苏州大学计算机科学与技术学院计算机通信与网络课件第八章 无线网络（3）.pptVIP

8.2 无线个人区域网 WPAN WPAN 和 WLAN 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。WPAN 都工作在 2.4 GHz 的 ISM 频段。 WLAN 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 (802.15.1) 最早使用的 WPAN 是 1994 年爱立信公司推出的蓝牙系统 ( Bluetooth )，其标准是 IEEE 802.15.1 。 蓝牙的数据率为 720 kb/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)。 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。 蓝牙系统中的皮可网和扩散网 2. 低速 WPAN ( 802.15.4/ZigBee ) 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 kb/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 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 的标准 在 IEEE 802.15.4 标准基础上发展而来的。 所有 ZigBee 产品也是 802.15.4 产品。 IEEE 802.15.4 只是定义了 ZigBee 协议栈的最低的两层（物理层和 MAC 层），而上面的两层（网络层和应用层）则是由 ZigBee 联盟定义的。 ZigBee 的协议栈 ZigBee 的组网方式 可采用星形和网状拓扑，或两者的组合。有一个全功能设备FFD 充当网络的协调器。ZigBee 网络中数量最多的端设备是精简功能设备RFD 结点。 3. 高速 WPAN（ 802.15.3 ） 高速 WPAN 用于在便携式多媒体装置之间传送数据，支持11 ~ 55 Mb/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，可支持 100 ~ 400 Mb/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。 * * 在个人工作地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来自组网络，不需要使用接入点 AP。 整个网络的范围大约在 10 m 左右。 无线个人区域网 WPAN (Wireless Personal Area Network) 个人区域网 PAN (Personal Area Network) PAN与WPAN并不完全等同，因为 PAN 不一定都是使用无线连接的。 M M S S P S S S S S P 皮可网 2 扩散网 皮可网 1 M ——主设备 S ——从设备 P ——搁置的设备 物理层 MAC 层 网络层 应用层 IEEE 802.15.4 定义 ZigBee 联盟定义 ZigBee 协议栈 FFD FFD FFD FFD FFD RFD 端设备 路由器 FFD FFD 协调器 端设备 RFD 端设备 RFD 路由器 路由器 路由器