短距離無線通信技術(shù)簡介

1、短距離無線通信 及組網(wǎng)技術(shù) Overlay Networks the global goal regional metropolitan area campus-based in-house vertical hand-over horizontal hand-over integration of heterogeneous fixed and mobile networks with varying transmission characteristics Global Star -Mobile Phone GSM CDMA 3G CT2 -DECT -PHS Wireless LAN 短

2、距離無線通信 一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過電磁波 （紅外、無線電微波）傳輸信息，并且傳輸距 離限制在較短的范圍內(nèi)，通常是幾十米以內(nèi)， 都可以稱之為短距離無線通信。 短距離無線通信 通信距離短，覆蓋距 離一般在10200m 無線發(fā)射器的發(fā)射功 率較低，發(fā)射功率一 般小于100mW 工作頻率多為免付費、 免申請的全球通用的 工業(yè)、科學、醫(yī)學頻 段 三個重要特征和優(yōu)勢： 低成本 低功耗 對等通信：終端之間 對等通信，無須網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備進行中轉(zhuǎn)，因此 空中接口設(shè)計和高層 協(xié)議都相對比較簡單 幾種常見的短距離無線通信 藍牙（Bluetooth） 紅外（IrDA） ZigBee Wi-Fi技術(shù) NFC技術(shù)

3、 UWB（超寬帶） 無線自組織網(wǎng)絡(luò) 高速短距離無線通信 最高數(shù)據(jù)速率高于 100Mb/s，通信距離 小于10m。 低速短距離無線通信 最低數(shù)據(jù)速率低于 1Mb/s，通信距離小 于100m。 藍牙通信技術(shù) Wireless Personal Area Network (WPAN) 無線個人局域網(wǎng) 藍牙通信技術(shù) 藍牙，是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m 內(nèi)）的無線電技術(shù)。能在包括移動電話、PDA、 無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備 之間進行無線信息交換。 藍牙的發(fā)展和目標 由Ericsson、Nokia、 Intel、Toshiba和 IBM共同建立特別 興趣小組，SIG （specia

4、l interest group）,現(xiàn)已有 2000多家公司加入。 藍牙的基本功能及性能指標 基本功能：利用嵌入式芯片，實現(xiàn)短距離無線 連接，替代現(xiàn)有電纜 工作頻段： 24002483.5 MHz之間的ISM頻帶 調(diào)制方式：GFSK, 調(diào)制指數(shù)：0.28-0.35 擴頻方式：跳頻擴頻 79個跳頻信道 雙工方式：時分雙工 藍牙的基本功能及性能指標 無線傳輸距離：10米100米 發(fā)射功率：1mW，2.5mW，100mW 傳輸類型：數(shù)據(jù)信息、語音信息 傳輸速率：1Mbps、 2Mbps、 3Mbps 通信方式和組網(wǎng)方式：點對點、點對多點、微 微網(wǎng)piconet、散射網(wǎng)scatternet 藍牙的優(yōu)勢

5、 開放性優(yōu)勢 低成本 低功耗 芯片尺寸小 點對多點連接 語音和數(shù)據(jù)混合傳輸 高抗干擾能力 藍牙技術(shù)的應(yīng)用 語音/數(shù)據(jù)接入：將一臺計算機通過安全的無線鏈路連接到通信設(shè)備上 完成與廣域網(wǎng)的連接 外圍設(shè)備互聯(lián)：將各種設(shè)備通過藍牙鏈路連接到主機上 個人局域網(wǎng)：主要用于個人網(wǎng)絡(luò)與信息的共享與交換 規(guī)格規(guī)格藍牙藍牙紅外紅外 無線傳輸媒介無線傳輸媒介射頻無線電波紅外線 標稱傳輸速率標稱傳輸速率 (Mbit/s) 1,2,31.521，4，16 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)/語音支持語音支持支持語音和數(shù)據(jù)只支持數(shù)據(jù) 傳輸距離傳輸距離10100m20cm10m 移動能力移動能力極佳差 方向性方向性全向(360度，中間可以有障 礙)

