無(wú)線網(wǎng)絡(luò)課件章個(gè)域

第4章無(wú)線個(gè)域網(wǎng)內(nèi)容提要4．1概述4．2IEEE802.15標(biāo)準(zhǔn)4．3藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介4．4藍(lán)牙無(wú)線電規(guī)范4．5藍(lán)牙基帶規(guī)范4．6藍(lán)牙鏈路管理器規(guī)范4．7藍(lán)牙邏輯鏈路控制和自適應(yīng)協(xié)議4．8藍(lán)牙服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議4．1

概述無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WirelessPersonalAreaNetwork,WPAN)一種短距離、低成本、小功耗的自組網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)特點(diǎn)：10米左右的覆蓋范圍現(xiàn)有的主要技術(shù)藍(lán)牙(BlueTooth)紅外IrDA家用射頻HomeRFUWBZigbee……藍(lán)牙(BlueTooth)一種重要的短距離無(wú)線通信技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)(多)點(diǎn)提供語(yǔ)音/數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)目前最成熟、最流行的無(wú)線個(gè)域網(wǎng)技術(shù)紅外線IrDA

一種應(yīng)用廣泛的短距離無(wú)線技術(shù)，如家用電器遙控器等優(yōu)點(diǎn)：具備良好的私密性、成本低缺點(diǎn)：不適合共享、易干擾、延遲、低速。紅外傳輸技術(shù)在音頻領(lǐng)域的應(yīng)用：漫步者在2008年發(fā)布的Ramble紅外功放。家用射頻HomeRF在家庭區(qū)域內(nèi)，PC與電子設(shè)備之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信技術(shù)2.4GHz，支持語(yǔ)音/數(shù)據(jù)50m，1~2Mbps例如，耳神開發(fā)了RF無(wú)線魔盒，用于音頻傳輸，其傳輸距離為50m，遠(yuǎn)超過(guò)藍(lán)牙。至于其帶寬及干擾有待細(xì)究。UWB(UltraWideBand)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)，來(lái)傳輸數(shù)據(jù)在10米左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)x00Mbps至xGbps的傳輸速率特點(diǎn)抗干擾性能強(qiáng)傳輸速率高帶寬高耗能少未來(lái)短距離無(wú)線通信的主流技術(shù)。Zigbee一種新型的短距離、低功耗、低成本、低速率無(wú)線通信技術(shù)較低的數(shù)據(jù)傳輸速率，幾百kbps專門傳輸少量數(shù)據(jù)，例如傳感器數(shù)據(jù)8蜜蜂在發(fā)現(xiàn)花叢后會(huì)通過(guò)一種特殊的肢體語(yǔ)言來(lái)告知同伴，這種肢體語(yǔ)言就是ZigZag舞蹈，借此意義Zigbee作為新一代無(wú)線通訊技術(shù)的命名。

WHDI（WirelessHDMI）無(wú)線高分辨率數(shù)字多媒體接口一種針對(duì)于高清的無(wú)線技術(shù)，5GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)1.5Gbps，傳輸720P/1080i的非壓縮HDTV影像。傳輸距離較遠(yuǎn)為30m幾乎沒(méi)有延遲穿透力很強(qiáng)。支持WHDI的微處理芯片不僅可以高清電視，還能控制家用A/V設(shè)備，連接網(wǎng)絡(luò)娛樂(lè)音頻視頻游戲。

WiHD（WirelessHD高清)60GHz頻段傳輸距離10米內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)4Gbps用于傳輸高質(zhì)量、高清晰度無(wú)壓縮視頻，構(gòu)建和管理用戶自己的無(wú)線視頻局域網(wǎng)

