无线数据通信及无线LAN-沈阳理工大学课件.ppt

1、第第3章章无线数据通信技术无线数据通信技术第第1节节 无线数据通信概述无线数据通信概述第第2节节 红外无线数据通信红外无线数据通信第第3节节 蓝牙技术蓝牙技术Bluetooth第第4节节 基于基于802.11的无线局域网的无线局域网第第5节节 紫蜂技术紫蜂技术ZigBee课后作业课后作业第第1节节 无线数据通信概述无线数据通信概述3.1.1 概念概念3.1.2 主要类别主要类别3.1.3 特点和应用特点和应用3.1.4 网络网络3.1.5 发展趋势发展趋势无线数据通信无线数据通信（广义）（广义）指在无线终端与中心主机或无线终端之指在无线终端与中心主机或无线终端之间采用无线连接，通过无线方式传输

2、数间采用无线连接，通过无线方式传输数据。据。无线数据通信的主要类别无线数据通信的主要类别移动数据通信移动数据通信固定或半固定无线数据通信固定或半固定无线数据通信移动数据通信移动数据通信指通信客户端常处于移动状态，其位置指通信客户端常处于移动状态，其位置具有不确定性的数据通信方式。具有不确定性的数据通信方式。特点：特点：所处环境较差，技术实现难度较大，数所处环境较差，技术实现难度较大，数据传输率较低。据传输率较低。固定或半固定固定或半固定无线数据通信无线数据通信（狭义）（狭义）指通信双方位置变化不大，无线传输距指通信双方位置变化不大，无线传输距离较短的数据通信方式。离较短的数据通信方式。特点：特

3、点：通信环境条件较好，技术上实现相对容通信环境条件较好，技术上实现相对容易，有利于形成高速数据传输。易，有利于形成高速数据传输。无线数据通信的特点无线数据通信的特点方便地扩展了现有有线网络方便地扩展了现有有线网络受物理线路的限制较小，可扩展性好，受物理线路的限制较小，可扩展性好，具有较强的独立性具有较强的独立性接入与传输方式灵活，性价对较高接入与传输方式灵活，性价对较高无线数据通信的应用无线数据通信的应用个人通信个人通信电子商务应用电子商务应用专用系统调度与定位专用系统调度与定位遥感遥测遥感遥测家庭网络家庭网络3.1.4无线数据通信网络无线数据通信网络无线广域网（无线广域网（WWAN）无线局域

4、网（无线局域网（WLAN）无线个人区域网络（无线个人区域网络（WPAN）无线区域网络（无线区域网络（WRAN）无线广域网（无线广域网（WWAN）Wireless Wide Area Network一般指对公众运营的移动数据网络一般指对公众运营的移动数据网络主要应用主要应用公公共接入共接入网网络：络：蜂窝技术蜂窝技术专专用无线数据通信用无线数据通信网网络：络：集群技术集群技术主要问题：速度慢、安全性差、费用高主要问题：速度慢、安全性差、费用高主要技术：主要技术：GPRS、3G、WAP、WiMAX无线局域网（无线局域网（WLAN）Wireless Local Area Network有限范围内（传

5、送距离一般为几十米），有限范围内（传送距离一般为几十米），可移动、高速率的无线通信网。可移动、高速率的无线通信网。主要应用：有线局域网的扩展和补充主要应用：有线局域网的扩展和补充主要技术：主要技术：IEEE定义的定义的802.11系列标准系列标准无线个人区域网络（无线个人区域网络（WPAN）Wireless Personal Area Network10米范围内，带宽在米范围内，带宽在1Mbps以下的个人以下的个人网络。网络。目标：低功耗、小尺寸、低成本目标：低功耗、小尺寸、低成本主要技术：视距红外、蓝牙、主要技术：视距红外、蓝牙、ZigBeeIEEE与与WPANIEEE 802.15工作组主

6、要致力于研究个人区域工作组主要致力于研究个人区域网络和短程无线网络标准化问题。它定义了网络和短程无线网络标准化问题。它定义了3种不同类型的种不同类型的WPAN标准标准HR-WPAN：高速无线个域网，传输速率高于：高速无线个域网，传输速率高于20Mbps，标准，标准IEEE 802.15.3MR-WPAN：中速无线个域网，传输速率：中速无线个域网，传输速率1Mbps，标准，标准IEEE 802.15.1HR-WPAN：低速无线个域网，传输速率比较：低速无线个域网，传输速率比较低，标准低，标准IEEE 802.15.4无线区域网络无线区域网络WRANWireless Regional Area N

