無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)V1.1(1991年)V1.2V2.1(2004年)V2.2V3.0(2009年)V4.0(2010年)很好的抗干擾能力和安全性可建立臨時(shí)對(duì)等連接全球范圍適用同時(shí)傳輸語音數(shù)據(jù)近距離通信功耗低體積小藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)藍(lán)牙采用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語音同時(shí)傳輸?shù)男诺?。藍(lán)牙技術(shù)通信距離為10m,可根據(jù)需要擴(kuò)展至100m，以滿足不同設(shè)備的需要。藍(lán)牙設(shè)備在通信連（Connection）狀態(tài)下，有四種工作模式：激活（Active）模式，呼吸（Sniff）模式保持（Hold）模式，休眠（Park）模式，Active

模式是正常的工作狀態(tài)，另外三種模式是為了節(jié)能所規(guī)定的低功耗模式。藍(lán)牙采用了跳頻（Frequency

Hopping）方式來擴(kuò)展頻譜，抵抗來自這些設(shè)備的干擾。提供了認(rèn)證和加密功能，以保證鏈路級(jí)的安全。主設(shè)備是組網(wǎng)連接主動(dòng)發(fā)起連接請(qǐng)求的藍(lán)牙設(shè)備，幾個(gè)藍(lán)牙設(shè)備連接成一個(gè)皮網(wǎng)（Piconet）時(shí)，其中只有一個(gè)主設(shè)備，其余的均為從設(shè)備。藍(lán)牙工作在2.4GHz的

ISM頻段，全球大多數(shù)國家ISM頻段的范圍是2.4-2.4835GHz。藍(lán)牙系統(tǒng)之天線單元系統(tǒng)組成描述了鏈路控制器，實(shí)現(xiàn)了基帶協(xié)議和其他的底層連接規(guī)程-媒體接入控制(MAC)-差錯(cuò)控制-認(rèn)證與加密鏈路管理器（LM）軟件實(shí)現(xiàn)鏈路的建立認(rèn)證及鏈路配置等-通過連接管理協(xié)議（LMP）建立通信聯(lián)系。-LM利用鏈路控制器（LC）提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)上述功能。藍(lán)牙規(guī)范是為個(gè)人區(qū)域內(nèi)的無線通信制定的協(xié)議，它包括兩部分：核心（Core）部分和協(xié)議子集（Profile）部分。協(xié)議棧仍采用分層結(jié)構(gòu)，分別完成數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸,跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸,連接的建立和釋放,鏈路的控制,數(shù)據(jù)的拆裝等功能。天線發(fā)射功率符合FCC關(guān)于ISM波段的要求。-發(fā)射功率：100mW-跳頻速率：1600跳/秒藍(lán)牙系統(tǒng)的組成藍(lán)牙軟件結(jié)構(gòu)單元利用現(xiàn)有規(guī)范，像OBEX、vCard／vCalendar、HID、WAP、PPP及TCP／IP等協(xié)議規(guī)范，而不去開發(fā)新的協(xié)議。軟件單元主要實(shí)現(xiàn)的功能有：藍(lán)牙設(shè)備的發(fā)現(xiàn)、與外圍設(shè)備的通信、音頻通信及呼叫控制、交換名片和電話號(hào)碼等。藍(lán)牙協(xié)議藍(lán)牙協(xié)議核心協(xié)議應(yīng)用協(xié)議基帶協(xié)議邏輯鏈控制和適配協(xié)議鏈路管理協(xié)議藍(lán)牙芯片BC212015芯片內(nèi)部主要集成有32Kbyte上RAM、DSP、MCU、射頻前端以及各種I/O口。各種I/O口包括SPI、UART、USB、PIO、PCM、I2C等接口。其中SPI、UART、USB接口主要用來傳輸數(shù)據(jù)；I2C總線用于鏈接EEPROM；PIO接口為可編程接口；PCM接口用來傳輸語音。各種電話系統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用