6、 窄角(30度，中間不能有障 礙) 最大功耗最大功耗通信30mA，待機0.3mA數(shù)mA 傳輸方式傳輸方式點到點，點到多點點到點 連接設(shè)備數(shù)連接設(shè)備數(shù)8個2個 安全措施安全措施鑒權(quán)：128bit密鑰 加密：8128bit密鑰 靠短距離、小角度傳輸保證 安全，無其他安全措施 支持組織支持組織SIGIrDA 主要用途主要用途個人區(qū)域網(wǎng)透明可見范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸， 近距離遙控 ZigBee技術(shù) IEEE 802.15.4協(xié)議 ZigBee技術(shù) Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個 協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線 通信技術(shù)。 其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、

7、低數(shù)據(jù)速率、低成本。 主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以 嵌入各種設(shè)備。 簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的 近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。 ZigBee的起源 工業(yè)自動化和家庭智能化對無線數(shù)據(jù)通信的需 求越來越強烈，而藍牙技術(shù)對于這一領(lǐng)域顯然 有一定的局限。 2002年,zigbee Alliance成立。 Zigbee協(xié)議在2003年正式問世。 2004年,zigbee V1.0誕生。 2006年,推出zigbee 2006,比較完善。 2007年底,zigbee PRO推出。 ZigBee的技術(shù)優(yōu)勢 數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒-250KB/秒，專注于 低傳輸應(yīng)用 功耗低：在

8、低功耗待機模式下，兩節(jié)普通5號電 池可使用6-24個月 成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單， 所以大大降低了成本 網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65000個設(shè)備 ZigBee的技術(shù)優(yōu)勢 時延短：典型搜索設(shè)備時延為30ms，休眠激活時 延為15ms，活動設(shè)備信道接入時延為15ms。 網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強，通信可靠 數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán) 功能，采用AES-128加密算法（美國新加密算法， 是目前最好的文本加密算法之一），各個應(yīng)用可 靈活確定其安全屬性 工作頻段靈活：使用頻段為2.4GHz、868MHz （歐洲）和915MHz（美國），均為免執(zhí)照（免 費）的頻段 Z

9、igBee的應(yīng)用 低速無線設(shè)備 TV VCR DVD CD 保安保安 HVAC 照明照明 門禁門禁 玩具玩具 游戲器具游戲器具 監(jiān)視監(jiān)視 診斷診斷 傳感器傳感器 監(jiān)視監(jiān)視 傳感器傳感器 自動化自動化 控制控制 工業(yè)、農(nóng)業(yè) 和商業(yè) 消費電子消費電子 PC 機的機的 外圍設(shè)備外圍設(shè)備 玩具和游玩具和游 戲戲 個人 健康監(jiān)護 家庭家庭 自動化自動化 鼠標鼠標 鍵盤鍵盤 操作桿操作桿 ZigBee的應(yīng)用實例的應(yīng)用實例 結(jié)合ZigBee和GPRS的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò) ZigBee的應(yīng)用實例的應(yīng)用實例 基于ZigBee的油田油井遙測遙控無線通信 Wi-Fi技術(shù) WLAN無線局域網(wǎng) Wi-Fi技術(shù) Wi-Fi

10、實際上為制定802.11無線網(wǎng)絡(luò)的組織無線網(wǎng)絡(luò)的組織，并 非代表無線網(wǎng)絡(luò)。但是后來人們逐漸習慣用用Wi- Fi來稱呼來稱呼802.11b協(xié)議協(xié)議。它的最大優(yōu)點就是傳輸 速度較高，另外它的有效距離也很長，同時也 與已有的各種802.11 DSSS設(shè)備兼容。筆記本電 腦上的迅馳技術(shù)就是基于該標準的。 目前無線局域網(wǎng)（WLAN）,主流采用802.11協(xié) 議。故常直接稱為WIFI網(wǎng)絡(luò)。 Wi-Fi技術(shù)的來源 （Wireless Fidelity）俗稱無線寬帶 1999年時各個廠商為了統(tǒng)一兼容802.11標準的設(shè) 備而結(jié)成了一個標準聯(lián)盟，稱為Wi-Fi Alliance， 而Wi-Fi這個名詞，也是他們