7、etwork传输范围可达传输范围可达 100km，非视距，非视距(NLOS)使用使用 TV 广播频带作为免许可执照广播频带作为免许可执照(LE)频谱。频谱。面向无线宽带（远程）接入、面向独立面向无线宽带（远程）接入、面向独立分散的、人口稀疏的区域。分散的、人口稀疏的区域。解决特定授权频带频谱利用率低的问题，解决特定授权频带频谱利用率低的问题，最大限度地提高频谱的利用率最大限度地提高频谱的利用率技术：技术：IEEE802.22 3.1.5无线数据通信的发展趋势无线数据通信的发展趋势无线移动终端的智能化和普及无线移动终端的智能化和普及无线通信网络的宽带化无线通信网络的宽带化协议标准的统一化，实现不

8、同网络互联协议标准的统一化，实现不同网络互联第第2节节 红外无线数据通信红外无线数据通信3.2.1 概述概述3.2.2 系统组成、原理及分类系统组成、原理及分类3.2.3 特点特点3.2.4 主要协议主要协议IrDA协议集协议集3.2.5 红外数据网络红外数据网络红外无线数据通信概述红外无线数据通信概述已主宰低速遥控市场已主宰低速遥控市场在无线多信道室内话音系统、无绳电话、在无线多信道室内话音系统、无绳电话、计算机外设短距离无线连接等方面得到计算机外设短距离无线连接等方面得到应用应用高带宽、高速率的红外无线数据通信技高带宽、高速率的红外无线数据通信技术也得到迅速发展术也得到迅速发展红外无线数据

9、通信的红外无线数据通信的系统组成、原理及分类系统组成、原理及分类红外线红外线系统组成系统组成调制技术调制技术分类分类红外线红外线红外线波长范围：红外线波长范围：700nm1300nm红外线红外线LED通常工作在近红外区，即通常工作在近红外区，即700nm950nm理想波长：理想波长：820nm，空气在这个数值点，空气在这个数值点所产生的衰减最小。所产生的衰减最小。红外发射器红外发射器传输信道传输信道红外接收器红外接收器系统组成系统组成红外发射器红外发射器功能：完成信号的电光转换，向空间发功能：完成信号的电光转换，向空间发射红外脉冲。射红外脉冲。关键部件：红外发光二极管和相应的驱关键部件：红外发

10、光二极管和相应的驱动电路。动电路。传输信道传输信道主要问题：光信号的反射、散射及背景主要问题：光信号的反射、散射及背景光噪声与干扰光噪声与干扰常用元件：光学滤光片、聚光镜等常用元件：光学滤光片、聚光镜等作用：作用：整形、滤波、视场变换、频段划分整形、滤波、视场变换、频段划分红外接收器红外接收器主要问题：红外发射器的发射功率较小，主要问题：红外发射器的发射功率较小，且是无线传输，易受外界环境影响。且是无线传输，易受外界环境影响。组成：组成：光接收机（光电转换）光接收机（光电转换）采样、滤波、判决、量化、均衡和解码部分采样、滤波、判决、量化、均衡和解码部分调制技术调制技术基带调制基带调制ASK（幅

11、度键控，即调幅）（幅度键控，即调幅）PSK（移相键控，即调相）（移相键控，即调相）MSK（多路副载波调制）（多路副载波调制）PPM（脉位调制）（脉位调制）：将二进制数字信号：将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列调制成某一频率的脉冲序列其中，其中，PPM在功能效率和频带利用率之间，在功能效率和频带利用率之间，折中较好。折中较好。红外无线数据通信分类红外无线数据通信分类按发射器按发射器/接收器的布局不同，红外无线通接收器的布局不同，红外无线通信系统的工作方式可分为：信系统的工作方式可分为：直视直视定向，信道特性好，但难于实现漫游定向，信道特性好，但难于实现漫游漫射漫射非方向性，易于实现漫游，但

12、信道质量非方向性，易于实现漫游，但信道质量不如直视方式不如直视方式红外无线数据通信分类红外无线数据通信分类按应用分为：按应用分为：点对点无线数据传输点对点无线数据传输红外无线局域网红外无线局域网按工作环境分为：按工作环境分为：室外：即激光通信室外：即激光通信室内：应用更广泛，更具有实用价值室内：应用更广泛，更具有实用价值红外无线数据通信的优点红外无线数据通信的优点体积小、重量轻、成本低体积小、重量轻、成本低频带宽、使用范围灵活、不受无线频带宽、使用范围灵活、不受无线电管制电管制不能穿透墙壁，传输视距，难以被不能穿透墙壁，传输视距，难以被干扰和窃听，安全保密性强，容易干扰和窃听，安全保密性强，容