應(yīng)用面多

前景廣闊無線電纜無線辦公包數(shù)字電子設(shè)備電子商務(wù)辦公自動(dòng)化家庭娛樂等電子付帳系統(tǒng)，賓館接待處的電子登記服務(wù)等。家庭和辦公室自動(dòng)化、家庭娛樂、電子商務(wù)、工業(yè)控制、智能化建筑物等。數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。無線鍵盤、鼠標(biāo)等。以便攜式計(jì)算機(jī)和掌上計(jì)算機(jī)為代表。各種電話系統(tǒng)數(shù)字手機(jī)、家庭及辦公室電話、小型PBX等電話系統(tǒng)等。無線電纜無線辦公包數(shù)字電子設(shè)備電子商務(wù)辦公自動(dòng)化家庭娛樂等WIFIWiFi技術(shù)即IEEE802.11協(xié)議，無線接入和高速傳輸是WIFI的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，其中IEEE802.11b最高速度為11Mbps，IEEE802.11a與IEEE802.11g的最高速度為54Mbps?，F(xiàn)在多用的IEEE802.11b與IEEE802.11g設(shè)備使用的頻段為2.4~2.4835GHz的免許可頻段，在頻率資源上不存在限制，因此使用成本低廉也成為了WlFI技術(shù)的又一大優(yōu)勢(shì)。WlFI無線網(wǎng)絡(luò)是由AP(AccessPoint)和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)方式較為簡單。無線電波覆蓋范圍廣建設(shè)便捷較低的廠商進(jìn)入門檻優(yōu)點(diǎn)傳輸速度快業(yè)務(wù)可集成投資經(jīng)濟(jì)WiFi常用芯片WiFi應(yīng)用WiFi前景GPRSGPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱。是GsMPhase2.1規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，能提供比現(xiàn)有GsM網(wǎng)9．6kbit／s更高的數(shù)據(jù)率。GPRs采用與GsM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。GPRs優(yōu)勢(shì):資源利用率高傳輸速率高接人時(shí)間短支持lP協(xié)議和x.25協(xié)議用戶的服務(wù)成本低GPRS模塊的應(yīng)用前景無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用正在迅速發(fā)展,實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要有合適的無線數(shù)據(jù)承載,也就是說要解決采用何種方式來傳輸數(shù)據(jù)。GPRS是目前實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最佳承載方式。多媒體通信是通信的發(fā)展方向,而多媒體通信屬于數(shù)據(jù)通信的范疇,是更復(fù)雜的數(shù)據(jù)通信,也是未來數(shù)據(jù)通信的發(fā)展方向。多媒體通信的實(shí)現(xiàn)更是離不開數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。ZigBee特點(diǎn)：近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)數(shù)率、低成本。適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域。支持三種類型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞謩e為：星型拓?fù)?、樹形拓?fù)?、網(wǎng)狀拓?fù)?。協(xié)議棧物理層媒體訪問控制層網(wǎng)絡(luò)/安全層

應(yīng)用構(gòu)架應(yīng)用層行規(guī)ApplicationZigBeePlatformStackSilicon應(yīng)用層：最重的是已涵蓋了服務(wù)（Service）的觀念，所謂的服務(wù)，簡單來看就是功能。包括3部分：

與網(wǎng)絡(luò)層連接的APS（應(yīng)用支持子層）ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO）裝置應(yīng)用行規(guī)

網(wǎng)絡(luò)/安全層確保MAC層的正確操作，提供合適的連接應(yīng)用層的接口包含兩個(gè)服務(wù)入口：數(shù)據(jù)服務(wù)入口和管理入口。前者實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級(jí)協(xié)議數(shù)據(jù)單元、協(xié)議特定路由；后者實(shí)現(xiàn)配置一個(gè)新設(shè)備、啟動(dòng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、加入或離開網(wǎng)絡(luò)、地址分配等。安全方面的規(guī)范涉及ZigBee所提供的安全性方法，包括密鑰建立、密鑰傳輸、框架保護(hù)、設(shè)備管理等。媒體訪問控制層遵循IEEE802.15.4協(xié)議負(fù)責(zé)設(shè)備間無線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和結(jié)束確認(rèn)模式的數(shù)據(jù)傳送和接收可選時(shí)隙，實(shí)現(xiàn)低延遲傳輸支持各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備為16位地址尋址ZigBee解決方案

