IEEE80国立交通大学资讯工程学系.PDFVIP

IEEE 802.15.3簡介 交通大學資訊工程所 王友群著 Section 1 前言 隨著無線通訊技術的蓬勃發展，無線網路的使用逐漸深植在我們的日常生活中，從 居家環境、辦公場所、乃至於戶外移動時對數據 / 多媒體資訊的傳輸需求；也因此，針 對多樣化的網路環境與使用者需求，IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers ，電氣和電子工程師協會)組織分別制定了802.16 、802.11 、以及802.15 系列 的通訊標準 (Standard)以應映都會型的長距離無線網路(Wireless Metropolitan Area Network ，簡稱WMAN) 、區域間的中距離無線網路(Wireless Local Area Network ，簡稱 WLAN) 、以及個人化的短距離無線網路(Wireless Personal Area Network ，簡稱WPAN) ， 如圖 6.1所示。 圖 6.1: 無線網路的層級架構示意圖 其中，針對WPAN所提出的 IEEE 802.15 系列又再根據使用者省電、高/低速傳輸 與多媒體週邊應用上的需求而細分成四個通訊標準： IEEE 802.15.1 ：針對藍芽(Bluetooth)無線技術所提出的通訊標準。 IEEE 802.15.2 ：主要討論802.15 系列與其他無線通訊標準在2.4GHz 公用頻帶 上共存與互通性的議題。 IEEE 802.15.3 ：又稱為WiMedia ，主要針對短距離、寬頻高速的要求所提出的 無線通訊標準。 IEEE 802.15.4 ：又稱為ZigBee ，主要著重在短距離、低功率(低速的特性所提) 出的無線通訊標準。 在這個章節當中，我們將針對IEEE 802.15.3[1]這項通訊標準做一個整體性的介紹 ， 在 6.2節中，我們會先介紹這項通訊標準的著重目標以及發展狀況， 6.3節則是以網路 的架構來探討 802.15.3 協定的運作，6.4節將介紹 802.15.3 封包(Packet)傳輸的格式，最 後，在 6.5節中，我們將針對 802.15.3的安全機制做一個深入的探討。 Section 2 IEEE 802.15.3的初步認識 Section 2.1 應用與著重目標 WPAN 主要是界定個人範圍內的小型網路，其網路規模一般是定義在10 到100 公 尺以內，而網路中的裝置可以是隨身攜帶、穿戴式、或是鄰近身體等具通訊能力的電子 產品，例如：手提式電腦(Notebook) 、個人數位助理(PDA) 、數位式攝影機(DV) 、藍芽 耳機、手機、以及個人電腦等。而IEEE 802.15.3通訊標準則是針對這些裝置在短距離 的範圍內提供高速寬頻的無線傳輸服務，其定位的應用主要包含兩個層面： (1) 提供個人網路的多媒體傳輸服務，諸如聲音以及影片的串流(Stream)傳輸。 (2) 提供消費性多媒體裝置(Consumer multimedia devices)的無線傳輸服務，以取代傳統 需透過有線(Cable)的方式在裝置間傳輸大量資料。 雖然 IEEE 802.11也能提供裝置間的無線傳輸，然而其提供的傳輸速率無法滿足裝置間 所傳送的大量資料，另外，由於 IEEE 802.11的傳輸範圍較大，在 WPAN的短距離範圍 內所造成的干擾也相對增大，因此 IEEE 802.15.3即為解決此問題而被提出。此外，為 了滿足WPAN的網路特性， IEEE 802.15.3 制定了以下需求： 高速率的傳輸 ：至少要能提供110 與200Mb/s的傳輸速度。 服務品質 (Quality of service ，即QoS) ：由於IEEE 802.15.3是著重在多媒體的 傳輸，因此必需考量即時性網路流(Real-time flow)的延遲 (delay)問題。 低電源消耗 ：在WPAN 網路下的裝置多半是利用電池來提供電源，因此需要 考量省電的議題。 低成本 ：如此才能廣泛應用在消費性多媒體裝置。 快速組態(Fast configuration)與隨意網