13、易管理管理红外无线数据通信的局限性红外无线数据通信的局限性几乎没有绕射能力，反射能力也较弱，几乎没有绕射能力，反射能力也较弱，不能穿透墙壁，仅用于视距数据传输不能穿透墙壁，仅用于视距数据传输易受阳光和荧光灯（噪声）、水蒸气和易受阳光和荧光灯（噪声）、水蒸气和二氧化碳（吸收作用）、雾雪云烟（散二氧化碳（吸收作用）、雾雪云烟（散射作用）影响。射作用）影响。接收红外线的点和波长都是由器件所固接收红外线的点和波长都是由器件所固定，实现全双工链路困难。定，实现全双工链路困难。红外无线数据通信的主要协议红外无线数据通信的主要协议IrDA协议集协议集IrDA协议是一种点对点的半双工技术，采协议是一种点对点的

14、半双工技术，采用分层结构，用分层结构，IrDA协议栈结构如下：协议栈结构如下：各种高层协议各种高层协议链路管理协议链路管理协议(Ir LMP)链路接入协议链路接入协议(Ir LAP)物理层规范物理层规范(Ir PHY)IrDAInfrared Data Association，红外数据协，红外数据协会，会，1993年成立的标准化团体。年成立的标准化团体。工作目标：制定低功率、定向型、短距工作目标：制定低功率、定向型、短距离、点对点或点对多点的红外线数据通离、点对点或点对多点的红外线数据通信标准。信标准。主要成员：主要成员：AT&T、Apple、DEC、HP、IBM、Intel、Microsof

15、t、NTT等等发布的发布的IrDA协议集已成为事实工业标准协议集已成为事实工业标准IrDA的主要技术参数的主要技术参数通常采用通常采用850nm的红外光的红外光无障碍直线信道无障碍直线信道通信距离一般不超过通信距离一般不超过10m通信角度不能超过通信角度不能超过30IrDA的主要技术参数的主要技术参数版本号版本号最高速率最高速率调制方式调制方式IrDA1.0115.2k bpsNRZIrDA1.11.52M bps4M bpsRZI4-PPMVFIR16M bps物理层规范物理层规范(Ir PHY)*制定了红外通信硬件设计上的目标和要制定了红外通信硬件设计上的目标和要求，包括：求，包括：红外的

16、光特性红外的光特性数据编码数据编码各种波特率下的帧等。各种波特率下的帧等。为达到兼容，硬件平台以及硬件接口设为达到兼容，硬件平台以及硬件接口设计必须符合红外协议制定的规范。计必须符合红外协议制定的规范。链路接入协议链路接入协议(IrLAP)*制定了底层连接建立的过程规范，描述制定了底层连接建立的过程规范，描述了在红外信道上建立一个基本可靠连接了在红外信道上建立一个基本可靠连接的过程和要求。的过程和要求。要实现寻址、冲突处理、恢复、站点的要实现寻址、冲突处理、恢复、站点的发现发现/识别、连接建立、主站竞争、媒体识别、连接建立、主站竞争、媒体接入控制等功能。接入控制等功能。可选数据块大小：可选数据

17、块大小：64 2048 字节字节可选比特率：可选比特率：9.6k 4M bps链路管理协议链路管理协议(IrLMP)*制定了在单个制定了在单个IrLAP连接的基础上复用连接的基础上复用多个服务和应用的规范。多个服务和应用的规范。一旦通过一旦通过IrLAP建立了链路连接，链路建立了链路连接，链路的使用和应用参数的设定将由的使用和应用参数的设定将由IrLMP软软件来管理。件来管理。高层协议高层协议IrLAN：（红外局域网）支持：（红外局域网）支持IrDA与其它已有与其它已有局域网互连。局域网互连。TingTP：（流传输协议）在传输数据时进行流：（流传输协议）在传输数据时进行流控制。制定把数据进行拆

18、分、重组、重传等的控制。制定把数据进行拆分、重组、重传等的机制。机制。IrMC：（红外移动通信）定义了无线通信设：（红外移动通信）定义了无线通信设备利用备利用IR进行传输的方法，及利用光接口进行进行传输的方法，及利用光接口进行语音通信和呼叫控制的规程。语音通信和呼叫控制的规程。IrCOMM（模拟串口层协议）允许已存在的（模拟串口层协议）允许已存在的使用串口通信的应用，象使用串口那样使用红使用串口通信的应用，象使用串口那样使用红外进行通信。外进行通信。红外数据网络红外数据网络主要实现方法主要实现方法给计算机接口配置红外收发器给计算机接口配置红外收发器专用红外网卡专用红外网卡给现有网卡增加红外收发

19、端口给现有网卡增加红外收发端口红外漫反射器红外漫反射器红外红外HUB第第3节节 个人区域无线数据通信个人区域无线数据通信蓝牙技术蓝牙技术3.3.1 概述概述3.3.2 技术简介技术简介3.3.1蓝牙技术概述蓝牙技术概述什么是蓝牙技术什么是蓝牙技术名字的由来名字的由来特点特点发展历程发展历程Bluetooth SIG 产品产品什么是蓝牙技术什么是蓝牙技术蓝牙技术目标：建立蓝牙技术目标：建立通用通用的的无线无线电空中电空中接口及其控制软件的公开接口及其控制软件的公开标准标准，使通信，使通信和计算机进一步结合，使不同厂家生产和计算机进一步结合，使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连的便携式

