彭力-物联网概论-第6课短距离无线通信技术.ppt

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1、1本书内容框架一、绪论（1、10）二、射频识别技术（2）三、无线传感器网络技术（6）四、无线单片机技术和传感器技术（4、5）五、无线通信系统和远程通信技术（3、8）六、短距离无线通信技术（7）七、智能信息处理技术（9）八、本课程考试2第六课、短距离无线通信技术江南大学物联网工程学院吴治海Email:Phone:18251547729Address:C4232011-10-18本节课主要内容提纲本节课主要内容提纲RFIDBluetoothUWBZigbeeWiFi1.RFID 一种非接触式的自动识别技术一种非接触式的自动识别技术一种非接触式的自动识别技术一种非接触式的自动识别技术 应用特点应用特

2、点应用特点应用特点1 1应用特点应用特点应用特点应用特点3 3可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能那样只能 识别一类物体识别一类物体其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息而条形码必须靠激光来读取信息可以同时对多个物体进行识读，条形码只能一个一可以同时对多个物体进行识读，条形码只能一个一个地读。个地读。应用特点应用特点应用特点应用特点2 21.RFID 1.RFID1.RFID1.RFID识别距离识别距离识别距离识别距离1 13030米，无须要光源米，无须要光

3、源工作速度工作速度工作速度工作速度实现每秒实现每秒3030个对象的识别，对付最大速度为个对象的识别，对付最大速度为 1m/s1m/s的运动目标的运动目标.数据传输速度数据传输速度26kbps.26kbps.低频低频RFIDRFID芯片芯片(无源无源)工作在工作在130 kHz130 kHz左右；高频左右；高频RFIDRFID工作在工作在13.56MHz13.56MHz左右。左右。工作频率工作频率工作频率工作频率1.RFID 任何对象的读取、识别和跟踪任务可以受益于的任何对象的读取、识别和跟踪任务可以受益于的RFIDRFID技术应技术应用，特别是当每个数据都必须被写入到芯片、被授权用户修改以用，

4、特别是当每个数据都必须被写入到芯片、被授权用户修改以及防止对可分段存储器的非授权访问的场合，都可以采用该技术，及防止对可分段存储器的非授权访问的场合，都可以采用该技术，如取代现行使用的条形码如取代现行使用的条形码 应用前景应用前景1.RFID应用将继续以供应物流领域为主，在这个领域用应用将继续以供应物流领域为主，在这个领域用RFID收发器进行收发器进行包括各种各样的可移动货物包括各种各样的可移动货物/产品的记录和跟踪，在产品的记录和跟踪，在RFID收发器收发器(信用卡大小的塑料信用卡大小的塑料/纸标签，内含芯片、射频部分和天线纸标签，内含芯片、射频部分和天线)上的必要上的必要存储将继续成为主要

5、的应用。存储将继续成为主要的应用。应用前景应用前景2.Zigbee网络的现状网络的现状网络的现状网络的现状Internet2.Zigbee网络的现状网络的现状网络的现状网络的现状问题：问题：构建一个无处不在的、检测、控制真实世界的网络？构建一个无处不在的、检测、控制真实世界的网络？Zigbee技术提供了一种解决方案技术提供了一种解决方案2.Zigbee主要用于构建无线个域网和无线传感网络主要用于构建无线个域网和无线传感网络什么是什么是什么是什么是ZigbeeZigbee技术？技术？技术？技术？“Zig”的英文含义是“之字形”“Zag”的含义是“急转,急变”“Zigzag”的含义是“之字形跳变”

6、“bee”是“蜜蜂”“Zigbee”一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过 跳“Zigzag”形舞蹈来相互告知，达到交换信息目的2.Zigbee什么是什么是什么是什么是ZigbeeZigbee技术？技术？技术？技术？“ZigBee”被人们借来称呼一种新兴的近距离近距离、低低复杂度复杂度、低功耗低功耗、低数据速率低数据速率、低成本低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。2.ZigbeeZigbee技术是技术是Zigbee联盟推出的联盟推出的基本情况基本情况ZigbeeZigbee联盟在联盟在IEEE802.15.4IEEE802.15.4协议上定义了网络层和应用层而形成的协议上定义了网络层和

