计算机网络技术PPT (9).pdf

1 2.5：个人区域网研究与发展 无线个人区域网无线个人区域网WPAN Bluetooth 6LoWPLAN ZigBee UWB WPAN 和 WLAN 并不一样 2 WPAN 是以个人为中心来使用的无线人个区域网，它实际上就是一个低功率、小范围、低速率和低价格的电缆替代技术。WLAN 却是同时为许多用户服务的无线局域网，它是一个大功率、中等范围、高速率的局域网。1.蓝牙系统(Bluetooth)3 最早使用的 WPAN 是 1994 年爱立信公司推出的蓝牙系统，其标准是 IEEE 802.15.1。蓝牙的数据率为 720 kbit/s，通信范围在 10 米左右。蓝牙使用 TDM 方式和扩频跳频 FHSS 技术组成不用基站的皮可网(piconet)。Piconet 直译就是“微微网”，表示这种无线网络的覆盖面积非常小。每一个皮可网有一个主设备(Master)和最多7个工作的从设备(Slave)。通过共享主设备或从设备，可以把多个皮可网链接起来，形成一个范围更大的扩散网(scatternet)。这种主从工作方式的个人区域网实现起来价格就会比较便宜。2.低速 WPAN 4 低速 WPAN 主要用于工业监控组网、办公自动化与控制等领域，其速率是 2 250 kbit/s。低速 WPAN 的标准是 IEEE 802.15.4。最近新修订的标准是 IEEE 802.15.4-2006。低速 WPAN 中最重要的就是 ZigBee。ZigBee 技术主要用于各种电子设备（固定的、便携的或移动的）之间的无线通信，其主要特点是通信距离短（10 80 m），传输数据速率低，并且成本低廉。ZigBee 的特点 5 功耗非常低 在工作时，信号的收发时间很短；而在非工作时，ZigBee 结点处于休眠状态，非常省电。对于某些工作时间和总时间之比小于 1%的情况，电池的寿命甚至可以超过10 年。网络容量大 一个 ZigBee 的网络最多包括有 255 个结点，其中一个是主设备，其余则是从设备。若是通过网络协调器，整个网络最多可以支持超过 64000 个结点。ZigBee标准与标准与IEEE 802.15.4标准关系标准关系 6 应用对象应用对象应用对象ZigBee设备对象应用支持（APS）子层应用层网络层介质访问控制（MAC）层物理层ZigBeeIEEE802.15.46LoWPAN协议层次结构比较协议层次结构比较 7 802.15.4物理层协议802.15.4MAC层协议6LoWPAN协议IPv6协议精简TCP/UDP协议应用层协议物理层协议MAC层协议IPv6协议标准TCP/UDP协议应用层协议物理层MAC层网络层传输层应用层（a）层次结构（b）标准的TCP/IP层次结构（c）6LoWPAN层次结构计算机网络层次结构 3.高速 WPAN 8 高速 WPAN 用于在便携式多媒体装置之间传送数据，支持11 55 Mbit/s 的数据率，标准是 802.15.3。IEEE 802.15.3a 工作组还提出了更高数据率的物理层标准的超高速 WPAN，它使用超宽带 UWB 技术。UWB 技术工作在 3.1 10.6 GHz 微波频段，有非常高的信道带宽。超宽带信号的带宽应超过信号中心频率的 25%以上，或信号的绝对带宽超过 500 MHz。超宽带技术使用了瞬间高速脉冲，(又称为脉冲无线通信技术)，可支持 100 400 Mbit/s 的数据率，可用于小范围内高速传送图像或 DVD 质量的多媒体视频文件。UWB技术技术的优点的优点 抗干扰抗干扰性能强性能强 传输速传输速率高率高 保密性保密性好好 消耗电消耗电能能少少 发送功发送功率小率小 9 UWB UWB应用应用 WPAN WBAN 室内通信室内通信 移动电话移动电话 安全检测安全检测 位置测定位置测定 10 11 随着物联网智能医疗应用的迅速发展，IEEE于2012年正式批准了可以作为无线人体传感器网络WBSN的通信标准IEEE 802.15.6 WBAN研究目标是希望为健康医疗监控应用提供一个集成硬件、软件的无线通信平台，特别强调要适应于可穿戴与可植入的生物传感器的尺寸，以及低功耗的无线通信的要求 2.6：人体区域网研究与发展 12 健康保健与疾病监控系统需要将人体携带的传感器或移植到人体内的生物传感器节点组成人体区域网，将采集的人体生理信号（如温度、血糖、血压、心跳等参数），以及人体活动或动作信号、人所在的环境信息，通过人体区域网传送到附近的基站 人体区域网络不需要有很多节点，而且节点之间的距离一般在1米左右 无线人体区域网（WBAN）又称为无线个人传感器网络（WBSN）不同国家分配的不同国家分配的IEEE 802.15.6物理层使用频段物理层使用频段 13 MICSf1WMTSf2ISM f3f4f5f6f7UWB f8EUJapanKoreaUSAJapanUSAWorldwideUSAKoreaJapanf1=402-415f2=420-429f3=440-449f4=6-5-614f5=1395-1409f6=1427-1429.5f7=2400-2483.5f8=3300-10600单位：MHz近场通信近场通信NFC技术技术 14 由非接触式RFID识别与互联技术演变出的近距离（可用距离约为10厘米）的高频无线通信技术近场通信（NFC,Near Field Communication）引起了产业界的高度重视 NFC可以用于RFID、电子身份识别（如信用卡、门禁卡等）与数据传输 采用的是“点对点”或“一对一”的工作模式 由于NFC技术只支持一台移动终端一次只与另一台移动终端通信，因此具有较高的保密性与安全性 NFC应用应用 15 接触通过（Touch and Go）门禁管制、入场券、车票与门票之类的应用属于接触通过。使用者只需要携带储存有票据数据或门禁密码的移动设备靠近读写设备，通过NFC信道交换数据 接触确认（Touch and Confirm）移动支付之类的应用属于接触确认。使用者在移动设备上输入密码，或者进行交易操作，确认此次交易行为 接触连接（Touch and Connect）下载音乐、传递视频或图片、同步交换通信簿属于接触连接。在这类应用中，两个内嵌NFC设备的用户移动设备相互接近时建立连接，进而实现音乐下载、视频或图片传递、交换通信簿同步功能 接触浏览（Touch and Explore）NFC设备可以提供一种或几种网络服务功能，用户通过移动设备与NFC信道，浏览NFC设备，共享网络服务