口
以及相关的保密措施。
应用层 ZigBee的应用层由应用子层(APS)、设备对象(ZDO)以
及制造商定义的应用设备对象组成。
APS子层的作用包括维护绑定表、在绑定设备间传输信息。 ZDO的作用包括在网络中定义一个设备的作用、发现网络中的设备 并确定它们能提供何种服务、起始或回应绑定需求以及在网络设备中 建立一个安全的连接。 制造商定义的应用对象根据ZigBee定义应用说明执行实际的应用。
MAC层网络设备
两种设备类型:
精简功能设备(RFD) 全功能设备(FFD)
FFD 与RFD 的差别：FFD 有能力成为协调者并选取一个频道建 立新的网络，而RFD 只能透过向协调者注册并连结后才能使用网 络；另一个差别在于，并不是任何节点都有资格向协调者提出 GTS使用申请，此节点必须属于FFD 才可向协调者要求保证传输 时槽使用权。 三种设备角色:
超帧结构
在IEEE 802.15.4中，可以选用超帧为周期组织LR-WPAN网络内 设备间的通信。每个超帧都以网络协调器发出信标帧开始，在信 标帧中包含了超帧将持续的时间以及对这段时间的分配等信息。 网络中的普通设备接收到包含超帧结构的信标帧后，就可以根据 其中的配置信息安排自己的任务。 超帧将通信时间划分为活跃和不活跃两个部分。
ch4-物联网概论(第2版)-崔艳荣-清华大学出版社
扩频参数
数据参数
频率/MHz
码片速 率/(k 调制方 chip/ 式
s)
868~868.
868/9
8
300
BPSK
15 902~928 600 BPSK
比特速率 /(Kb/s )
符号速 率/(k symb
ol/s)
20
20
40
40
符号阶 数
二进制 二进制
信道 数
1 10
2400
2400~24 83.5
第4章 网络传输层
本章内容提要
1
4.1 无线个人区域网WPAN
2
4.2 无线局域网WLAN
3
4.3 无线城域网WMAN
4
4.4 无线传感器网络WSN
5
4.5 无线移动通信网络
• 网络传输层的主要作用是把感知识别层感 知到的数据接入互联网，供上层服务使用 。物联网的核心网络是互联网和下一代网 络，而各种无线网络则提供随时随地的网 络接入服务，是物联网的边缘部分。物联 网网络传输层主要关注各种无线网络和移 动通信网络及其主要网络协议。
2000
O-QPS K
250
十六进
62.5
制 16
2．介质访问控制层（MAC层） 介质访问控制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机制和保证两个对等的M AC实体之间的可靠连接等。
802.15.4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。表4-1给出了IEEE802.15.4标准 定义的两个物理层2.4GHz和868/915MHz的 主要参数 。
IEEE_802.15.4协议
Ocets: 2 帧控制域 (Frame Control) 帧头(MHR)
1 帧序列号 (Seq Num)
2
FCS校验
帧尾(MFR)
确认帧格式
如果设备收到目的地址为其自身的数据帧或MAC命令帧， 并且帧的确认请求位设置为1，设备需要回应一个确认帧。 确认帧的序列号应该与被确认帧的序列号相同，并且负载 长度为0。 确认帧紧接着被确认帧发送，不需要使用CSMA-CA机制 竞争信道。
网络拓扑结构
网状型
星型
网络协调器 全功能设备(FFD,Router):可以支持 任何一种拓扑结构，可以作为网络 协商者和普通协商者，并且可以和 任何一种设备进行通信 精简功能设备(RFD):只支持星型结 构，不能成为任何协商者，可以和 网络协商者进行通信，实现简单。ຫໍສະໝຸດ 簇状型MAC帧格式
Ocets: 2 帧控制 域 (Frame Control) 1 帧序列 号 (Seq Num) 0/2 目标 PAN ID 0/2/8 目标地 址 0/2 源 PAN ID 0/2/8 源地址 0/5/6/10 /14 附加安 全头部 可变 2 FCS校 验 帧尾 (MFR) 帧负载 MAC 负载
在信标不使能模式下，协议较为简单，并不采用超帧 结构，设备通过无时隙的CSMA/CA机制发送数据。
信标使能通信
设备发送数据给协调器 协调器发送数据给设备