11、為了能夠更廣泛的 為人們接受而創(chuàng)造出的一個商標類名詞，也有 人把它稱作無線保真。 802.11協(xié)議發(fā)展歷程 IEEE推出的第一代WLAN標準 2.4G頻段傳輸速率1M 11b 2.4G頻段，傳輸速率提高 到5.5M和11M 11a 5.8G頻段傳輸速率提高到54M 傳輸速率提高到54M 2.4G頻段 兼容11b 2.4G頻段和5.8G頻段 傳輸速率提高到300M 兼容11a/11b/11g 6G以下頻段和60G頻段 傳輸速率不小于1Gbit/s 協(xié)議正在制定和完善之中 802.11協(xié)議比較 標準號IEEE 802.11bIEEE 802.11aIEEE 802.11gIEEE 802.11n

12、標準發(fā)布時間1999年年9月月1999年年9月月2003年年6月月2009年年9月月 工作頻率范圍 2.4 2.4835GHz 5.1505.350GHz 5.4755.725GHz 5.7255.850GHz 2.42.4835GHz 2.42.4835GHz 5.1505.850GHz 非重疊信道數(shù)324315 物理速率（Mbps）115454600 實際吞吐量（Mbps）62424100以上以上 頻寬20MHz20MHz20MHz20MHz/40MHz 調(diào)制方式CCK/DSSSOFDMCCK/DSSS/OFDM MIMO- OFDM/DSSS/CC K 兼容性802.11b802.11a

13、802.11b/g802.11a/b/g/n Wi-Fi技術(shù)特點優(yōu)勢 無線電波的覆蓋范圍相對廣 傳輸速度非常快，符合個人和社會信息化的需 求。 廠商進入該領(lǐng)域的門檻比較低，設(shè)備價格低廉。 信號功率小，綠色健康。 工作在2.4GHz的IMS頻段，全球統(tǒng)一。 Wi-Fi技術(shù)特點弊端 工作在2.4GHz的IMS頻 段，容易受干擾 覆蓋范圍有限 安全性有待提高 缺乏完善的QoS與商業(yè) 模式 Wi-Fi技術(shù)的應(yīng)用 手持設(shè)備（大部分） PC 小型辦公網(wǎng)絡(luò) 智能家居 物聯(lián)網(wǎng) 美國密歇根州運輸研究所(UMTRI)聯(lián)合汽車廠家和各種機構(gòu)，準備推出一個基于專用短 程通訊(DSRC)的云平臺，利用Wi-Fi技術(shù)連接

14、車載電腦和遠程交通安全管理平臺，在汽 車有可能發(fā)生事故前發(fā)出警告信息，提醒司機注意安全駕駛，從而減少交通事故的發(fā)生。 NFC技術(shù) Near Field Communication 近距離無線通信 NFC技術(shù) NFC英文全稱Near Field Communication，即近 距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通信 技術(shù)，允許在多個電子設(shè)備之間實現(xiàn)簡單而安 全的雙向交互。 NFC技術(shù)的基本功能是：允許某種設(shè)備（通常 是手機）在限定范圍內(nèi)從另一種設(shè)備或NFC標 簽中收集數(shù)據(jù)。 NFC技術(shù)的由來 NFC是由Philips公司和Sony公司在2002年共同聯(lián)合 開發(fā)的新一代無線通信技術(shù)，并被ECM

15、A和ISO/IEC 接收為標準。2004年，Nokia、Philips、Sony公司成 立NFC論壇，共同制定了行業(yè)應(yīng)用的相關(guān)標準，推 廣近場通信技術(shù)。 NFC技術(shù)由非接觸式射頻識別(RFID)及互聯(lián)互通技 術(shù)整合演變而來,在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器、 感應(yīng)式卡片和點對點的功能，能在短距離內(nèi)與兼容 設(shè)備進行識別和數(shù)據(jù)交換。 NFC技術(shù)規(guī)格 頻段：13.56MHz 通訊距離：約10厘米 標準規(guī)格：符合國際標準化組織的ISO18092、 ISO21481 標準，兼容現(xiàn)有非接觸智能卡ISO14443標準 傳輸速度： 106kbps、212kbps、424kbps等三種（被動） 846kbps、16

