第8章无线个域网PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10
☆HomeRF技术 HomeRF是数字无绳电话技术与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 ☆蓝牙技术 蓝牙能支持短距离(如10米内)无线通信，能在手 机、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等 之间进行信息交换，其工作于2.4GHz ISM频段， 数据速率为1Mbps，采用时分双工传输方案
技术指标 蓝牙 HomeHF IrDA
UWB
ZigBee
工作频段 2.4GHz 2.4GHz 红外线 3.1~10.6GHz 2.4GHz
传输速率 1Mbps 6~10Mbps 16Mbps 480Mbps 20~250kbps
通信距离 10m
50m
1m
10mFra Baidu bibliotek
10~100m
应用前景 中
中
一般
好
好
13
WLAN(802.11) 100米以内
WMAN(802.16) 数千米
WWAN(802.20) 15千米
四种无线网络之间的关系与通信范围
5
WPAN主要应用于个人用户工作空间，其位于整 个网络链的末端，用于实现同一地点终端与终端 间的连接。从技术角度分析，WPAN系统通常可 分为以下4个层次： ①应用软件和程序 ②固件和软件栈 ③基带装置 ④无线电收发
工作内容 蓝牙1.x版 WLAN与WPAN共存 高速数据率 超宽带(UWB) 低数据速率及ZigBee 网状网络(Mesh) 用于医疗的人体内无线通信 RFID在WPAN的应用
15
☆802.15.1标准 802.15.1本质上是蓝牙低层协议的一个正式标准 化版本，大多数标准制定工作仍由蓝牙特别兴趣 组负责 ☆802.15.2标准 802.15.2标准制定了一个共存模型，以量化WPAN 和WLAN的冲突。802.15.2实际上是一个策略建 议，推荐了一系列解决WPAN与WLAN互扰的技 术策略和方案，主要可分为协同共存和非协同共 存两种
9
无线个域网的关键技术
WPAN的关键技术包括IrDA、HomeRF、UWB、 蓝牙技术、ZigBee技术等 ☆IrDA(红外)技术 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 ☆超宽带(UWB)技术 超宽带(Ultra Wide Band，UWB)是一种基于IEEE 802.15.3的超高速、短距离无线接入技术，通信 范围在10米范围内，能实现每秒数百兆位的数据 传输率，具有抗干扰性强、传输速率高、带宽大、 消耗电能低、保密性好等众多优势
IEEE 802.15技术标准
●IEEE、ITU等组织都致力于WPAN标准的制定， 其中IEEE的研究重点主要是IEEE 802.15系列，它 也是目前最权威的WPAN标准，具体由802.15工作 组负责制定，其分为7个任务组，如下表所示：
14
IEEE802.15任务组
802.15子工作组 802.15.1 802.15.2 802.15.3 802.15.3a 802.15.4 802.15.5 802.15.6 SGRFID
3
无线个域网的基本概念
●WPAN是为了实现活动半径小(如几米)、业务 类型丰富、面向特定群体的连接而提出的新型无 线网络技术 ●WPAN是一种与无线广域网(WWAN)、无线城 域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)并列但覆盖 范围更小的无线网络，对应关系如下图所示
4
WPAN(802.15) 10米以内
6
WPAN的主要特点有： 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
7
无线个域网的分类
通常将WPAN按传输速率分为低速、高速和超高 速三类，如下图所示
无线个域网
低速WPAN 高速WPAN
16
☆802.15.3标准 802.15.3-2003是针对高速WPAN制定的无线MAC 层和物理层规范，允许WPAN在家中连接多达上 百个无线应用设备，传输速度可达11~55Mbps， 适合多媒体数据传输，有效距离可达100m ☆802.15.4标准 802.15.4-2006标准主要针对低速WPAN。该标准 以低功耗、低速率传输、低成本为目标，旨在为 个人或家庭范围内不同设备间的低速互连提供统 一标准，目前正不断发展
通信速率：0.25Mbps 通信距离：10m 工作频率：2.4GHz
通信速率：55Mbps 通信距离：10m 工作频率：2.4GHz
通信速率：110/200/480Mbps 超高速WPAN 通信距离：10m、4m和4m以下
工作频率：3.1GHz~10.6GHz
8
●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 ●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
11
☆ZigBee技术
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10~100m
节点4
节点5 ZigBee中心节点
PC控制 ZigBee终端节点
节点3
节点2 节点1
星型ZigBee网络
12
五种WPAN关键技术的技术特点
第8章 无线个域网
本章内容简介
☆无线个域网概述 ☆无线个域网的关键技术 ☆IEEE 802.15技术标准 ☆无线个域网的协议 ☆无线个域网的协议体系结构 ☆无线个域网的应用实例 ☆无线个域网的仿真
2
无线个域网概述
个域网的基本概念
●个域网(Personal Area Network，PAN)，是一种 范围较小的计算机网络，主要用于计算机设备之 间的通信，还包括电话和个人电子设备等 ●PAN的通信范围往往仅几米，也可用于连接多 个网络 ●PAN被看作是最后一米的解决方案 ●无线个域网(Wireless PAN，WPAN)是一种采用 无线连接的个域网 ●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，组建个人信息 网络