20、设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在接的情况下，能在近距离近距离范围内可相互范围内可相互作用的操作作用的操作即蓝牙技术是一种短距离无线电技术即蓝牙技术是一种短距离无线电技术 蓝牙名字的由来蓝牙名字的由来蓝牙的名字来源于蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王世纪丹麦国王Harald Blatand。Blatand国王口齿伶俐，国王口齿伶俐，善于交际，将现在的挪威，瑞典和丹麦善于交际，将现在的挪威，瑞典和丹麦统一起来统一起来意在意在统一无线局域网通讯标准统一无线局域网通讯标准允许不同工业领域之间的协调工作允许不同工业领域之间的协调工作蓝牙的特点蓝牙的特点采用无线接口来代替有线电缆连接，具采用无线接

21、口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合有很强的移植性，并且适用于多种场合不限制直线范围，可链接多个设备不限制直线范围，可链接多个设备蓝牙技术的无线电收发器芯片很小蓝牙技术的无线电收发器芯片很小功耗低、对人体危害小功耗低、对人体危害小应用简单、容易实现，所以易于推广应用简单、容易实现，所以易于推广蓝牙手机存在着一定的安全问题蓝牙手机存在着一定的安全问题蓝牙的发展历程蓝牙的发展历程1998年年5月，五大公司月，五大公司Ericsson、Nokia、Toshiba、IBM和和Intel联合宣布联合宣布了一项叫做了一项叫做“Bluetooth(蓝牙蓝牙)”的计划。的计划。1999年

22、年7月月26日推出了蓝牙技术规范日推出了蓝牙技术规范1.0版版1999年底，蓝牙产品开始进入市场年底，蓝牙产品开始进入市场2005年，有年，有1800多家公司加盟该组织多家公司加盟该组织现在已拥有了近现在已拥有了近3000个企业成员个企业成员Bluetooth SIG Bluetooth Special Interest Group蓝牙特蓝牙特殊兴趣小组殊兴趣小组是蓝牙技术联盟，是一家贸易协会，由是蓝牙技术联盟，是一家贸易协会，由电信、计算机、汽车制造、工业自动化电信、计算机、汽车制造、工业自动化和网络行业的领先厂商组成。和网络行业的领先厂商组成。该小组致力于推动蓝牙无线技术的发展，该小组致力

23、于推动蓝牙无线技术的发展，为短距离连接移动设备制定低成本的无为短距离连接移动设备制定低成本的无线规范，并将其推向市场。线规范，并将其推向市场。蓝牙产品蓝牙产品蓝牙传输使用的电力很低，有效范围约蓝牙传输使用的电力很低，有效范围约为十米，因此，支持蓝牙传输技术的产为十米，因此，支持蓝牙传输技术的产品，大多属于便携式的电子装置，或是品，大多属于便携式的电子装置，或是放在电脑附近的设备。例如笔记本电脑、放在电脑附近的设备。例如笔记本电脑、PDA、手机、耳机、键盘、鼠标、数码、手机、耳机、键盘、鼠标、数码相机、相机、DV摄像机等等摄像机等等蓝牙接口蓝牙接口用蓝牙接口用蓝牙接口(BlueTooth)可以与

24、其它同样可以与其它同样具有蓝牙接口的设备实现无线连接具有蓝牙接口的设备实现无线连接没有蓝牙接口的电脑可通过加装蓝牙适没有蓝牙接口的电脑可通过加装蓝牙适配器来实现蓝牙接口功能，这些蓝牙适配器来实现蓝牙接口功能，这些蓝牙适配器一般都是配器一般都是USB接口的，可以插在电接口的，可以插在电脑的脑的USB接口上使用，而且只有闪盘大接口上使用，而且只有闪盘大小，携带远比数据线要方便。小，携带远比数据线要方便。蓝牙耳机蓝牙耳机 蓝牙耳机是一种蓝牙耳机是一种基于蓝牙技术的基于蓝牙技术的一种小型设备，一种小型设备，只需要把这种轻只需要把这种轻巧的设备藏在耳巧的设备藏在耳机边而不需要直机边而不需要直接使用通讯设

