无线个域网.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Jin&Jiang,无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验,Tsinghua University Press,*,无线个域网,徐登健,目录概览,无线个域网概述,无线个域网的关键技术,IEEE 802.15,技术标准,无线个域网的应用实例,无线个域网未来展望,无线个域网概述,个域网的基本概念,个域网,(Personal Area Network,，,PAN),，是一种范围较小的计算机网络，主要用于计算机设备之间的通信，还包括电话和个人电子设备等,PAN,的通信范围往往仅几米，也可用于连接多个网络,PAN,被看作是最后几米的解决方案,无线个域网,(Wireless PAN,，,WPAN),是一种采用无线连接的个域网,WPAN,主要通过无线电或红外线代替传统有线电缆，实现个人信息终端的互联，组建个人信息网络,无线个域网的基本概念,WPAN,是为了实现活动半径小,(,如几米,),、业务类型丰富、面向特定群体的连接而提出的新型无线网络技术,WPAN,是一种与无线广域网,(WWAN),、无线城域网,(WMAN),、无线局域网,(WLAN),并列但覆盖范围更小的无线网络，对应关系如下图所示,无线个域网概述,WPAN(802.15),10,米以内,WLAN(802.11),100,米以内,WMAN(802.16),数千米,WWAN(802.20),15,千米,四种无线网络之间的关系与通信范围,无线个域网概述,WPAN,主要应用于个人用户工作空间，其位于整个网络链的末端，用于实现同一地点终端与终端间的连接。,WPAN,所覆盖的范围一般在,10m,半径以内，必须运行于许可的无线频段。,WPAN,设备具有价格便宜、体积小、易操作和功耗低等优点。,无线个域网概述,WPAN,的主要特点有：,高数据速率并行链路：,100Mbps,邻近终端之间的短距离连接：典型为,110m,标准无线或电缆桥路与外部因特网或广域网的连接,典型的对等式拓扑结构,中等用户密度,无线个域网概述,无线个域网的分类,通常将,WPAN,按传输速率分为低速、高速和超高速三类，如下图所示,无线个域网,低速,WPAN,高速,WPAN,超高速,WPAN,通信速率：,0.25Mbps,通信距离：,10m,工作频率：,2.4GHz,通信速率：,55Mbps,通信距离：,10m,工作频率：,2.4GHz,通信速率：,110/200/480Mbps,通信距离：,10m,、,4m,和,4m,以下,工作频率：,3.1GHz10.6GHz,无线个域网概述,低速,WPAN,主要为近距离网络互连而设计，采用,IEEE 802.15.4,标准。其结构简单、数据率低、通信距离近、功耗低、成本低，被广泛用于工业监测、办公和家庭自动化及农作物监测等,高速,WPAN适合大量多媒体文件、短时的视频和音频流的传输，能实现各种电子设备间的多媒体通信,超宽带,WPAN,的目标包括支持,IP,语音、高清电视、家庭影院、数字成像和位置感知等信息的高速传输，具备近距离的高速率、较远距离的低速率、低功耗、共享环境下的高容量、高可扩展性等,无线个域网概述,无线个域网的关键技术,WPAN,的关键技术包括,IrDA,、,HomeRF,、,UWB,、蓝牙技术、,ZigBee,技术等,IrDA(,红外,),技术,【,InfraredDataAssociation】,IrDA,是利用红外线进行通信的技术，最高通信速率仅,115.2kbps,，主要优点是无需申请频率使用权，通信成本低廉，具有体积小、功耗低、连接方便、简单易用等特点,超宽带,(UWB),技术,超宽带,(Ultra Wide Band,，,UWB),是一种基于,IEEE 802.15.3,的超高速、短距离无线接入技术，通信范围在,10,米范围内，能实现每秒数百兆位的数据传输率，具有抗干扰性强、传输速率高、带宽大、消耗电能低、保密性好等众多优势,HomeRF,技术,【,Radio Frequency】,HomeRF,是数字无线电话技术与,WLAN,技术融合发展的产物，它采用共享无线连接协议,(Share Wireless Access Protocol,，,SWAP),，工作在,2.4GHz ISM,频段，在语音和数据业务上应用甚广。,HomeRF,特点：,安全可靠；成本低廉；简单易行；不受墙壁和楼层的影响；传输交互式语音数据采用,TDMA,技术，传输高速数据分组则采用,CSMA/CA,技术；无线电干扰影响小；支持流媒体。