16、95kbps（主動） NFC技術(shù)特點 近距離無線通訊技術(shù)（Near Field Communication） 短距離無線通信（使用范圍：一般1-4cm，理論最大 10cm） 較低的傳輸速率（106kbps 414kbps） 非接觸式點對點連接（無需發(fā)現(xiàn)，無需配對） 多以被動連接方式（反應(yīng)時間只需0.1s，幾乎不消耗 電量） NFC技術(shù)優(yōu)勢 與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已經(jīng)成為越來越多 主要廠商支持的正式標準； 與其他無線連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通 信方式，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動的通 信； 相對于RFID來說具有距離近、帶寬高、能耗低等特點； 比紅外更快、更可靠而

17、且簡單得多； 與藍牙相比，NFC面向近距離交易，適用于交換財務(wù)信 息或敏感的個人信息等重要數(shù)據(jù)。 NFC工作模式 類似類似ICIC卡，保存了卡，保存了IDID 需要刷卡、驗票場合需要刷卡、驗票場合 通過讀卡器供電通過讀卡器供電 手機沒電不影響手機沒電不影響 和藍牙、紅外似和藍牙、紅外似 數(shù)據(jù)交換、短距離數(shù)據(jù)交換、短距離 速度快、功耗低速度快、功耗低 不同種類設(shè)備間交換不同種類設(shè)備間交換 聲音、圖片、視頻聲音、圖片、視頻 一臺標準的讀卡器一臺標準的讀卡器 讀取其他讀取其他NFCNFC標簽標簽 寫入其他寫入其他NFCNFC設(shè)備設(shè)備 工作模式工作模式 卡模式卡模式 點對點點對點 讀卡器讀卡器 NFC

18、技術(shù)應(yīng)用實例 電子錢包 NFC技術(shù)應(yīng)用實例 廣告、信息查詢 智能海報智能海報NFC終端終端 WAP/Web URL 內(nèi)容（audio, video, applet, picture, text) 識讀標簽內(nèi)容識讀標簽內(nèi)容 瀏覽促銷信息瀏覽促銷信息 試聽，購買，下載試聽，購買，下載 NFC技術(shù)應(yīng)用實例 游戲共享數(shù)據(jù) NFC版版憤怒的小鳥憤怒的小鳥，可通過，可通過NFC技術(shù)共享游戲數(shù)據(jù)技術(shù)共享游戲數(shù)據(jù) UWB（超寬帶）技術(shù) WPAN 無線個人局域網(wǎng) UWB技術(shù) UWB(Ultra Wideband)超寬帶是一種不用載波， 而采用時間間隔極短(小于1ns)的脈沖進行通信 的技術(shù)，也稱做脈沖無線電(

19、Impulse Radio)、 時域(Time Domain)或無載波(Carrier Free)通信。 UWB(Ultra Wide-band)是一種無載波通信技術(shù)， 利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù) 據(jù)，通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號， UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)百Mbits至 數(shù)Gbits的數(shù)據(jù)傳輸速率。 UWB技術(shù)的發(fā)展 UWB（超寬帶）概念在1960年就被提出 1973年，第一個UWB系統(tǒng)的專利被授予 從其出現(xiàn)到20世紀90年代之前，UWB技術(shù)主要用于軍事 上的雷達系統(tǒng) 1993年，R. A. Scholtz在軍事通信會議上發(fā)表論證IR進 行調(diào)時/調(diào)位多址技術(shù)的