（WVLAN）三大無(wú)線音頻技術(shù)藍(lán)牙、AirPlay、WiFi

各有特色，搭配音源設(shè)備不同，場(chǎng)合應(yīng)用也不同Hi-Fi愛好者藍(lán)牙藍(lán)牙在智能手機(jī)及平板電腦中都有，比較普及十米的傳輸范圍，滿足中小戶型要求，配對(duì)過(guò)程簡(jiǎn)單迅速最最主要是，藍(lán)牙音箱的售價(jià)低廉，音質(zhì)效果雖然沒(méi)有那么突出無(wú)法滿足發(fā)燒友，畢竟只有十米范圍，大房子不夠AirPlayAirPlay，是蘋果公司基于局域網(wǎng)研發(fā)的一項(xiàng)無(wú)線技術(shù)不具備良好的開放性，只針對(duì)蘋果用戶而設(shè)計(jì)，普及困難操控起來(lái)也不像藍(lán)牙那么簡(jiǎn)單，需要在蘋果設(shè)備上安裝相應(yīng)的軟件程序才能使用AirPlay也有它的優(yōu)勢(shì)，就是得到很多大牌音響廠商的支持，而且信號(hào)傳輸距離比較遠(yuǎn)，并且支持一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸方式WiFi音頻就是通過(guò)無(wú)線網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線音樂(lè)播放：在良好的WiFi環(huán)境，通過(guò)中控器直接操控房間內(nèi)所有WiFi音箱，播放同一首或不同的歌曲比較適合豪宅，如美國(guó)那種獨(dú)立的大HOUSE和AirPlay技術(shù)一樣，WiFi音箱也定位于高端用戶及超級(jí)發(fā)燒友。國(guó)內(nèi)很少有WiFi音箱，國(guó)外做的最成功的當(dāng)屬SONOS。市場(chǎng)流行的這三大無(wú)線音頻技術(shù)，是針對(duì)不同群體而設(shè)計(jì)。普通用戶，對(duì)音箱的功能及音質(zhì)沒(méi)有任何苛刻要求的話，首選藍(lán)牙音箱，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；要求音質(zhì)的用戶，可以考慮AirPlay音箱，雖然前期連接稍微有些復(fù)雜，但有很多大牌知名音響廠商的支持，音質(zhì)得到很好效果；豪宅用戶，果斷拋棄藍(lán)牙，首選WiFi音箱。展望未來(lái)拋開成本因素，單從技術(shù)和音質(zhì)角度而言：WiFi取代藍(lán)牙是必然趨勢(shì)。4.2

IEEE802.15標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15工作組IEEE為無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)而成立的，專門開發(fā)有關(guān)短距離無(wú)線通信的WPAN標(biāo)準(zhǔn)。1任務(wù)組構(gòu)成802.15.1是以既有藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，制定藍(lán)牙無(wú)線通信規(guī)范的一個(gè)正式標(biāo)準(zhǔn)。802.15.2工作組目的是要802.11和802.15開發(fā)共存的推薦規(guī)范。802.15.3任務(wù)組在開發(fā)較高數(shù)據(jù)傳輸速率的標(biāo)準(zhǔn)。802.15.3a的目標(biāo)是要在使用同樣的MAC層上提供比802.15.3更高的數(shù)據(jù)率802.15.4任務(wù)組則開發(fā)一個(gè)非常低成本、非常低功耗的低數(shù)據(jù)率的無(wú)線技術(shù)。2

