无线通信技术

P15.1ZigBee技术1.概述ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙技术之间的技术提案。有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们之间的通信效率非常高。。P25.1ZigBee技术1.概述完整的ZigBee协议栈有物理层、介质链路层、网络层、安全层和应用层。P35.1ZigBee技术2.ZigBee协议栈结构ZigBee协议比较紧凑、简单。可以分为三个基本层次：1、物理层(PHY)、2、介质接入控制层(MAC)、3、ZigBee堆栈层和应用层。PHY层／MAC层位于最底层，应用层位于最高层P45.1ZigBee技术2.ZigBee协议栈结构。P55.1ZigBee技术3.ZigBee物理层ZigBee的物理层规范了通信频率，ZigBee所使用的频率范围分别为2．4GHz和868／915MHz。IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2．4GHz和868／915MHz物理层。P65.1ZigBee技术3.ZigBee物理层P75.1ZigBee技术3.ZigBee物理层4字节1字节1字节变量前同步码帧定界符真长度（7位）预留位（1位）PSDU同步包头物理层包头物理层净荷P85.1ZigBee技术4.ZigBee数据链路层IEEE802.15.4媒介接入控制层(MAC)在IEEE802系列中，OSl参考模型的数据链路层又被分力MAC和LLC两个子层。P95.1ZigBee技术4.ZigBee数据链路层MAC层结构模型。P105.1ZigBee技术5.ZigBee网络层ZigBee网络层的主要功能就是提供一些必要的函数，确保ZigBee的MAC层正常工作，并且为应用层提供合适的服务接口。。P115.1ZigBee技术5.ZigBee网络层网络层结构模型。P125.1ZigBee技术5.ZigBee网络层网络层数据包格式。2字节2字节2字节1字节1字节0/80/80/1变长变长帧控制目的地址源地址广播半径域广播序列号目的地址源地址多点传送控制源路由帧帧的有效载荷网络帧层报头网络层有效载荷P135.1ZigBee技术6.ZigBee应用层ZigBee应用层框架包括应用支持层(APS)、ZigBee设备对象(ZDO)和制造商所定义的应用对象。应用支持层的功能包括维持绑定表、在绑定的设备之间传送信息。P145.1ZigBee技术6.ZigBee应用层1．应用支持子层(APS)2．应用框架（AF）3．ZigBee设备对象(ZDO)4．ZigBee配置文件。P155.1ZigBee技术7.ZigBee技术的特点(1)数据传输速率低。只有10kbps-250kbps。(2)功耗低。(3)数据传输可靠。(4)网络容量大。(5)自动动态组网、自主路由。(6)兼容性。(7)安全性。(8)实现成本低。。P165.1ZigBee技术8.ZigBee技术和其它无线网络的比较种类ZigBee蓝牙Wi-Fi超宽带现有移动通信（CDAM）单点覆盖距离50-300M（几公里）10M50M10M可达几公里网络扩展性自动扩展无无无依靠现有网络覆盖电池寿命数年数天数小时数十天数天传输速率250Kbps可达1Mbps1-11Mbps500Mbps可达38.4Kbps频段868/915MHz、2.4GHz2.4GHz2.4GHz3.1-10.6GHz0.8-1GHz网络节点数65000850网络使用费无无无无有安全性128bitAES或用户在应用层定义64bit、128bitServiceSetID（SSID）编码对脉冲参数伪随机化使用成本低低一般低高P175.1ZigBee技术9.ZigBee技术应用典型的应用如:工业控制、智能建筑、家庭自动化、无线传感器网络、能源管理(照明、HVAC、远程抄表)、智能交通系统、医疗与健康监护、汽车、现代农业等。P185.2蓝牙技术1.概述蓝牙技术(bluetooth)是一种短距离无线通信技术，是无线数据与语音通信的开放性全球规范，以无线局域网的IEEE802.11标准技术为基础，主要目的是取代当前电缆连接方案，通过统一的短程无线链路，在各信息设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、微功耗的语音和数据通信。P195.2蓝牙技术2.基本特点1.成本低2.功耗低、体积小3.近距离通信。4.安全性P205.2蓝牙技术3.蓝牙网络基本结构蓝牙系统一般由以下4个功能单元组成：1.天线单元2.链路控制（固件）单元3.链路管理（软件）单元4.蓝牙软件（协议）单元P215.2蓝牙技术4.蓝牙技术的通信过程蓝牙系统的网络拓扑结构有两种形式：微微网（piconet）和分布式网络（Scatternet）。P225.2蓝牙技术4.蓝牙技术的通信过程微微网（piconet）一个piconet可以只是两台相连的设备，比如一台便携式电脑和一部移动电话，也可以是8台连在一起的设备。在一个piconet中，所有设备都是级别相同的单元，具有相同的权限。但是在piconet网络初建时，其中一个单元被定义为master，其它单元被定义为slave。P235.2蓝牙技术4.蓝牙技术的通信过程微微网（piconet）微微网由主设备（Master）单元（发起链接的设备）和从设备（Slave）单元构成，有一个主设备单元和最多7个从设备单元。主设备单元负责提供时钟同步信号和跳频序列，从设备单元一般是受控同步的设备单元，接受主设备单元的控制。P245.2蓝牙技术4.蓝牙技术的通信过程Scatternet（分布式网络、分散网）分布式网络(Scatternet)是由多个独立、非同步的微微网形成的.P255.2蓝牙技术4.蓝牙技术的通信过程蓝牙基带技术的连接方式有：同步定向连接（SynchronousConnectionOriented，简称SCO）类型，主要用于传送语音；异步无连接（AsynchronousConnectionless,简称ACL）类型，主要用于传送数据包。