CSMA/CA
当某个节点有数据发送时，就采用时隙或者非 时隙的ＣＳＭＡ/ＣＡ进行数据传输。在信标使能网络 中，采用的是时隙ＣＳＭＡ/ＣＡ，要求设备的退避时 隙的边界必须在超帧时隙的边界上，如果ＣＳＭＡ/Ｃ Ａ 机制的动作没有在超帧时隙的边界上完成，下一动 作将延时到下一个超帧时隙的开始边界进行。在非信 标使能网络中，采用的是非时隙ＣＳＭＡ/ＣＡ，此模 式不需要设备在退避时隙同其他设备的退避时隙同步。
无线个人区域网wpan
2、蓝牙的数据率为 720 kb/s，通信范围在 10 米左右。
3、蓝牙使用 TDM 方式和扩频跳频 FHSS 技术组成不 用基站的皮可网(piconet)
皮可网（piconet）
1、Piconet 直译就是“微微网”，表示这种无线网络的覆 盖面积非常小。 2、每一个皮可网有一个主设备(Master)和最多7个工作的 从设备(Slave)。 3、通过共享主设备或从设备，可以把多个皮可网链接 起来，形成一个范围更大的扩散网(scatternet)。 4、这种主从工作方式的个人区域网实现起来价格就会 比较便宜
蓝牙系统中的皮可网和扩散网
扩散网 M S S P 皮可网 1 S S 皮可网 2 P S P ——搁置的设备 M
SM ——主设备源自SS ——从设备二.低速WPA( 802.15.4/ZigBee )
1、低速 WPAN 主要用于工业监控组网、办公自动化 与控制等领域，其速率是 2 ~ 250 kb/s。 2、低速 WPAN 的标准是 IEEE 802.15.4。最近新修订 的标准是 IEEE 802.15.4-2006。 3、低速 WPAN 中最重要的就是 ZigBee。 4、ZigBee 技术主要用于各种电子设备（固定的、便 携的或移动的）之间的无线通信，其主要特点是通信距 离短（10 ~ 80 m），传输数据速率低，并且成本低廉。
WPAN和WLAN
1、WPAN是以个人为中心来使用的无线 个人区域网，它实际上就是一个低功率、 小范围、低速率和低价格的电缆代替技 术。
2、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。
一、蓝牙系统
1、最早使用的WPAN是1994年爱立信公司推出的蓝牙系 统，其标准是IEEE 802.15.1。
高速率无线个人域网(WPAN)
ｗＡ Ｐ Ｎ任务组， 其任务是针对消费者图像和多媒体应用， 为低功
率低成本的短距离通信制定高速率 Ｗ Ａ ＰＮ标准， Ｅ ２１． Ｉ Ｅ８ ． ３ Ｅ ０ ５
高速率 Ｗ Ａ Ｐ Ｎ标准的最终版本预期在 ２Ｏ 年内获得批准。 Ｏ２ 虽然有些无线局域网（ Ｊ ）如ＩＥ ２ １ 、 ２ １ 和 ｗｌ Ｎ ， Ｅ Ｅ８ ．ｌ ８ ．ｌ Ａ ０ ａ０ ｂ Ｆｐ Ｌ Ｎ也可实现高速率这一 目的 ，也是瞄准 ２４ｇ ｚ Ｊｅ Ａ ，ｒ 、 Ｈ 和 ５ Ｈ 这两个不需许可证的频谱， ２ Ｇ 但通过后面的分析比较， 我们 将会看到 ８２１． 高速率 ｗ Ａ ０． ３ ５ ＰＨ技术具有特别适合便携式消
ＷＡ Ｐ Ｎ工作 组 发起 了一 个 新 的任 务 组—— ８ ． 高 建 率 ０ １３ ２ ５
・
・
・
－
２ 高 速率 Ｗ Ｐ Ｎ的应 用 Ａ
高速率 Ｗ Ａ Ｐ Ｎ的应用可以分为两大类。第一类涉及大宗 （ 多兆字节）数据文档传送 ，第二类涉及实时视像和高质量声 音。在第一类应用中，在以数字格式存储多兆字节照片文档和 视像流的数字照相机和摄像机方面能找到许多有用的应用＝ 对 消费者心理的研究表明， 通常当传送时间超过 ７ １ ｓ — ５ 时用户就 不满意了。利用目前的蓝牙技术． 把一个含有 ３ Ｂ图像或视像 Ｍ 流的数据文档从一架照相机传到一台 ｐ 机大约需要 ｌｒｌ ｃ ｉ ｒＩ Ｉ。如 果需要传送多个这样的文档的话， 目前蓝牙技术提供的 ｌ ｂ／ ｉｓ Ｎｌ 数据速率显然是不够的，至少要高一个数量级。另一种应用与 Ｍ３ ｃ Ｐ 或 Ｄ格式的音乐文档的配送相关，我们希望可以在ｐ 机 ｃ 和Ｍ３ Ｐ 播放机或 Ｃ Ｄ机之问传送这些文档。但是一个只含一首 歌的Ｍ ３ Ｐ 文档的信息量往数据速率必须超过 ｌ ｂ／。 ｉｓ Ｍ ｔ 在第二类应用中，在高质量声音和视像的配送方面有若干 引人注目的应用。一种比较受欢迎的应用有可能是数字摄像机