20、論文開辟了將IR（脈沖無線電） 作為無線通信載體的新途徑 隨著微電子器件的高速發(fā)展， UWB技術(shù)開始應(yīng)用于民用 領(lǐng) 域，在國際上掀起了研究和應(yīng)用的熱潮，被認為是下 一代無線通信的革命性技術(shù) UWB技術(shù)的特點 抗干擾性能強 UWB采用跳時擴頻信號，系統(tǒng)具有 較大的處理增益，在發(fā) 射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸 出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時將信號能 量還原出來，在解擴過程中產(chǎn)生擴頻增益。因此，與 IEEE80211a、IEEE80211b和藍牙相比，在同等碼速 條件下，UWB具有更強的抗干擾性。 傳輸速率高 UWB的數(shù)據(jù)速率可以達到幾十Mbits到幾百Mbits，有望

21、 高于藍牙100倍，也可以高于IEEE80211a和 IEEE80211b。 UWB技術(shù)的特點 帶寬極寬 UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達幾個GHz。超寬帶系統(tǒng) 容量大，并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時工作而互 不干擾。這在頻率資源日益緊張的今天，開辟了一種新 的時域無線電資源。 消耗電能小 通常情況下，無線通信系統(tǒng)在通信時需要連續(xù)發(fā)射載波，因 此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間 脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時 才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能小。 UWB技術(shù)的特點 保密性好 一方面是采用跳時擴頻，接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才 能解出發(fā)射數(shù)據(jù)； 另一方面是

22、系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機無 法接收。 發(fā)送功率非常小 UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通信設(shè)備可以用小于1mW的發(fā) 射功率就能實現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長系統(tǒng)電源工 作時間。而且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對人體的影 響也會很小。 UWB技術(shù)的特點 定位精確 沖激脈沖具有很高的定位精確，采用超寬帶無線電通信，很容易 將定位與通信合一，而常規(guī)無線電難以做到這一點。超寬帶無 線電具有極強的穿透能力，可在室內(nèi)和地下進行精確定位，而 GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)； 與 GPS 提供絕對地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對位 置，其定位精度可達厘米級， 此外，超寬

23、帶無線電定位器更 為便宜。 工程簡單造價便宜 在工程實現(xiàn)上，UWB比其它無線技術(shù)要簡單得多，可以全數(shù)字 化實現(xiàn)。它只需要以一種數(shù)學方式產(chǎn)生脈沖，并對脈沖產(chǎn)生調(diào) 制，而這些電路都可以被集成到一個芯片上，設(shè)備的成本將很 低。 UWB技術(shù)的應(yīng)用 軍事方面 UWB 雷達 UWB L PI/ D 無線內(nèi)通系統(tǒng)(預(yù)警機、艦船等) 戰(zhàn)術(shù)手持和網(wǎng)絡(luò)的PL I/ D 電臺 警戒雷達 UAV/UGV 數(shù)據(jù)鏈 探測地雷 檢測地下埋藏的軍事目標或以葉簇偽裝的物體 UWB技術(shù)的應(yīng)用 民用方面 地質(zhì)勘探及可穿透障礙物的傳感器(imaging system) 汽車防沖撞傳感器等(vehicle radar system)

24、家電設(shè)備及便攜設(shè)備之間的無線數(shù)據(jù)通信 ( communication and measurementssystem) 家庭數(shù)字娛樂中心 UWB技術(shù)的應(yīng)用 無線通信系統(tǒng)方面 LAN和PAN 短距離無線（WSN） 規(guī)范規(guī)范ZigbeeZigbee紅外紅外藍牙藍牙802.11802.11系列系列 工作頻率工作頻率868/915/2.4G820nm2.4G2.4G/5.2G 傳輸速率傳輸速率Mb/sMb/s0.251.521/4/161/2/311/54 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)/ /話音話音數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)語音/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 最大功耗最大功耗mWmW13數(shù)個1100100 傳輸方式傳輸方式點到多點點到點點到多點點到多點 連接設(shè)