P265.2蓝牙技术4.蓝牙技术的通信过程同一个piconet中不同的主从对可以使用不同的连接类型，而且在一个阶段内还可以任意改变连接类型。每个连接类型最多可以支持16种不同类型的数据包，其中包括4个控制分组，这一点对SCO和ACL来说都是相同的。两种连接类型都使用TDD（时分双工传输方案）实现全双工传输。P275.2蓝牙技术4.蓝牙技术的通信过程SCO连接为对称连接，利用保留时隙传送数据包。连接建立后，master和slave可以不被选中就发送SCO数据包。SCO数据包既可以传送话音，也可以传送数据，但在传送数据时，只用于重发被损坏的那部分数据。P285.2蓝牙技术4.蓝牙技术的通信过程ACL链路就是定向发送数据包，它既支持对称连接，也支持不对称连接。master负责控制链路带宽，并决定piconet中的每个slave可以占用多少带宽和连接的对称性。slave只有被选中时才能传送数据。ACL链路也支持接收master发给piconet中所有slave的广播消息。P295.2蓝牙技术5.蓝牙的硬件模块结构(l)无线层主要完成频率合成、比特到符号的转换和过滤及符号的收发操作。(2)基带层主要完成编码/解码、加密/解密、分组处理和跳频频率的生成和选择。(3)链路管理器层主要完成连接的建立和链路的管理。蓝牙设计的初衷是在便携设备和移动设备之间实现无线互连，这也是蓝牙硬件设计的主要目标。P305.2蓝牙技术5.蓝牙的硬件模块结构单片蓝牙模块的构成P315.2蓝牙技术7.应用模式文件传输模式因特网网桥模式头戴式设备模式蓝牙手机模式局域网访问模式个人资料管理模式对讲机应用模式无绳电话应用模式数据同步模式P325.3WiFi技术1.概念WiFi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。它是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。它可以帮助用户访问电子邮件、Web和流式媒体。它为用户提供了无线的宽带互联网访问。P335.3WiFi技术1.概念。同时，它也是在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷的途径。WiFi无线网络是由AP(AccessPoint)和无线网卡组成的无线网络。在开放性区域，通讯距离可达305米；在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。WiFi以其自身诸多优点，受到人们推崇。P345.3WiFi技术2.WiFi网络结构和原理WiFi的基本网络结构包括物理层、介质访问接入控制层(MAC层)及逻辑链路控制层(LLC层)。。P355.3WiFi技术2.WiFi网络结构和原理WiFi的WiFi网络的组成部分1)站点(Station)。2)基本服务单元BSS(BasicServiceSet)。3)分配系统DS(DistributionSystem)。4)接入点AP(AccessPoint)。5)扩展服务单元ESS(ExtendedServiceSet)。6)门桥(Portal)。P365.3WiFi技术3.WiFi技术的特点优点（1）无线电波的覆盖范围广（2）速度快，可靠性高（3）无需布线（4）健康安全P375.3WiFi技术4.WiFi技术的应用WiFi在掌上设备上应用越来越广泛，而智能手机就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技术不同，WiFi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率，因此WiFi手机成为了目前移动通信业界的时尚潮流。P385.4超宽带（UWB）技术1.概念1993年，美国南加州大学通信科学研究所的R.A.Scholtz在国际军事通信会议(MILCOM’93)发表论文，论证了采用冲激脉冲进行跳时调制的多址技术，从而开辟了将冲激脉冲作为无线电通信信息载体的新途径。P395.4超宽带（UWB）技术1.概念。信号带宽/中心频率窄带≤1%宽带%1≤…≤25%超宽带（UWB）≥25%（或带宽≥500MHz）P405.4超宽带（UWB）技术2.UWB技术的特点(1)系统结构的实现比较简单：(2)高速的数据传输：(3)功耗低：(4)安全性高：(5)多径分辨能力强：(6)定位精确：(7)工程简单造价便宜：（8）系统容量大。（9）穿透能力强。P415.4超宽带（UWB）技术3.UWB系统的应用应用于无线多媒体家域网、个域网，雷达定位和成像系统，智能交通系统，以及应用于军事、公安、救援、医疗、测量等多个领域。P425.5CDMA移动通信系统1.码分多址基本原理码分多址收发系统示意图。P435.5CDMA移动通信系统1.码分多址基本原理假定系统有4个用户（即n=4），各用户的地址码分别为:W1={1，1，1，1}W2={1，−1，1，−1}W3={1，1，−1，−1}W4={1，−1，−1，1}在某一时刻用户信息数据分别为:d1={1}d2={−1}d3={1}d4={−1}。P445.5CDMA移动通信系统1.码分多址基本原理P455.5CDMA移动通信系统2.CDMA特点（1）CDMA系统的许多用户使用同一频率、占用相同带宽，各个用户可同时发送或接收信号。（2）CDMA通信容量大。（3）CDMA具有软容量特性。（4）CDMA系统可采用“软切换”技术。（5）CDMA系统中上下行链路均可采用功率控制技术。（6）具有良好的抗干扰、抗衰落性能和保密性能。P465.5CDMA移动通信系统3.IS-95CDMA通信系统原理CDMA特点IS-95CDMA通信原理直接序列扩频通信中，在发送端，待传语音通过模/数（A/D）转换，将模拟语音转变成9.6kbit/s的二进制数据信息，通过1.2288Mc/s高速率的PN扩频调制，使信道中传输信号的带宽远远大于原始信号本身的带宽。P475.5CDMA移动通信系统3.IS-95CDMA通信系统原理CDMA特点IS-95C