你了解你身边的无线网络吗？
你了解你身边的无线网络吗？当提到无线的时候，估计大家脑海中第一个想到的词是WiFi，确实WiFi在现在的生活中已经越来越普遍了，甚至人们也觉得也越来越离不开无线，但是WiFi就是无线网络吗？你真的了解你身边的无线网络吗？下面就让我带大家了解一下环绕在你身边的无线网络。
首先我们对无线网络根据覆盖范围也就是传输距离进行划分：无线个人局域网WPAN（Wireless Personal Area Network）、无线局域网WLAN（Wireless Local Area Networks）、无线城域网WMAN（Wireless Metropolitan Area Network）、无线广域网WWAN（Wireless Wide Area Network），除了这些常见类型的无线网络外还有一种介于WLAN和WMAN之间的无线mesh网络。
WPAN：无线个人局域网无线个人局域网（WPAN）是一种采用无线连接的个人局域网。
它被用在诸如电话、计算机、附属设备以及小范围（个人局域网的工作范围一般是在10米以内）内的数字助理设备之间的通讯。
支持无线个人局域网的技术包括：蓝牙、ZigBee、超频波段（UWB）、IrDA、HomeRF等，其中蓝牙技术在无线个人局域网中使用的最广泛。
蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。
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Internet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。
蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。
其数据速率为1Mbps。
采用时分双工传输方案实现全双工传输。
使用IEEE802.15.1协议。
目前为止蓝牙共有7个版本，V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0/4.1.蓝牙技术联盟BT SIG消息称蓝牙4.2版本将于2014年底发布。
IEEE802.15.4标准的概念,应用,特征;
IEEE802.15.4标准的概念，应用，特征；1 IEEE802.15.4标准的概念2002年，IEEE 802.15 工作组成立，专门从事WPAN标准化工作。
目标是为在个人操作空间（personal operating space, POS）内相互通信的无线通信设备提供通信标准。
POS一般是指用户附近10米左右的空间范围，在这个范围内用户可以是固定的，也可以是移动的。
在IEEE 802.15工作组内有四个任务组（task group, TG），分别制定适合不同应用的标准。
这些标准在传输速率、功耗和支持的服务等方面存在差异。
下面是四个任务组各自的主要任务：（1）任务组TG1：制定IEEE 802.15.1标准，又称蓝牙无线个人区域网络标准。
这是一个中等速率、近距离的WPAN网络标准，通常用于手机、PDA等设备的短距离通信。
（2）任务组TG2：制定IEEE 802.15.2标准，研究IEEE 802.15.1与IEEE 802.11（无线局域网标准，WLAN）的共存问题。
（3）任务组TG3：制定IEEE 802.15.3标准，研究高传输速率无线个人区域网络标准。
该标准主要考虑无线个人区域网络在多媒体方面的应用，追求更高的传输速率与服务品质。
（4）任务组TG4：制定IEEE 802.15.4标准，针对低速无线个人区域网络（low-rate wireless personal area network, LR-WPAN）制定标准。
该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间的低速互连提供统一标准。
任务组TG4定义的LR-WPAN网络的特征与传感器网络有很多相似之处，很多研究机构把它作为传感器的通信标准。
LR-WPAN网络是一种结构简单、成本低廉的无线通信网络，它使得在低电能和低吞吐量的应用环境中使用无线连接成为可能。
与WLAN相比，LR-WPAN网络只需很少的基础设施，甚至不需要基础设施。