IEEE802.15協(xié)議體系結(jié)構(gòu)3

WLAN與WPAN比較

4.3

藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介是IEEE802.15.1的基礎(chǔ)，源于1994年愛立信公司的一項(xiàng)研究，旨在在移動(dòng)電話及其附件之間探求一種新的低功耗、低成本的空中接口。1998年5月，4家公司聯(lián)合成立藍(lán)牙特殊利益集團(tuán)(SIG)1999年7月SIG公布了藍(lán)牙規(guī)范1.0版1999年12月公布了藍(lán)牙規(guī)范1.0b版2001年4月公布了1.1版2003年11月公布了1.2版本2004年8月公布了2.0版本目前：1藍(lán)牙技術(shù)的誕生與發(fā)展2藍(lán)牙技術(shù)優(yōu)點(diǎn)隨時(shí)隨地?zé)o線連接低功耗，對(duì)人體傷害小集成電路簡(jiǎn)單，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)推廣。具有很強(qiáng)的移植性，可應(yīng)用于多種通信場(chǎng)合，如WAP、GSM、DECT(歐規(guī)數(shù)字無(wú)繩通信)等3藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)文檔構(gòu)成核心規(guī)范(corespecifications):描述了從無(wú)線電接口到鏈路控制的不同層次藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。概要規(guī)范(profilespecifications):考慮使用藍(lán)牙技術(shù)支持不同的應(yīng)用。每個(gè)概要規(guī)范討論在核心規(guī)范中定義的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用模型(UsageModel)。4藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)5核心協(xié)議棧(coreprotocol)(1)無(wú)線電(radio)：確定包括頻率、跳頻的使用、調(diào)制模式和傳輸功率在內(nèi)的空中接口細(xì)節(jié)。(2)基帶(baseband)：考慮一個(gè)微微網(wǎng)中的連接建立、尋址、分組格式、計(jì)時(shí)和功率控制。(3)鏈路管理器協(xié)議(linkmanagerprotocol，LMP)：負(fù)責(zé)在藍(lán)牙設(shè)備和正在運(yùn)行的鏈路管理之間建立鏈路。這包括諸如認(rèn)證、加密及基帶分組大小的控制和協(xié)商等安全因素。(4)邏輯鏈路控制和自適應(yīng)協(xié)議(logicallinkcontrolandadaptationprotocol，L2CAP)：使高層協(xié)議適應(yīng)基帶層。L2CAP提供無(wú)連接和面向連接服務(wù)。(5)服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(servicediscoveryprotocol，SDP)：詢問(wèn)設(shè)備信息、服務(wù)與服務(wù)特征，使得在兩個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備間建立連接成為可能。Lifi利用閃爍的燈光來(lái)傳輸數(shù)字信息，這個(gè)過(guò)程被稱為可見光通訊(VLC)，人們常把它親切地稱為“Lifi”，以示它能給目前以WiFi為代表的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)可能帶來(lái)革命性的改變。復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授薛向陽(yáng)告訴記者，目前的無(wú)線電信號(hào)傳輸設(shè)備存在很多局限性，它們稀有、昂貴、但效率不高。相比之下，全世界使用的燈泡卻取之不盡，尤其在國(guó)內(nèi)LED光源正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈泡中增加一個(gè)微芯片，便可讓燈泡變成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器?？梢姽馔ㄓ嵃踩纸?jīng)濟(jì)科研人員不僅在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中利用可見光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，并且實(shí)現(xiàn)能夠“一拖四”，即點(diǎn)亮一盞小燈，4臺(tái)電腦即可同時(shí)上網(wǎng)、互傳網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。研究中，給普通的LED燈泡裝上微芯片，可以控制它每秒數(shù)百萬(wàn)次閃爍，亮了表示1,滅了代表0。由于頻率太快，人眼根本覺(jué)察不到，光敏傳感器卻可以接收到這些變化。就這樣，二進(jìn)制的數(shù)據(jù)就被快速編碼成燈光信號(hào)并進(jìn)行了有效的傳輸。燈光下的電腦，通過(guò)一套特制的接收裝置，讀懂燈光里的“莫爾斯密碼”。“有燈光的地方，就有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。關(guān)掉燈，網(wǎng)絡(luò)全無(wú)。”遲楠告訴記者，與現(xiàn)有WiFi相比，未來(lái)的可見光通訊安全又經(jīng)濟(jì)。WiFi依賴看不見的無(wú)線電波傳輸，設(shè)備功率越來(lái)越大，局部電磁輻射勢(shì)必增強(qiáng)；無(wú)線信號(hào)穿墻而過(guò)，網(wǎng)絡(luò)信息不安全。這些安全隱患，在可見光通訊中“一掃而光”。而且，光譜比無(wú)線電頻譜大10000倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置又幾乎不需要任何新的基礎(chǔ)設(shè)施。Lifi技術(shù)也有其局限性當(dāng)然，作為一種尚在實(shí)驗(yàn)室的全新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品，其未來(lái)潛力也不應(yīng)被過(guò)分高估。“因?yàn)椋瑥臒艄馔ㄓ嵖刂频叫酒O(shè)計(jì)制造等一系列關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品，都