无线个人区域网wpan
无线个域网概述(wpan)
关键技术
WPAN的关键技术包括 IrDA、HomeRF、UWB、 蓝牙技术、ZigBee技 术等
技术介绍：
☆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
无线个域网在交通控制中的应用
智能交通系统中主要需要进行交通路口 车辆信息检测完成数据采集传送回控制 中心, 通过数据分析处理直接控制交通 信号。
在技术上, ZIGBEE 具有低功耗的特点, 完全适合于安装在机动车辆之上。考虑 到汽车的快速移动性, ZIGBEE 节点设备 接入网络的时间只需 15ms, 完全可满足 要求。ZIGBEE 网络具有非常高的可靠 性, 是一种网状网络，如有主干路由节 点损坏, 仍可转换路径完成数据通信。
☆ZigBee技术
单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20~250kbps，传输距离 为10~1igBee中心节点
ZigBee终端节点
节点2 节点1
五种WPAN关键技术的 技术特点
☆ZigBee技术
高速wpan
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
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。
工作频率：3.1GHz~10.6GHz
低速wpan
低速WPAN主要为近距离网络互连而设 计，采用IEEE 802.15.4标准。
第4章 无线个域网
主/从关系
无线网络的配置
4.3.8 蓝牙规范的五层核心协议
1.蓝牙无线电规范 2.蓝牙基带规范 3.蓝牙链路管理器规范 4.蓝牙逻辑链路控制和自适应协议 5.蓝牙服务发现协议
1.蓝牙无线电规范
拓扑 调制 数据速率的峰值/Mb/s RF带宽 RF波段 RF载波 载波的间隔/MHz 传输功率/W 微微网的接入 频跳率/跳/s 分布式网络的接入 一个逻辑的星形结构中，高达7条并行链路 GFSK 1 220kHz(-3dB)，1MHz(-20dB) 2.4GHz,ISM波段 23/79 l 0.1 FH-TDD-TDMA 1600 FH-CDMA
无线个域网技术
蓝牙(Blue Tooth) 红外线通信（IrDA） 家庭射频（HomeRF） 超宽带（UWB） Zigbee 近场通信（NFC）
蓝牙技术
蓝牙技术是一种支持点到点、点到多点语 音和数据业务的短距离无线通信技术。极 大地推动了WPAN的发展。 蓝牙最基本的网络结构是微微网 （Piconet），由主设备单元和从设备单元 组成。主设备单元负责提供时钟同步信号 和跳频序列，在一个微微网中，所有设备 均采用同一跳频序列。一个微微网中从设 备单元最多可有7个。
UWB
UWB是一种新技术，其概念类似于雷达， 在很宽的频段内传送短脉冲，将信息调制 到脉冲的时间和频率上。其高性能和低功 耗的优点使得它将成为未来市场上强有力 的竞争者之一。无线USB（WUSB）就使用 了UWB无线通信技术，使物理层数据速率 达到了480Mb/s，而且功能低，范围可达 10m。
4.蓝牙逻辑链路控制和自适应协议
与IEEE 802规范中的逻辑链路控制(LLC)相同， L2CAP(logical link control and adaptation protocol，逻辑链路控制和自适应协议)在共享媒 介网络的实体间提供一个链路层协议。 L2CAP为流和差错控制提供大量服务，它依赖于 更低层(基带层)。 L2CAP使用ACL链路，它不支持SCO链路。
无线局域网
5GHz的频段较宽，干扰小，适合高速传输。
•理论速率与实现速率
实际上就是AP的MAC地址，用来标识AP管理的BSS，在同一个AP内 BSSID和SSID一 一映射。
6、VAP（Virtual Access Point）：虚拟AP
AP通常支持创建多个VAP，每个VAP对应1个BSS。这样只需要安放1 个AP，就可以提供多个BSS，再为这些BSS设置不同的SSID，用户就 可以看到多个VLAN共存，也称为多SSID。
WLAN 无线局域网
•WiFi在企业办公场景的发展趋势
BYOD（Bring Your Own Device）指携带自己的设备办公
WLAN 无线局域网
•新一代WLAN解决方案
Wi-Fi （Wireless Fidelity）
•简介
Wi-Fi（发音： /ˈwaɪfaɪ/），中文里称作“移动热点”。
8、红外线局域网采用小于1微米波长的红外线作为传输媒体，有较强的 方向性，由于它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质，使用不受无 线电管理部门的限制。
9、红外信号要求视距（直观可见距离）传输，并且窃听困难，对邻近 区域的类似系统也不会产生干扰。