IEEE_802.15.4原理解析
安全层 依靠相称性密匙保护、应用保护机制、合适的密码机制
IEEE 802.15.4 标准
IEEE 802.15.4的物理层定义了物理信道和MAC子层间的接口， 提供数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线物理信 道上收发数据，物理层管理服务维护一个物理层相关数据组成的 数据库。 在IEEE 802.15.4的MAC层中引入了超帧结构和信标帧的概念。 这两个概念的引入极大了方便了网络管理，我们可以选用以超帧 为周期组织LR-WPAN网络内设备间的通信。每个超帧都以网络 协调器发出信标帧为始，在这个信标帧中包含了超帧将持续的时 间以及对这段时间的分配等信息。网络中的普通设备接收到超帧 开始时的信标帧后，就可以根据其中的内容安排自己的任务，例 如进入休眠状态直到这个超帧结束。 MAC子层提供两种服务：MAC层数据服务和MAC层管理服务。 前者保证MAC协议数据单元在物理层数据服务中正确收发，后者 维护一个存储MAC子层协议相关信息的数据库。
端设备 End device (RFD or FFD)：只具有简单的收发功能，不能进 行分组的转发。 协调器 Coordinator (FFD)：通常通过发送信标实现与周围节点的同 步，且具有转发分组的功能。 网络协调器 PAN Coordinator (FFD)：为整个网络的主控节点，并且 每个IEEE 802.15.4网络只能有一个网络协调点
IEEE 802.15.4 与 ZigBee
ZigBee是由ZigBee Alliance所 主导的标准，定义了网络层、安全 层应用层、以及各种应用产品的架 构;而由IEEE所定制的802.15.4标准， 则是定义了物理层及MAC层。
计算机网络 无线网络划分
计算机网络无线网络划分与有线网络一样，无线网络可根据数据传送距离的不同划分为不同的类型。
它分为无线局域网（WLAN）、无线广域网（WWAN）、无线城域网（WMAN）和无线个人网（WPAN）四种不同类型。
1．无线局域网（WLAN）WLAN（Wireless Local Area Network）是计算机网络和无线通信技术相结合的产物。
他以无线多址信道作为传输媒介，利用电磁波完成数据交互，实现传统有线局域网的所有功能。
通常被形象的描述为“最后100m”的通信需求。
无线局域网让用户几乎可以从任何地方接入网络，如办公桌、会议室、咖啡厅，或者企业园区或校园中的另外一个办公楼。
同时无线局域网可以为员工提供最大限度的灵活性、生产率、工作效率，大幅度地增强他们与同事、业务伙伴和客户之间的合作。
WLAN采用IEEE 802.11系列标准。
2．无线广域网（WWAN）WWAN（Wireless Wide Area Network）是指传输范围可跨越国家或不同城市的无线网络，由于其网络覆盖范围大，通常需要特殊的服务提供者来架设及维护整个网络，一般用户只是单纯以终端连线装置来使用无线广域网络。
无线广域网让用户可以通过远程公用网络或专用网络建立无线网络连接。
通过使用由无线服务提供商负责维护的若干天线基站或卫星系统，这些连接可以覆盖广大的地理区域，例如若干城市或者国家（地区）。
WWAN标准由IEEE 802.20和3G蜂窝移动通信系统构成。
3．无线城域网（WMAN）WMAN（Wireless Metropolitan Area Network）通常用于城市范围内的业务点和信息汇聚点间的信息交流和网际接入。
它的有效作用距离要大于WLAN，其有效覆盖区域为2km~10km，最大可达到30km，数据传输速率最快可达70Mbps。
WMAN采用IEEE 802.16标准。
4．无线个人网（WPAN）WPAN（Wireless Personal Area Network）是指在个人活动范围内所使用的无线网络技术，这类技术的主要用途是让个人使用的资讯装置，如手机、PDA、笔记型计算机等可互相通信，以达到交换数据的目的。
网络的基本概念_周春艳
网络的基本概念1、网络的基本分类1.1个人区域网个人区域网PAN（Personal Area Network）个人区域网就是在个人工作的地方把属于个人的电子设备（如便携式电脑等）用于无线技术连接起来的网络，因此也常称为无线个人区域网WPAN（Wireless PAN），其范围大约在10m左右。