☆HomeRF技术 HomeRF是数字无绳电话技术与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 ☆蓝牙技术 蓝牙能支持短距离(如10米内)无线通信，能在手 机、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等 之间进行信息交换，其工作于2.4GHz ISM频段， 数据速率为1Mbps，采用时分双工传输方案
技术指标 蓝牙 HomeHF IrDA
UWB
ZigBee
工作频段 2.4GHz 2.4GHz 红外线 3.1~10.6GHz 2.4GHz
传输速率 1Mbps 6~10Mbps 16Mbps 480Mbps 20~250kbps
通信距离 10m
50m
1m
10mFra Baidu bibliotek
10~100m
应用前景 中
中
一般
好
好
13
WLAN(802.11) 100米以内
WMAN(802.16) 数千米
WWAN(802.20) 15千米
四种无线网络之间的关系与通信范围
5
WPAN主要应用于个人用户工作空间，其位于整 个网络链的末端，用于实现同一地点终端与终端 间的连接。从技术角度分析，WPAN系统通常可 分为以下4个层次： ①应用软件和程序 ②固件和软件栈 ③基带装置 ④无线电收发
工作内容 蓝牙1.x版 WLAN与WPAN共存 高速数据率 超宽带(UWB) 低数据速率及ZigBee 网状网络(Mesh) 用于医疗的人体内无线通信 RFID在WPAN的应用
15
☆802.15.1标准 802.15.1本质上是蓝牙低层协议的一个正式标准 化版本，大多数标准制定工作仍由蓝牙特别兴趣 组负责 ☆802.15.2标准 802.15.2标准制定了一个共存模型，以量化WPAN 和WLAN的冲突。802.15.2实际上是一个策略建 议，推荐了一系列解决WPAN与WLAN互扰的技 术策略和方案，主要可分为协同共存和非协同共 存两种
9
无线个域网的关键技术
WPAN的关键技术包括IrDA、HomeRF、UWB、 蓝牙技术、ZigBee技术等 ☆IrDA(红外)技术 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 ☆超宽带(UWB)技术 超宽带(Ultra Wide Band，UWB)是一种基于IEEE 802.15.3的超高速、短距离无线接入技术，通信 范围在10米范围内，能实现每秒数百兆位的数据 传输率，具有抗干扰性强、传输速率高、带宽大、 消耗电能低、保密性好等众多优势
IEEE 802.15技术标准
●IEEE、ITU等组织都致力于WPAN标准的制定， 其中IEEE的研究重点主要是IEEE 802.15系列，它 也是目前最权威的WPAN标准，具体由802.15工作 组负责制定，其分为7个任务组，如下表所示：
14
IEEE802.15任务组
802.15子工作组 802.15.1 802.15.2 802.15.3 802.15.3a 802.15.4 802.15.5 802.15.6 SGRFID
3
无线个域网的基本概念
●WPAN是为了实现活动半径小(如几米)、业务 类型丰富、面向特定群体的连接而提出的新型无 线网络技术 ●WPAN是一种与无线广域网(WWAN)、无线城 域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)并列但覆盖 范围更小的无线网络，对应关系如下图所示
4
WPAN(802.15) 10米以内
6
WPAN的主要特点有： 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
7
无线个域网的分类
通常将WPAN按传输速率分为低速、高速和超高 速三类，如下图所示
无线个域网
低速WPAN 高速WPAN
16
☆802.15.3标准 802.15.3-2003是针对高速WPAN制定的无线MAC 层和物理层规范，允许WPAN在家中连接多达上 百个无线应用设备，传输速度可达11~55Mbps， 适合多媒体数据传输，有效距离可达100m ☆802.15.4标准 802.15.4-2006标准主要针对低速WPAN。该标准 以低功耗、低速率传输、低成本为目标，旨在为 个人或家庭范围内不同设备间的低速互连提供统 一标准，目前正不断发展
通信速率：0.25Mbps 通信距离：10m 工作频率：2.4GHz
通信速率：55Mbps 通信距离：10m 工作频率：2.4GHz
通信速率：110/200/480Mbps 超高速WPAN 通信距离：10m、4m和4m以下
工作频率：3.1GHz~10.6GHz
8
●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 ●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
11
☆ZigBee技术
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10~100m
节点4
节点5 ZigBee中心节点
PC控制 ZigBee终端节点
节点3
节点2 节点1
星型ZigBee网络
12
五种WPAN关键技术的技术特点
第8章 无线个域网
本章内容简介
☆无线个域网概述 ☆无线个域网的关键技术 ☆IEEE 802.15技术标准 ☆无线个域网的协议 ☆无线个域网的协议体系结构 ☆无线个域网的应用实例 ☆无线个域网的仿真
2
无线个域网概述
个域网的基本概念
●个域网(Personal Area Network，PAN)，是一种 范围较小的计算机网络，主要用于计算机设备之 间的通信，还包括电话和个人电子设备等 ●PAN的通信范围往往仅几米，也可用于连接多 个网络 ●PAN被看作是最后一米的解决方案 ●无线个域网(Wireless PAN，WPAN)是一种采用 无线连接的个域网 ●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，组建个人信息 网络