25、備數(shù)連接設(shè)備數(shù)21626427255 安全措施安全措施32/64/128位 密鑰 靠短距離、 小角度傳輸 保證 1600次/s調(diào) 頻、 128位密鑰 Wep加密 支持組織支持組織Zigbee聯(lián)盟IrDABluetoothIEEE 802.11 主要用途主要用途控制網(wǎng)絡(luò) 家庭網(wǎng)絡(luò) 傳感器網(wǎng)絡(luò) 透明可見范 圍、近距離 遙控 個人網(wǎng)絡(luò)無線局域網(wǎng) 幾種短距離無線通信組網(wǎng)技術(shù)的比較幾種短距離無線通信組網(wǎng)技術(shù)的比較 無線自組織網(wǎng)絡(luò) Ad Hoc Network 無線自組織（Ad Hoc）網(wǎng)絡(luò) 可看做是一組帶有無線收發(fā)裝置的移動終端所 組成的一個臨時性多跳自治系統(tǒng) 又稱無線對等網(wǎng)，是臨時的、無中心的網(wǎng)絡(luò)，

26、網(wǎng)絡(luò)中也不需要任何基礎(chǔ)設(shè)施。 移動終端具有路由功能，可以通過無線連接構(gòu) 成任意的網(wǎng)絡(luò)拓撲，這種網(wǎng)絡(luò)可以獨立工作， 也可以與Internet或蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)連接 又稱多跳無線網(wǎng)（Multi-hop Wireless Network） Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的背景 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)源于軍事通信的需要，其前身是分 組無線網(wǎng)(Packet Radio Network) 1972年美國國防部高級研究計劃署（DARPA） 啟動分組無線網(wǎng)項目，主要研究分組無線網(wǎng)的 應(yīng)用 1993年，DAPRA啟動可存活性自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)項目 20世紀90年代開始，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的研究得到長 足進展 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的研究成果 新的

27、路由協(xié)議：新的路由協(xié)議：主要以廣播或組播方式建立網(wǎng) 絡(luò)路由，基本原則是盡量避免廣播風暴。例如 自組織按需距離向量協(xié)議AODV、目標序列距 離向量協(xié)議DSDV、區(qū)域路由協(xié)議ZRP等路由協(xié) 議。 介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議：協(xié)議：主要解決隱藏和暴 露節(jié)點問題，包括RTS/CTS方案、控制信道和 數(shù)據(jù)信道分裂的雙信道方案、基于定向天線的 MAC協(xié)議等。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的研究成果 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，拓展其應(yīng)用范 圍，提高系統(tǒng)吞吐量； 其他相關(guān)技術(shù)，多播或組播協(xié)議、地址分配、 TCP協(xié)議、節(jié)能控制、安全性、分布式算法、 QoS等； 用藍牙節(jié)點組建用藍牙節(jié)點組建Ad Hoc

28、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)：應(yīng)用藍牙技術(shù)可 組成微微網(wǎng)（Piconet），再通過橋（Bridge）節(jié) 點互聯(lián)，即可形成多跳Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，可稱為藍 牙散射網(wǎng)（Scatternet）。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的特點 動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓撲 結(jié)構(gòu) 無中心網(wǎng)絡(luò)的自主性 多跳組網(wǎng)方式 有限的無線傳輸帶寬 移動終端的自主性和 局限性 分布式控制網(wǎng)絡(luò) 安全性差的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)的可擴展性不強 存在單向的無線信道 生存時間短 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的特點 自組織功能 Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-FiWi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的特點 動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓撲

29、Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-FiWi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的特點 自動最佳路由選擇 最佳路由最佳路由 備選替換路由備選替換路由 有線回傳有線回傳 Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的特點 無縫漫游 最佳路由最佳路由 備選替換路由備選替換路由 有線回傳有線回傳 Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi W

30、i-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的特點 方便擴展 Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-FiWi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-FiWi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Wi-Fi Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的分類 節(jié)點是否移動： a、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：各個無線節(jié)點靜態(tài)地隨機分 布在某一區(qū)域； b、移動Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)：各個無線節(jié)點都可以自由 移動。很多時候，常把無線Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)等同于 移動Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層模