WPAN可以一个人使用也可以多个人使用，他一个人为中心来使用的无线网络，但它是一个低功率、小范围，低速率和低价格的电缆替代技术。
主要应用范围：✓蓝牙系统是最早使用WPAN技术的系统，它的数据率为720kb/s，通信范围10米左右。
✓低速WPAN主要用于工业监控组网、办公自动化与控制等领域，其速率是2 –250 kb/s。
其通信范围是（10 – 80米），传输速率低，但价格低廉。
✓高速WPAN是专为便携式媒体装置之间传送数据而定制的，它支持11 – 55 Mb/s的数据率。
这在个人使用的数码设备日益增多的情况下特别方便。
1.2局域网局域网（Local Area Network），简称LAN，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。
一般企业或机构自己购买设备，将物理位置较近的办公区的计算机使用网络设备连接起来，一般覆盖范围是几千米以内。
构建局域网一般企业自己购买设备，将物理位置较近的办公区的计算机使用网络设备连接起来，一般覆盖范围是几千米以内。
局域网使用的网络设备有集线器或交换机，带宽为10M、100M、1000M几个标准，而使用无线连接的局域网带宽标准为54M。
1.3城域网城域网简称MAN（Metropolitan Area network），是一种介于局域网与广域网之间能传输语音与数据的公用网络，通常使用与LAN相似的技术，能覆盖一个城市地理范围的，距离从几十千米到上百千米。
城域网中可包含若干个彼此互连的局域网，可以采用不同的系统硬件、软件和通信传输介质构成，从而使不同类型的局域网能有效地共享信息资源。
无线个域网概述(wpan)
电子称，内置 ZigBee 模块
服务器 收银台 干货区 收银台 水果区 收银台 生鲜区 内置 ZigBee 模块
超市运用ZigBee技术， 在原有基础上增加或组 建WPAN，使所有电子 称都在无线信号覆盖内， 任何电子称的数据都实 时连通，极大方便了消 费者，将电子称故障造 成的影响降到最低。 其优势在于： ①电子称任意分布 ②提高盘货效率 ③安全性好
WLAN(802.11) 100米以内
WMAN(802.16) 数千米
WWAN(802.20) 15千米
无线个域网的特点
①高数据速率并行链路：>100Mbps ②邻近终端之间的短距离连接：典型为 1~10m ③标准无线或电缆桥路与外部因特网或 广域网的连接 ④典型的对等式拓扑结构
⑤中等用户密度
分类
低速wpan
低速WPAN主要为近距离网络互连而设 计，采用IEEE 802.15.4标准。 其结构简单、数据率低、通信距离近 、功耗低、成本低，被广泛用于工业 监测、办公和家庭自动化及农作物监 测等
IEEE 802.15.4标准。
IEEE 802.15.4描述了低速率无线个人局域网的 物理层和媒体接入控制协议。它属于IEEE 802.15工作组。
个域网
通信范围
个域网的基本概念
个域网(Personal Area Network， PAN的通信范围往往仅 PAN)，是一种范围较小的计 几米，被看作是最后几 算机网络，主要用于计算机 米的解决方案 设备之间的通信，还包括电 话和个人电子设备等。
无线个域网 无线个域网(Wireless PAN， WPAN)是一种采用无线连接 的个域网 媒介 WPAN主要通过无线电 或红外线代替传统有 线电缆，实现个人信 息终端的互联。
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2、什么是移动宽带网络WWAN WWAN，即Wireless Wide Area Network，无线广域网 。 WWAN技术是使得笔记本电脑或者其他的设备装置， 在蜂窝网络覆盖范围内，可以在任何地方连接到互联网。 主要的无线广域网服务提供商(Verizon Wireless， Sprint Nextel等等)提供宽带WWAN服务，其下载速度可 以与DSL相媲美。 无线广域网(WWAN) 也称为移动宽带网络，是一种提供广 域互联网接入的高速数字蜂窝网络。WWAN更象是WLAN (无线局域网)，但是它的覆盖范围要大得多，WLAN的一 般传输距离可达100到1000英尺。 电脑只要处于蜂窝数 据传输服务区域内，就能保持移动宽带网络接入。