7、应用层而形成的主要用于构建无线个域网和无线传感网络主要用于构建无线个域网和无线传感网络速速 率：率：根据不同的工作频段，有不同的速率：根据不同的工作频段，有不同的速率：16-250k16-250k成成 本：本：每片每片ZigbeeZigbee价格价格2 2美元美元2.Zigbee特特 点点距距距距 离：离：离：离：有效传输范围有效传输范围有效传输范围有效传输范围1010101075m75m75m75m功功功功 耗：耗：耗：耗：两节两节两节两节5 55 5号电池可供终端工作号电池可供终端工作号电池可供终端工作号电池可供终端工作6 66 6个月以上个月以上个月以上个月以上速速速速 率：率：率：率：

8、250kb/s(2.4G)40kb/s(915M)20kb/s(868M)250kb/s(2.4G)40kb/s(915M)20kb/s(868M)250kb/s(2.4G)40kb/s(915M)20kb/s(868M)250kb/s(2.4G)40kb/s(915M)20kb/s(868M)成成成成 本：本：本：本：每片每片每片每片ZigbeeZigbeeZigbeeZigbee价格价格价格价格2 22 2美元美元美元美元2.ZigbeeInternetGPRSGPRSZigbee协调器Zigbee协调器Zigbee传感节点传感节点Zigbee传感节点传感节点2.Zigbee应应 用用1.

9、监控照明。Zigbee无线开关无线开关2.Zigbee应应 用用2.交通灯控制Zigbee节点节点Zigbee协调器控制逻辑控制逻辑2.Zigbee应应 用用3.配合传感器和激励器对制造、过程控制、农田耕作、环境及其它区域进行工业监控。GPRSPLMN2.Zigbee应应 用用4.带负载管理功能的自动抄表(AMR)，这可使得地产管理公司削减成本和节省电气能源。GPRSPLMNZigbee节点节点2.Zigbee应应 用用5.对病患、设备及设施进行医疗和健康监控。值班室值班室Zigbee节点节点3.Bluetooth蓝牙的来历蓝牙的来历蓝牙的来历蓝牙的来历英文：英文：Bluetooth代表一种短

10、距离无线通信技术代表一种短距离无线通信技术“蓝牙蓝牙”（Bluetooth）一词是一位丹麦国王的名字）一词是一位丹麦国王的名字，在在10世纪他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。世纪他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用用“蓝蓝 牙牙”他他的的名名字字来来命命名名这这种种短短距距离离无无线线通通信信的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。通过这种技术，可以将电子装置彼此通过无线连接起通过这种技术，可以将电子装置彼此通过无线连接起来，省去了传统的电线。来，省去了传统的电线。蓝牙使用的技术蓝牙使用的技术Frequency Hopping&TDM

11、A 蓝牙业务特征蓝牙业务特征传输数据和语音传输数据和语音蓝牙的应用蓝牙的应用为网络中的主从设备建立临时性的对等连接为网络中的主从设备建立临时性的对等连接3.Bluetooth蓝牙的技术标准蓝牙的技术标准IEEE802.15工作频段和带宽工作频段和带宽2.4GHz，1Mb/s传输距离传输距离10m通道指标通道指标1个异步数据通道个异步数据通道(最高达最高达721kb/s)3个并发的同步话音通道个并发的同步话音通道(64kb/s)1个同时传送异步数据和同步话音的通道个同时传送异步数据和同步话音的通道3.Bluetooth蓝牙体积小蓝牙体积小1cm1cm2mm美国德州仪器（美国德州仪器（TI）公司推

12、出）公司推出了单片蓝牙了单片蓝牙LSI。该产品将蓝牙。该产品将蓝牙的基带处理电路和的基带处理电路和RF收发器电收发器电路集成到一个路集成到一个CMOS LSI中。中。到目前为止只有英国到目前为止只有英国CSR公司公司和美国和美国Broadcom公司在研究公司在研究这种这种LSI，TI首先实现了此类芯首先实现了此类芯片的单片产品化。片的单片产品化。3.Bluetooth蓝牙功耗低、价格低蓝牙功耗低、价格低6美元左右，批量购买4美元采用四种工作模采用四种工作模式，其最大消耗式，其最大消耗电流只有电流只有25mA3.Bluetooth音频蓝牙发送音频蓝牙发送蓝牙耳机蓝牙耳机3.Bluetooth3.