25、备接使用通讯设备（手机、电脑等）（手机、电脑等）就可以实现自由就可以实现自由通话。通话。3.3.2蓝牙技术简介蓝牙技术简介主要技术指标主要技术指标系统组成系统组成协议栈协议栈蓝牙的主要技术蓝牙的主要技术指标指标传输距离：传输距离：10cm10m，如果增加功率或是加上某，如果增加功率或是加上某些外设可达到些外设可达到100m工作频段：工作频段：2.4GHz ISM(工业、科学、医学工业、科学、医学)频段频段调制和编码技术：调制和编码技术：GFSK调频、跳频技术调频、跳频技术前向纠错编码、前向纠错编码、ARQTDD，TDMA每时隙为每时隙为0.625s基带协议，基带符合速率为基带协议，基带符合速率

26、为1Mb/s。蓝牙的主要技术蓝牙的主要技术指标指标蓝牙支持蓝牙支持64kb/s实时语音传输和数据传实时语音传输和数据传输，语音编码为输，语音编码为CVSD发射功率分别为发射功率分别为1mW、2.5mW和和100mW使用全球统一的使用全球统一的48比特的设备识别码比特的设备识别码蓝牙系统组成蓝牙系统组成蓝牙系统连接分为蓝牙系统连接分为点对点连接点对点连接点对多点连接点对多点连接*蓝牙系统包括蓝牙系统包括无线单元无线单元链路控制单元链路控制单元支持单元（链路管理、主机终端接口）支持单元（链路管理、主机终端接口）蓝牙技术点对多点连接蓝牙技术点对多点连接多个蓝牙设备共享信道，形成一个微微多个蓝牙设备共

27、享信道，形成一个微微网网多个微微网交迭覆盖形成一个散射网多个微微网交迭覆盖形成一个散射网一个微微网中包括一个微微网中包括一个主设备单元一个主设备单元最多七个从设备单元最多七个从设备单元设备状态：激活、泊停、保持、监听设备状态：激活、泊停、保持、监听蓝牙协议栈结构蓝牙协议栈结构*应用层应用层JINIWAPSDPTCP/IPRFCOMM适配层协议适配层协议L2CAP链路管理链路管理异步无连接异步无连接ACL同步面向连接同步面向连接SCO基带基带蓝牙蓝牙Radio蓝牙协议栈蓝牙协议栈*整个协议体系结构分三大部分：整个协议体系结构分三大部分：底层硬件模块底层硬件模块中间协议层中间协议层高层应用高层应用

28、底层硬件模块底层硬件模块*无线跳频无线跳频(Radio Frequency，RF)：RF层通过层通过2.4GHz 无需授权的无需授权的ISM频段的微波，实现数频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需满足的要求牙收发器在此频带正常工作所需满足的要求基带基带(Baseband，BB):BB负责跳频和蓝牙数据负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输。及信息帧的传输。链路管理链路管理(Link Manager，LM)：LM负责连接负责连接的建立和拆除以及链路安全和控制。的建立和拆除以及链路安全和控制。蓝牙协议无线射频结构蓝牙

29、协议无线射频结构*智能天线智能天线射频前端射频前端电源控制器电源控制器GPSK调制解调器调制解调器收发开关收发开关蓝牙系统的基带部分蓝牙系统的基带部分*采用时分双工采用时分双工TDD方式方式主设备总是从奇数时隙开始传输，从设主设备总是从奇数时隙开始传输，从设备总是从偶数时隙开始传输备总是从偶数时隙开始传输两种类型的链路两种类型的链路异步无连接异步无连接ACL同步面向连接同步面向连接SCO：主要承载语音信息：主要承载语音信息蓝牙系统的频段分配蓝牙系统的频段分配2.4GHzISM频段频段美国和欧洲：可用频段共美国和欧洲：可用频段共83.5，定义成，定义成79个间隔为个间隔为1MHz的射频通道的射频

30、通道日本、西班牙和法国：只有日本、西班牙和法国：只有23个个1MHz通道：一个伪随机跳频序列跳频的通道：一个伪随机跳频序列跳频的79个个或或23个射频信道个射频信道中间协议层中间协议层*逻辑链路控制和适应协议逻辑链路控制和适应协议(Logical Link Control and Adaptation Protocol，L2CAP)：完成数据的拆装、服务质量和协议复用等功完成数据的拆装、服务质量和协议复用等功能，是其他上层协议实现的基础能，是其他上层协议实现的基础服务发现协议服务发现协议(Service Discovery Protocol，SDP)：为上层应用程序提供一种机制来发现：为上层应

31、用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性网络中可用的服务及其特性串口仿真协议串口仿真协议RFCOMM：基于：基于ETSI标准标准TS07.10在在L2CAP上仿真上仿真9针针RS232串口的功串口的功能能高层应用高层应用在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架(Profiles)。其中较典型的有。其中较典型的有:拨号网络拨号网络(Dialup Networking)耳机耳机(Headset)局域网访问局域网访问(LAN Access)文件传输文件传输(File Transfer)等等分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过分别对应一种应用模式。各种