无线城域网的推出是为了满足日益增长的宽带无线接入 (BWA)市场需求。 虽然多年来 802.11x技术一直与许多其他专有技术一起 被广泛应用无线接入，并获得很大成功，但是WLAN的总 体设计及其提供的特点，并不能很好地适用于室外的应用 。当其用于室外时，在带宽和用户数方面将受到限制，同 时还存在着通信距离等其他一些问题。 基于上述情况，IEEE决定制定一种新的、更复杂的全球标 准，这个标准应能同时解决物理层环境（室外射频传输） 和QoS两方面的问题，以满足无线接入和 “最后一英里 ”接入市场的需要。
3、什么是无线局域网络WLAN WLAN是英文Wireless Local Area Network(无线局域网 络)的缩写，指应用无线通信技术将计算机设备互联起来 ，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。无线局 域网（WLAN）利用无线电波作为信息传输的媒介构成的 无线局域网（WLAN），与有线网络的用途十分类似，最 大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线 ，可以和有线网络互为备份。的特点是：不再使用通信电缆将计算机与 网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的 构建和终端的移动更加灵活。 无线局域网(WLAN)采用行业标准802.11。许多802.11 设备都经过Wi-Fi联盟认证，以确保无线局域网(802.11) 产品的互操作性。 需要注意的是： 公认的802.11标准有三种；802.11(b) 、802.11(g)和802.11(a)。 另外，新兴的802.11(n)标 准较前代规格，提供更高数据传输率和大得多的传输距离 。
第五章 无线个域网ppt课件
ARQN — 无编号自动请求重发
SEQN — 序列编号
HEC — 分组头错误校验
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蓝牙基带信道控制
待机 Standby
寻呼
寻呼扫描 查询扫描
查询
主设备响应
从设备响应
查询响应
连接 Connection
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连接状态
连接状态是指连接已经建立，数据分组可 以双向传输的状态
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运动中的连接
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蓝牙应用实例
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蓝牙系统
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蓝牙模块
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蓝牙传输特性
2.4GHz ISM频带 传输距离为10米 连接便携式和固定设备 点—点和点—多点模式 数据速率
同步（电路交换技术）
64kbps
异步（分组交换技术）
制造商分配的产品编号 LAP（24位）
Bluetooth SIG分配的制造商编号
UAP（8位）
NAP（16位）
LAP（Lower Address Part） UAP（Upper Address Part） NAP（Non-significant Address Part）
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蓝牙基带分组
蓝牙预留64个LAP地址用于查询操作
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蓝牙基带分组
分组头（Header）
AM_ADDR Type Flow ARQN SEQN HEC （3位） （4位） （1位） （1位） （1位） （8位）