13、Bluetooth蓝牙适配器蓝牙适配器3.Bluetooth4.WiFi什么是什么是什么是什么是WiFiWiFi？全称Wireless Fidelity，又称802.11b标准与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术主要特性为：速度快，可靠性高，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4.WiFiWiFiWiFi的技的技的技的技术优势术优势术优势术优势组网方式组网方式设置设置WiFi无线路由器，组网方便无线路由器，组网方便传输速率传输速率IEEE802.11b:11Mb/s IEEE802.11a/g:54Mb

14、/s覆盖范围覆盖范围半径半径100m4.WiFiInternet应应 用用Internet高速无线接入高速无线接入WiFi无线路由器无线路由器在热点区把多台计算机互相链接，以及链接到外围设备和互联网无线局域网无线局域网WLAN4.WiFi应应 用用3G无线线接入技术的补充无线线接入技术的补充无线局域网无线局域网WLANPLMNWiFi无线无线3G接入接入4.WiFi应应 用用无线局域网无线局域网WLANInternetWiFi无线路由器无线路由器IPTV空调空调打印机打印机5.UWB什么是超宽带？什么是超宽带？什么是超宽带？什么是超宽带？“UWB”是超宽带无线技术的缩写。始于20世纪60年代兴

15、起的脉冲通信技术，主要用于军用雷达、定位和通信系统中。UWB技术最早是利用频谱极宽的超短脉冲进行通信。通信速度可以达到几百Mbit/秒以上。5.UWB1960s1960sUWB最初的定义源自于60年代兴起的军用脉冲通信技术，又被称为脉冲无线电（Impulse Radio）技术。19721972一种高灵敏的短脉冲接收设备被研制成功，进一步加速了UWB技术的研究和发展。19981998美国国防部（DARPA）才正式启用超宽带（UWB）这一术语,该项技术采用上升沿和下降沿都很陡的基带脉冲直接通信。20022002UWB技术首次获得了美国FCC的批准而用于民用通信，发布全球第一个民用UWB设备使用频谱

16、规范，使UWB技术的研发骤然加速。5.UWB20052005上半年上半年上半年上半年2005年3月，WiMedia和Ecma提交WiMediaUWB平台规范,FCC批准MBOA-UWB、DS-UWB的高速产品测试。20052005年下半年年下半年年下半年年下半年英国和日本政府监管部门批准UWB方案，支持UWB发展20062006年年年年国际电信联盟（ITU）在确定了各国频谱分配原则后，第一次核准UWB全球性监管标准建议20072007ISO正式通过了WiMedia联盟提交的MBOFDM标准，正式成为第一个UWB技术的国际标准。5.UWB现在的现在的UWB技术含义不同于早期的技术含义不同于早期的

17、UWB技术含义技术含义2000年后，Intel、TI、Motorola等大公司开始研发高速UWB技术时，放弃了脉冲方法，不约而同地转而采用传统的载波调制技术，进行改造使其具有UWB技术的特点，并推出了多频带OFDM（MB-OFDM）和DS-CDMA两大主要方案。OFDM（MB-OFDM）和DS-CDMA这两种方案经过几年激烈的竞争，2007年3月，ISO正式通过了WiMedia联盟提交的MB-OFDM标准，WiMedia联盟最终在标准上胜出，正式成为UWB技术的第一个国际标准。5.UWBUWB技术标准技术标准IEEE 802.15.4a传输速率传输速率1Gbit/s传输距离传输距离1020m工

18、作频段工作频段3.1GHz和和10.6GHz之间之间5.UWB5.UWBUWB的应用的应用UWB技术的应用场景主要包括家庭、办公室、个人消费电子产品UWB技术的高传输带宽可以实现主机和显示屏、摄像头、会议设备、终端设备及投影仪之间的无线互连。5.UWBUWB的应用的应用 由于UWB技术已经可以提供相当于计算机总线的传输速率，这样个人终端就可以从互联网或局域网上即时下载大量的数据，因此将大部分数据存放在网络服务器的存储空间中，而不是保存在个人终端中。携带具有UWB功能的小巧终端，在任何地点都可以接入当地的UWB网络.。无线UWB接口取代现有USB接口的线缆连接，将成为UWB技术最有前途的应用。5.UWBUWB的应用的应用5.UWBUWB的应用的应用