在ZigBeeAlliance的成員中，有不少是提供ZigBee解決方案的業(yè)者。在硬件部分，以RF芯片為代表性。

目前在2.4GHz的RF芯片，以國外的Chipcon市場(chǎng)占有率較高，其RF芯片CC2420搭配AtmelAVR8bits微處理器的平臺(tái)，也是大多數(shù)人接觸到ZigBee的第一個(gè)開發(fā)平臺(tái)。

Chipcon已在2005年第3季度推出一顆型號(hào)為CC2430的系統(tǒng)芯片（SoC），包含RF與微處理器，大大降低了未來ZigBee相關(guān)產(chǎn)品的成本，簡化設(shè)計(jì)產(chǎn)品周期。

另外一家2.4GHz的RF芯片廠商Freescale，也有漸漸迎頭趕上的趨勢(shì)。其RF芯片共分3種型號(hào)：MC13191、MC13192與MC13193，搭配不同的協(xié)議軟件，提供給廠商進(jìn)行不同產(chǎn)品的開發(fā)。在軟件部分，國際上已經(jīng)有許多公司有提供ZigBeeStack，例如：Ember、AirBee、Figure8Wireless等，其中以Figure8Wireless(F8W)所設(shè)計(jì)的Z-Stack最富盛名。

Chipcon把F8W買下來后，使得Chipcon成為ZigBee的完全解決方案的提供者。Freescale，也是搭配F8W的Z-Stack。

這樣，ChipconCC2420+Z-Stack以及Freescale13193+Z-Stack都已成為認(rèn)證時(shí)的黃金平臺(tái)。CC2530芯片該芯片不僅很好的支持IEEE802．15．4協(xié)議規(guī)范和ZigBee協(xié)議棧的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，而且能夠以較低的成本建立一個(gè)強(qiáng)大的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，非常適合用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該芯片以一個(gè)增強(qiáng)的8051微控制單元(MCU)為核心，該控制器內(nèi)核具有性能高，功耗低的特點(diǎn)；作為無線傳感器節(jié)點(diǎn)，cc2530芯片中集成了RF收發(fā)器，該收發(fā)器可以很好的支持2.4GHzIEEE802.15.4協(xié)議，并且具有很高的接受靈敏度和抗干擾性。同時(shí)該芯片中還具有很多的外部設(shè)備：RAM、flash、可編程I／O、ADC、定時(shí)器等。該芯片具有很多的特點(diǎn)：高效的數(shù)據(jù)傳輸可編程非易失性存儲(chǔ)器flash省電模式的實(shí)現(xiàn)高效的AES加密四個(gè)定時(shí)器特點(diǎn)芯片具有5通道存儲(chǔ)器直接訪問(DMA)功能。芯片通過一個(gè)安全協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)了AES的加密和解密。芯片內(nèi)定義了三種工作狀態(tài)的用電模式，除了正常工作狀態(tài)外，還定義了設(shè)備兩中省電的工作狀態(tài)，設(shè)備在不進(jìn)行數(shù)據(jù)采集或空閑時(shí)便可使用這兩種模式，這兩種模式可以分別通過睡眠定時(shí)器和外部中斷來是設(shè)備進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。CC2530芯片提供的非易失性存儲(chǔ)器可分為32k，64k，128k，256k四種。flash除了保存程序的代碼以及常量外還可以讓應(yīng)用程序保存需要保存的數(shù)據(jù)，同時(shí)比較大的存儲(chǔ)容量也為能夠?qū)崿F(xiàn)需要大存儲(chǔ)容量的協(xié)議提供了條件。ZigBee應(yīng)用領(lǐng)域家庭自動(dòng)化工業(yè)、農(nóng)業(yè)和商業(yè)玩具和游戲PC機(jī)的外圍設(shè)備個(gè)人健康監(jiān)護(hù)消費(fèi)電子監(jiān)視

傳感器

自動(dòng)化

控制監(jiān)視

傳感器

診斷TV

VCR

DVD

CDPC機(jī)的外圍設(shè)備保安

HVAC

照明

門禁玩具

游戲器具總結(jié)帶寬和數(shù)據(jù)數(shù)率