32、应用程序可以通过各自对应的各自对应的Profile(应用模式应用模式)实现无线通信实现无线通信第第4节节 基于基于802.11的无线局域网的无线局域网3.4.1 无线局域网概述无线局域网概述3.4.2 无线局域网网络硬件无线局域网网络硬件3.4.3 网络拓扑结构网络拓扑结构3.4.4 网络协议网络协议IEEE802.113.4.5 无线局域网的频段分配无线局域网的频段分配3.4.6 无线局域网的发展趋势无线局域网的发展趋势3.4.7 Wi-Fi新闻新闻无线局域网无线局域网概述概述用无线电波、激光、红外线等来代替部用无线电波、激光、红外线等来代替部分或全部电缆，成为网络设备之间主要分或全部电缆，

33、成为网络设备之间主要的通信传输介质，就构成了无线局域网的通信传输介质，就构成了无线局域网特点：保密性强、高移动性、抗干扰性特点：保密性强、高移动性、抗干扰性好、架设与维护容易好、架设与维护容易与有线局域网的区别与有线局域网的区别 主要体现在底层的连接方式主要体现在底层的连接方式连接设备不同（网卡、网桥、集线器）连接设备不同（网卡、网桥、集线器）是否需要天线是否需要天线物理层和数据链路层的协议不同物理层和数据链路层的协议不同无线局域网网络硬件无线局域网网络硬件由多个由多个节点节点依据某种依据某种拓扑结构拓扑结构组成组成一个基本的节点包括：一个基本的节点包括：计算机或数据终端计算机或数据终端终端节

34、点控制器终端节点控制器调制解调器（调制解调器（Modem)无线收发设备无线收发设备是最关键的设备，是最关键的设备，把终端与把终端与Modem和和无线电台连接起来无线电台连接起来无线局域网的节点组成图无线局域网的节点组成图计算机计算机/终端终端终端节点控制器终端节点控制器无线电台无线电台Modem3.4.3网络拓扑结构网络拓扑结构点对点型点对点型视距下传输可达视距下传输可达8km，功率损失小，功率损失小 可用于连接两个有线网可用于连接两个有线网HUB型型典型的集中控制式，可有效利用信号发射功率，用户典型的集中控制式，可有效利用信号发射功率，用户设备简单，网络管理单一，易于与现有有线局域网相设备简

35、单，网络管理单一，易于与现有有线局域网相连。一般用于将无线终端（笔记本电脑、连。一般用于将无线终端（笔记本电脑、PDA等）接等）接入网中入网中全分布型（全分布型（Ad Hoc）分布式结构连通性好，移动能力强，适合在军事领域分布式结构连通性好，移动能力强，适合在军事领域应用。但用户节点结构复杂，成本高。应用。但用户节点结构复杂，成本高。网络协议网络协议IEEE802.11IEEE制定的一个无线局域网标准，主要制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取于数据存取 覆

36、盖范围可达覆盖范围可达300英尺左右英尺左右(约合约合90米米)下行数据传输速率最高下行数据传输速率最高54Mbps。802.11协议族协议族 802.11，1997年，原始标准（年，原始标准（2Mbit/s，2.4GHz）802.11a，1999年，物理层补充（年，物理层补充（54Mbit/s，5GHz）802.11b，1999年，物理层补充（年，物理层补充（11Mbit/s，2.4GHz）802.11g，物理层补充（，物理层补充（54Mbit/s，2.4GHz）802.11h，无线覆盖半径的调整，室内，无线覆盖半径的调整，室内(indoor)和室外和室外(outdoor)信道信道(5GHz

37、)。802.11i，安全和鉴权方面的补充，安全和鉴权方面的补充802.11n，导入多重输入输出，导入多重输入输出(MIMO)技术，基本上是技术，基本上是802.11a的延伸版。的延伸版。Wi-FiWireless Fidelity，无线保真，无线保真是无线局域网联盟（是无线局域网联盟（WLANA）的一个）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作互相之间可以合作 Wi-Fi联盟所公布的认证种类有：联盟所公布的认证种类有：WPA/WPA2，WPA/WPA2是基于是基于IEEE 802.11a、802.11b、802.11g的单模、双的单模、双模或双

38、频的产品所建立的测试程序模或双频的产品所建立的测试程序 网络协议网络协议IEEE802.11IEEE802.11的体系结构及与的体系结构及与IEEE802其它标准的关系其它标准的关系逻辑链路控制层逻辑链路控制层LLC媒体访问控制层媒体访问控制层MAC物理层物理层PHY802.2802.3802.4802.5802.11网络协议网络协议IEEE802.11网络协议网络协议IEEE802.11协议模型协议模型无竞争型业务无竞争型业务PCF竞争型业务竞争型业务DCF（CSMA/CA）DSSSFHSS红外线红外线MACPHYIEEE802.11的物理层的物理层定义了数据传输的信号特征和调制方法。定义了