31、型 應(yīng)用層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 應(yīng)用層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 表示層 會話層 傳輸層 Ad hoc協(xié)議層次ISO/OSI層次結(jié)構(gòu) 應(yīng)用服務(wù) 傳輸服務(wù) 分組轉(zhuǎn)發(fā)和路由 鏈路控制/ 信道接入 無線信道 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層模型 ad hoc物理層 是一組低功率、高能力、能在運動中工作的物 理傳輸設(shè)備，提供無線傳輸能力、完成無線信號 編碼譯碼、發(fā)送和接收等工作，以支持移動組網(wǎng)。 根據(jù)實際應(yīng)用需要設(shè)計ad hoc物理層。首先是 通信頻段的選擇，目前通常采用2.4GHz的ISM免 許可的頻段。其次，物理層必須選擇相應(yīng)的無線 通信機制，以實現(xiàn)良好的收、發(fā)信功能。物理層 設(shè)備可使用多頻段、多模

32、式的無線傳輸方式。 研究重點是軟件無線電和超寬帶無線電技術(shù)。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層模型 ad hoc數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層控制對共享無線信道的訪問以及對邏輯鏈路 的控制，提供可靠的無線通信的邏輯鏈路層，以支持有效的 介質(zhì)訪問。 數(shù)據(jù)鏈路層，分為MAC子層和LLC子層。MAC子層決 定了鏈路層的絕大部分功能。多跳無線網(wǎng)絡(luò)基于共享訪問傳 輸介質(zhì)，需要MAC層利用CSMA/CA和RTS/CTS機制解決隱 藏節(jié)點和暴露節(jié)點問題。LLC子層負責向網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一服務(wù)， 以屏蔽底層不同的MAC方法。 主要研究方向是把多址協(xié)議與CDMA相結(jié)合。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層模型 ad hoc網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層是ad hoc的重點，也是它與

33、其他現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的 主要區(qū)別所在，支持網(wǎng)絡(luò)工作的傳輸協(xié)議、移動組網(wǎng) 算法和動態(tài)路由協(xié)議。主要進行鄰居發(fā)現(xiàn)、分組路由、 擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等。 一個好的網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議應(yīng)該滿足以下要求：分布 式運行方式；提供無環(huán)回路由；按需進行協(xié)議操作； 可靠的安全性；提供休眠操作和單向鏈路的支持。 主要任務(wù)是研究ad hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議選擇。 ad hoc的路由協(xié)議 ad hoc的路由協(xié)議通常分為兩大類：表驅(qū)動路由協(xié)議、 按需路由協(xié)議。 表驅(qū)動路由協(xié)議表驅(qū)動路由協(xié)議又稱先驗式，每個節(jié)點維護一張包含 到達其它節(jié)點路由信息的路由表。 代表性的有：無線路由協(xié)議WRP、目標序列距離向量 協(xié)議DSDV、魚眼域狀態(tài)路由協(xié)議F

34、SR、優(yōu)化鏈路狀 態(tài)路由協(xié)議OLSR等。 ad hoc的路由協(xié)議 按需路由協(xié)議按需路由協(xié)議也稱反應(yīng)式，需發(fā)送數(shù)據(jù)時才查找路 由。節(jié)點平時不維護路由信息，只有需向目標發(fā)送報 文時，源節(jié)點才會在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起路由查找，找到相應(yīng) 路由。 常用的按需路由協(xié)議有：自組織按需距離向量協(xié)議 AODV、時間序列路由協(xié)議TORA、動態(tài)源路由協(xié)議 DSRP、信號穩(wěn)定路由協(xié)議SSR等。 按需路由較表驅(qū)動路由的開銷小，但傳輸延遲大 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分層模型 ad hoc傳輸層 傳輸層，主要完成端到端通信的建立，目前一 般是對有線網(wǎng)中的TCP/UDP進行改造，使之適應(yīng) 無線環(huán)境。 傳輸層，為應(yīng)用層提供可靠的端到端服務(wù)，隔 離上層與通信子網(wǎng)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層特性來高效利 用網(wǎng)絡(luò)資源，包括尋址、復(fù)用、流控、按序交付、 重傳控制、擁塞控制等。 主要需要解決的問題是鏈路的不穩(wěn)