AM_ADDR — 微微网中激活从设备地址
Type — 分组类型
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2、蓝牙的数据率为 720 kb/s，通信范围在 10 米左右。
3、蓝牙使用 TDM 方式和扩频跳频 FHSS 技术组成不 用基站的皮可网(piconet)
皮可网（piconet）
1、Piconet 直译就是“微微网”，表示这种无线网络的覆 盖面积非常小。 2、每一个皮可网有一个主设备(Master)和最多7个工作的 从设备(Slave)。 3、通过共享主设备或从设备，可以把多个皮可网链接 起来，形成一个范围更大的扩散网(scatternet)。 4、这种主从工作方式的个人区域网实现起来价格就会 比较便宜
小组成员：
ห้องสมุดไป่ตู้
无限个人区域网WPAN（Wireless
Personal Area Network ）：
就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备 （如便携式电脑、平板电脑、便携式打印机以及蜂 窝电话等）用于无线技术连接起来自组网络，不需 要使用接入点AP，整个网络范围大约在10m左右。 WPAN可以是一个人使用，也可以是若干人使用。这 些电子设备可以很方便地进行通信，就像普通电缆 连接一样。请注意无线个人区域网和个人区域网 PAN（Personal Area Network）并不完全等同，因为 PAN不一定都是使用无线连接的。
蓝牙系统中的皮可网和扩散网
扩散网 M S S P 皮可网 1 S S 皮可网 2 P S P ——搁置的设备 M
S
M ——主设备
S
S ——从设备
二.低速WPA( 802.15.4/ZigBee )
1、低速 WPAN 主要用于工业监控组网、办公自动化 与控制等领域，其速率是 2 ~ 250 kb/s。 2、低速 WPAN 的标准是 IEEE 802.15.4。最近新修订 的标准是 IEEE 802.15.4-2006。 3、低速 WPAN 中最重要的就是 ZigBee。 4、ZigBee 技术主要用于各种电子设备（固定的、便 携的或移动的）之间的无线通信，其主要特点是通信距 离短（10 ~ 80 m），传输数据速率低，并且成本低廉。
4、超宽带技术使用了瞬间高速脉冲，可支持 100 ~ 400 Mb/s 的数据率，可用于小范围内高速传送图像或 DVD 质量的多媒体视频文件
谢谢观赏！
ZigBee 的协议栈
应用层
ZigBee 协议栈
网络层
MAC层 物理层
ZigBee联盟定义
IEEE 802.15.4 定 义
ZigBee 的组网方式
可采用星形和网状拓扑，或两者的组合。有一个全功能 设备FFD 充当网络的协调器。ZigBee 网络中数量最多的端 设备是精简功能设备RFD 结点。 FFD FFD FFD FFD
ZigBee的标准
1、在 IEEE 802.15.4 标准基础上发展而来的。
2、所有 ZigBee 产品也是 802.15.4 产品。 3、IEEE 802.15.4 只是定义了 ZigBee 协议栈的最低 的两层（物理层和 MAC 层），而上面的两层（网络层 和应用层）则是由 ZigBee 联盟定义的。
FFD
FFD
FFD
三、高速VPN
1、高速 WPAN 用于在便携式多媒体装置之间传送数据， 支持11 ~ 55 Mb/s的数据率，标准是 802.15.3 。 2、IEEE 802.15.3a 工作组还提出了更高数据率的物理 层标准的超高速 WPAN，它使用超宽带 UWB 技术。 3、UWB 技术工作在 3.1 ~ 10.6 GHz 微波频段，有非常 高的信道带宽。超宽带信号的带宽应超过信号中心频率的 25% 以上，或信号的绝对带宽超过 500 MHz。
WPAN和WLAN
1、WPAN是以个人为中心来使用的无线 个人区域网，它实际上就是一个低功率、 小范围、低速率和低价格的电缆代替技 术。
2、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。
一、蓝牙系统
1、最早使用的WPAN是1994年爱立信公司推出的蓝牙系 统，其标准是IEEE 802.15.1。