,无线个域网的关键技术,蓝牙技术,蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般,10m,内）的无线电技术。,能在手机、,PDA,、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换，其工作于,2.4GHz ISM,频段，数据速率为,1Mbps,，采用时分双工传输方案,无线个域网的关键技术,ZigBee,技术,ZigBee,是一种短距离、低功率、低速率无线接入技术，工作于,2.4GHz ISM,频段，传输速率为,20250kbps,，传输距离为,10100m,ZigBee,终端节点,ZigBee,中心节点,节点,1,节点,2,节点,3,节点,4,PC,控制,节点,5,星型,ZigBee,网络,无线个域网的关键技术,ZigBee,技术,ZigBee,是一种短距离、低功率、低速率无线接入技术，工作于,2.4GHz ISM,频段，传输速率为,20250kbps,，传输距离为,10100m,ZigBee,终端节点,ZigBee,中心节点,节点,1,节点,2,节点,3,节点,4,PC,控制,节点,5,星型,ZigBee,网络,无线个域网的关键技术,五种,WPAN,关键技术的技术特点,技术指标,蓝牙,HomeHF,IrDA,UWB,ZigBee,工作频段,2.4GHz,2.4GHz,红外线,3.110.6GHz,2.4GHz,传输速率,1Mbps,610Mbps,16Mbps,480Mbps,20250kbps,通信距离,10m,50m,1m,10m,10100m,应用前景,中,中,一般,好,好,无线个域网的关键技术,IEEE 802.15,技术标准,IEEE,、,ITU,等组织都致力于,WPAN,标准的制定，其中,IEEE,的研究重点主要是,IEEE 802.15,系列，它也是目前最权威的,WPAN,标准，具体由,802.15,工作组负责制定，其分为,7,个任务组如下表所示：,802.15,子工作组,工作内容,802.15.1,蓝牙,1.x,版,802.15.2,WLAN,与,WPAN,共存,802.15.3,高速数据率,802.15.3a,超宽带,(UWB),802.15.4,低数据速率及,ZigBee,802.15.5,网状网络,(Mesh),802.15.6,用于医疗的人体内无线通信,IEEE802.15,任务组,IEEE 802.15,技术标准,802.15.1,标准,802.15.1,本质上是蓝牙低层协议的一个正式标准化版本，大多数标准制定工作仍由蓝牙特别兴趣组负责,802.15.2,标准,802.15.2,标准制定了一个共存模型，以量化,WPAN,和,WLAN,的冲突。,802.15.2,实际上是一个策略建议，推荐了一系列解决,WPAN,与,WLAN,互扰的技术策略和方案，主要可分为协同共存和非协同共存两种,IEEE 802.15,技术标准,802.15.3,标准,802.15.3-2003,是针对高速,WPAN,制定的无线,MAC,层和物理层规范，允许,WPAN,在家中连接多达上百个无线应用设备，传输速度可达,1155Mbps,，适合多媒体数据传输，有效距离可达,100m,802.15.4,标准,802.15.4-2006,标准主要针对低速,WPAN,。该标准以低功耗、低速率传输、低成本为目标，旨在为个人或家庭范围内不同设备间的低速互连提供统一标准，目前正不断发展,IEEE 802.15,技术标准,无线个域网的应用实例,超市运用,ZigBee,技术，在原有基础上增加或组建,WPAN,，使所有电子称都在无线信号覆盖内，任何电子称的数据都实时连通，极大方便了消费者，将电子称故障造成的影响降到最低。,其优势在于：,电子称任意分布,提高盘货效率,安全性好,基于,ZigBee,网络的超市零售系统系统,无线个域网的应用实例,无线个域网,未来展望,在过去的几年里，,WPAN,技术得到了飞速的发展，蓝牙、,UWB,、,Zigbee,、,NFC,等,各种技术竞相提出，在功耗、成本、传输速率、传输距离、组网能力等方面又各有特点。而,WPAN,的初衷是实现各种外围设备小范围内的无缝互联，这种想法在未来很长的一段时间内可能还只是一个美好的愿望,。,无线个域网,未来展望,但是，无论如何，在当前标准林立的短距离无线通信市场，我们所要做的应该是完善和创新。未来这些技术的命运，是走向融合，还是多足鼎立，我们只能等待市场的选择。,THANK YOU!,