39、数据传输的信号特征和调制方法。三种物理层规范：三种物理层规范：红外线红外线LANDSSS直接序列扩频直接序列扩频LANFSSS跳频扩频跳频扩频LANIEEE802.11的的MAC层层两种访问控制方式两种访问控制方式DCF分布式分布式使用使用CSMA/CA实现分布接入控制实现分布接入控制PCF集中式集中式由中心控制节点进行轮询，某一时刻仅由中心控制节点进行轮询，某一时刻仅允许一个站点发送，实现允许一个站点发送，实现PCF控制。控制。CSMA/CA算法算法CSMA/CA：载波监听多路访问：载波监听多路访问/冲突避免冲突避免欲传输帧的无线工作站若监听到信道有欲传输帧的无线工作站若监听到信道有某一帧间

40、隔某一帧间隔IFS长的空闲后，立即发送帧。长的空闲后，立即发送帧。若监听到信道忙，则继续监听到信道空若监听到信道忙，则继续监听到信道空闲后一个闲后一个IFS，若信道仍闲，再按二进制，若信道仍闲，再按二进制指数退避算法继续监听，信道仍闲，发指数退避算法继续监听，信道仍闲，发送帧。送帧。CSMA/CA算法算法（三种（三种IFS（帧间隔）实现三种访问优先权（帧间隔）实现三种访问优先权SIFS DIFS PIFS等待时间更短，即可有更高的优先权等待时间更短，即可有更高的优先权）若目地站接收到一个帧，在等待若目地站接收到一个帧，在等待SIFS后后发出一个发出一个ACK帧；源站接收到帧；源站接收到ACK后

41、，后，也只等一个也只等一个SIFS发出下一帧。即发出下一帧。即一个站一个站一旦争到通道，将继续控制通道直到发一旦争到通道，将继续控制通道直到发送完全部送完全部LLC PDU帧帧。3.4.5无线局域网的频段分配无线局域网的频段分配选用选用FCC开放的三个频段开放的三个频段902 928MHz2.4 2.4835 GHz5.725 5.850 GHz使用时无需申请。使用时无需申请。我国一般使用我国一般使用2.4 2.4835 GHz频段。频段。无线局域网的发展趋势无线局域网的发展趋势网络配置趋向智能化网络配置趋向智能化网络结构趋向标准化网络结构趋向标准化位置感知趋向精确化位置感知趋向精确化网络漫游

42、趋向广泛化网络漫游趋向广泛化Wi-Fi新闻新闻据委内瑞拉据委内瑞拉国民报国民报2007-08-06日报道，委日报道，委内瑞拉科学家近日刷新了内瑞拉科学家近日刷新了Wi-Fi无线网络技术无线网络技术应用距离的世界纪录，将距离应用距离的世界纪录，将距离382公里的两台公里的两台电脑用电脑用Wi-Fi技术连接起来。报道说，委技术连接起来。报道说，委内瑞拉安第斯大学拉美网络学院教授埃尔曼内瑞拉安第斯大学拉美网络学院教授埃尔曼诺诺彼得罗塞莫里和他领导的一个彼得罗塞莫里和他领导的一个20人的工作人的工作团队近日成功地将这两台被分别放置在委西南团队近日成功地将这两台被分别放置在委西南部梅里达州和中部瓜里科州

43、两座山峰上的计算部梅里达州和中部瓜里科州两座山峰上的计算机用机用Wi-Fi无线技术连接起来。无线技术连接起来。Wi-Fi新闻新闻香港无线城市计划之一的香港无线城市计划之一的“香港政府香港政府Wi-Fi通通”于于2008年年4月月3日正式开通，涉及公共图书馆、体育场馆、文化日正式开通，涉及公共图书馆、体育场馆、文化康乐中心、就业中心、社区会堂、大型公园和政府大楼康乐中心、就业中心、社区会堂、大型公园和政府大楼等地点，不包括住宅和商业街区。采用等地点，不包括住宅和商业街区。采用802.11b/g技术。技术。在已经布设热点的场所，用户的上网在已经布设热点的场所，用户的上网(笔记本、手机、笔记本、手机

44、、相机等相机等)终端会搜索到终端会搜索到“freegovwifi”并自动联通；如需并自动联通；如需加密则选择加密则选择“freegovwifi-e”的热点名称，用户和密码均的热点名称，用户和密码均为为“govwifi”。使用时限为。使用时限为1小时，如需继续使用再次登小时，如需继续使用再次登陆即可。陆即可。Wi-Fi新闻新闻自自2005年底开始，很多手机厂商，特别是以生产智能年底开始，很多手机厂商，特别是以生产智能手机为主的品牌便开始将手机为主的品牌便开始将WiFi作为一种标配。作为一种标配。WiFi具具有的传输速率快和覆盖渗透程度高的特性，符合校园有的传输速率快和覆盖渗透程度高的特性，符合校

