無線傳輸與組網(wǎng)技術(shù)

1、無線傳輸與組網(wǎng)技術(shù)第5章中了解到數(shù)據(jù)有線傳輸?shù)膸追N方式和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。如果只使用有線數(shù)據(jù)傳輸來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活的連接， 那將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)什么樣的場(chǎng)景？走進(jìn)辦公室后，走在街道上，各種各樣的線路鋪展開來，一團(tuán)亂糟的景象。 針對(duì)這個(gè)問題，無線網(wǎng)絡(luò)有它的特殊用途。本章就當(dāng)前使用較為廣泛的幾種無線傳輸方式進(jìn)行講解。6.1 ZigBee技術(shù)概述6.1.1低速無線網(wǎng)特點(diǎn)隨著通信事業(yè)的高速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了一個(gè)新的天地，其有標(biāo)準(zhǔn)作基礎(chǔ)、功能強(qiáng)、容易安裝、組網(wǎng)靈 活、即插即用的網(wǎng)絡(luò)連接、可移動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，提供了不受限制的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)管理人員可以快速而便捷地將 它加入到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。無線數(shù)據(jù)通信已逐漸成為一種重要的通信方

2、式?？傊瑹o線數(shù)據(jù)通信不僅可以作為有線數(shù)據(jù)通信的補(bǔ)充和延伸，而且還可以與有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境互為補(bǔ)充。在 某種特殊環(huán)境下，無線通信是主要的甚至唯一的可行通信方式。從通信方式上考慮，多元化通信方式是現(xiàn) 代化通信網(wǎng)絡(luò)的重要特征。下面將從傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)接口3個(gè)方面來描述無線網(wǎng)的特點(diǎn)。傳輸方式傳輸方式涉及無線網(wǎng)采用的傳輸媒體、選擇的頻段及調(diào)制方式。目前，無線網(wǎng)采用的傳輸媒體主要有兩種，即無線電波與紅外線。而采用無線電波作為傳輸媒體的無線網(wǎng) 根據(jù)調(diào)制方式不同，又可分為擴(kuò)展頻譜方式和窄帶調(diào)制方式。1）擴(kuò)展頻譜方式在擴(kuò)展頻譜方式中，數(shù)據(jù)基帶信號(hào)的頻譜被擴(kuò)展至幾倍甚至幾十倍后再被搬移至射頻發(fā)射出去。這一做法

3、雖然犧牲了頻帶帶寬，卻提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性。由于單位頻帶內(nèi)的功率降低， 對(duì)其他電子設(shè)備的干擾也減小了。采用擴(kuò)展頻譜方式的無線局域網(wǎng)一般選擇ISM頻段，這里ISM分別取于Industrials Scientific及Medical 的第一個(gè)字母。許多工業(yè)、科研和醫(yī)療設(shè)備輻射的能量集中于該頻段。例如，美國(guó)ISM頻段由902928MHz， 2.42.48GHz, 5.7255.850GHz三個(gè)頻段組成。如果發(fā)射功率及帶寬輻射滿足美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC） 的要求，則無須向FCC提出專門的申請(qǐng)即可使用ISM頻段。2）窄帶調(diào)制方式在窄帶調(diào)制方式中，數(shù)據(jù)基帶信號(hào)的頻譜不做任何擴(kuò)展即被直接搬

4、移到射頻發(fā)射出去。與擴(kuò)展頻譜方式相比，窄帶調(diào)制方式占用頻帶少、頻帶利用率高。采用窄帶調(diào)制方式的無線局域網(wǎng)一般選 用專用頻段，需要經(jīng)過國(guó)家無線電管理部門的許可方能使用。當(dāng)然，也可選用ISM頻段，這樣可免去向無 線電管理委員會(huì)申請(qǐng)，但帶來的問題是，當(dāng)臨近的儀器設(shè)備或通信設(shè)備也在使用這一頻段時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響 通信質(zhì)量，通信的可靠性無法得到保障。3）紅外線方式基于紅外線的傳輸技術(shù)最近幾年有了很大發(fā)展。目前，廣泛使用的家電遙控器幾乎都是采用紅外線傳輸技 術(shù)。作為無線局域網(wǎng)的傳輸方式，紅外線的最大優(yōu)點(diǎn)是不受無線電干擾，且紅外線的使用不受國(guó)家無線電 管理委員會(huì)的限制。然而，紅外線對(duì)非透明物體的透過性極差，這導(dǎo)

5、致傳輸距離受限。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錈o線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可歸結(jié)為兩類：無中心或?qū)Φ仁剑≒eer to Peer）拓?fù)浜陀兄行模℉ub-Based）拓?fù)洹?）無中心拓?fù)錈o中心拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)中任意兩個(gè)站點(diǎn)均可直接通信。采用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)一般是用公用廣播信道，各站點(diǎn)都可競(jìng)爭(zhēng)公用信道，而信道接入控制（MAC）協(xié)議 大多采用載波監(jiān)測(cè)多址接入（CSMA ）類型的多址接入?yún)f(xié)議。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)抗毀性好、建網(wǎng)容易且費(fèi)用較低。但當(dāng)網(wǎng)中用戶數(shù)（站點(diǎn)數(shù)）過多時(shí)，信道競(jìng)爭(zhēng)成 為限制網(wǎng)絡(luò)性能的主要原因。并且為了滿足任意兩個(gè)站點(diǎn)可直接通信，網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)布局受環(huán)境限制較大。 因此這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于用戶相對(duì)較少的工作群網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

6、2）有中心拓?fù)湓谥行耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中，需要一個(gè)無線站點(diǎn)充當(dāng)中心站，所有站點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問均由其控制。 這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量增大時(shí)網(wǎng)絡(luò)吞吐性能及網(wǎng)絡(luò)時(shí)延性能不會(huì)受太大影響。由于每個(gè)站點(diǎn)只需在中心站覆 蓋范圍之內(nèi)就可與其他站點(diǎn)通信，故網(wǎng)絡(luò)中心站布局受環(huán)境限制較小。此外，中心站為接入有線主干網(wǎng)提 供了一個(gè)邏輯接入點(diǎn)。有中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)是抗毀性差，中心點(diǎn)的故障容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，并且中心站點(diǎn)的引入增加 了網(wǎng)絡(luò)成本。在實(shí)際應(yīng)用中，無線網(wǎng)往往與有線主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來使用。這時(shí)，中心站點(diǎn)充當(dāng)無線網(wǎng)與有線主干網(wǎng)的轉(zhuǎn) 接器。網(wǎng)絡(luò)接口這涉及無線網(wǎng)中站點(diǎn)從哪一層接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的問題。一般來講，網(wǎng)絡(luò)接口可以選擇在OSI參考模型的物理 層或數(shù)據(jù)鏈路層。所謂物理層接口，是指使用無線信道替代通常的有線信道，而物理層以上各層不變。這樣做的最大特點(diǎn)是 上層的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序可不做任何修改，這種接口方式在使用時(shí)一般作為有線網(wǎng)的集線器 和無線轉(zhuǎn)發(fā)器以實(shí)現(xiàn)有線局域網(wǎng)間互連或擴(kuò)大有線局域網(wǎng)的覆蓋面積。另一種接口方法是從數(shù)據(jù)鏈路層接入網(wǎng)絡(luò)。這種接口方法并不沿用有線局域網(wǎng)的MAC協(xié)議，而采用更適合 無線傳輸環(huán)境的MAC協(xié)