45、园等相对封闭的区域，因此有利于等相对封闭的区域，因此有利于WiFi智能手机在大学智能手机在大学校园的传播和拓展。校园的传播和拓展。多所美国高校赠送多所美国高校赠送iphone和和iPOD给校园新生。校方认给校园新生。校方认为，可随时随地上网的智能手机将成为有用的上课辅为，可随时随地上网的智能手机将成为有用的上课辅助工具，同时助工具，同时“方便方便”校方找到学生聚会的地点。校方找到学生聚会的地点。由于接受能力强，各高校正在成为各运营商由于接受能力强，各高校正在成为各运营商WiFi布局布局的重点。的重点。Wi-Fi新闻新闻沈阳免费无线热点沈阳免费无线热点来源：来源：wifi wlan热点查询网热点

46、查询网http:/ 辽宁移动通信有限责任公司辽宁移动通信有限责任公司 辽宁移动培训中心辽宁移动培训中心 新港澳大厦新港澳大厦 三经街营业厅三经街营业厅 友谊宾馆友谊宾馆 兴华移动营业厅兴华移动营业厅 南顺城移动营业厅南顺城移动营业厅十一纬路移动综合楼十一纬路移动综合楼 七宝山饭店七宝山饭店 丽晶大酒店丽晶大酒店 金都饭店金都饭店 高登大酒店高登大酒店 南十马路移动综合楼南十马路移动综合楼 格林饭店格林饭店 Wi-Fi新闻新闻中国移动中国移动WLAN：CMCC中国移动辽宁公司中国移动辽宁公司WLAN覆盖地区查询覆盖地区查询http:/ unicom第第5节节 紫蜂技术紫蜂技术ZigBee3.5.

47、1 简介简介3.5.2 协议套件协议套件3.5.3 技术特点技术特点3.5.4 主要应用领域主要应用领域3.5.1 ZigBee简介简介ZigBee概述概述ZigBee联盟联盟ZigBee发展发展ZigBee概述概述是一种短距离、低功耗、低速率的双向是一种短距离、低功耗、低速率的双向无线通信技术无线通信技术名称来源于蜜蜂的八字舞名称来源于蜜蜂的八字舞是一组基于是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。面的技术标准。ZigBee联盟（联盟（ZigBee Alliance）2002年，年，ZigBe

48、e联盟成立，由英国联盟成立，由英国Invensys公公司、日本三菱电气公司、美国司、日本三菱电气公司、美国Motorola公司及公司及荷兰荷兰Philips公司组成公司组成该联盟大约已有该联盟大约已有150家成员企业，并在迅速发家成员企业，并在迅速发展壮大。展壮大。联盟成员涵盖了半导体生产商、联盟成员涵盖了半导体生产商、IP服务提供商、服务提供商、消费类电子厂商及消费类电子厂商及OEM商等。所有这些公司商等。所有这些公司都参加了负责开发都参加了负责开发ZigBee物理和媒体控制层技物理和媒体控制层技术标准的术标准的IEEE 802.15.4工作组。工作组。ZigBee发展发展2004年，年，Z

49、igBee V1.0诞生诞生.它是它是ZigBee的的第一个规范第一个规范.但由于推出仓促，存在一些但由于推出仓促，存在一些错误错误.2006年，推出年，推出ZigBee 2006，比较完善，比较完善.2007年底，年底，ZigBee 2007 被推出，也出现被推出，也出现了一些新特性了一些新特性.3.5.2 ZigBee协议套件协议套件完整的完整的ZigBee协议套件组成：协议套件组成：高层应用规范高层应用规范应用会聚层应用会聚层网络层网络层数据链路层（数据链路层（LLC层和层和MAC层层）物理层物理层网络层以上协议由网络层以上协议由ZigBee联盟制定，联盟制定，IEEE负责物理层和链路层

50、标准。负责物理层和链路层标准。ZigBee协议套件（图）协议套件（图）ZigBee应用会聚层应用会聚层主要负责把不同的应用映射到主要负责把不同的应用映射到ZigBee网网络上，具体包括：络上，具体包括：安全与鉴权；安全与鉴权；多个业务数据流的会聚；多个业务数据流的会聚；设备发现；设备发现；业务发现。业务发现。ZigBee网络层网络层主要考虑采用基于主要考虑采用基于ad hoc技术的网络协技术的网络协议，应包含以下功能：议，应包含以下功能：通用的网络层功能：拓扑结构的搭建和通用的网络层功能：拓扑结构的搭建和维护，命名和关联业务，包含了寻址、维护，命名和关联业务，包含了寻址、路由和安全；路由和安全