10、在实际应用中，由于红外线具有很高的背景噪声，受日光、环境照 明等影响较大，一般要求的发射功率较高，红外无线局域网是目前 “100Mbit／s以上、性能价格比高的网络”可行的选择。
WLAN 无线局域网
•概念
11、 无线电波 采用无线电波作为无线局域网的传输介质是目前应用最 多的，这主要是因为无线电波的覆盖范围较广，应用较广泛。
12、使用扩频方式通信时，特别是直接序列扩频调制方法因发射功率低 于自然的背景噪声，具有很强的抗干扰抗噪声能力、抗衰落能力。
无线个域网概述
精品课件
☆HomeRF技术
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。
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
工作频率：3.1GHz~10.6GHz
精品课件
低速wpan
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
IEEE 802.15.4标准。
IEEE 802.15.4描述了低速率无线个人局域网的 物理层和媒体接入控制协议。它属于IEEE 802.15工作组。
节点4 节点3
节点5
PC控制
ZigBee中心节点
ZigBee终端节点
节点2 节点1
精品课件
五种WPAN关键技术的技 术特点
☆ZigBee技术
精品课件
应用实例
精品课件
无线个域网的应用实例
电子称，内置 ZigBee 模块
ZigBee 基站
干货区 水果区 生鲜区
精品课件
服务器 收银台
收银台 收银台 内置 ZigBee 模块
无线网络概述
一．无线网络分类：1.无线网络分为三种：·无线局域网(WLAN)WLAN可以在个人家里创建。
这种无线网络通常用于接入互联网。
WLAN的范围最远可达300英尺。
注意：无线覆盖范围视用户数量、干扰和传输障碍(如墙体和建筑材料)及其它因素而定。
无线LAN在公共设施中已经日益普及。
称为热点的位置提供接入点，可以与笔记本电脑或掌上电脑的无线网卡通讯。
要接入公共区域的无线LAN，您需要有无线服务提供商要求的帐户。
某些地区可能需要另付接入费用。
公共区域接入热点的范围和速度视环境和其它因素而定。
·无线个人局域网(WPAN)：蓝牙技术 - 无线个人局域网是利用蓝牙TM技术的短距离网络，通常用于与距中心位置较近的兼容设备互联，例如台式机。
WPAN的范围一般是30英尺。
注意：同样，它的无线覆盖范围视干扰、传输障碍(如墙体和建筑材料)及其它因素而定。
蓝牙技术是WPAN联网标准。
某些设备具有内置蓝牙兼容性。
另外有些设备加配插件式蓝牙网卡后，可兼容蓝牙技术。
WPAN设备不能与WLAN设备通讯。
使用WPAN能减少工作场所线缆和布线数量。
·移动宽带或无线广域网(WWAN)无线广域网或移动宽带需使用移动电话信号。
移动宽带网络的提供和维护一般依靠特定移动电话(蜂窝)服务提供商。
它让您即使远离其它网络接入形式也能保持连接。
只要可以获得服务提供商蜂窝电话服务的地方，就能获得该提供商提供的无线广域网连接性。
某些地区可能需要另付接入费用。
1.网络类型目前，我国常见的无线广域通信网络主要有CDMA、GPRS、CDPD等网络制式类型。
（1）CDMA网络制式CDMA (Code Division Multiple Access) 又称码分多址，是在无线通讯上使用的技术，CDMA 允许所有的使用者同时使用全部频带，并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞(collision) 的问题。
CDMA网络是中国联通运营的网络，目前，又推出更为稳定的CDMA 1X网络系统。
IEEE 802.15.4关键技术及标准进展
IEEE 802.15.4关键技术及标准进展杜加懂【摘要】无线个人区域网络（WPAN）把几米范围内的多个设备通过无线的方式连接在一起,使它们可以相互通信。
IEEE 802.15工作组致力于WPAN的网络的物理层和媒体访问层的标准化工作。
而802.15.4主要对低速WPAN相关技术进行研究和标准化工作。
本文在对802.15工作组介绍的基础上,重点介绍802.15.4工作组研究的相关技术和及其标准化情况。
%WPAN（Wireless Personal Area network） makes the devices within a few meters connected together via wireless,so that they can communicate with each other.IEEE 802.15 WPAN Working Group is responsible for the standardization of the physical layer and media access layer.IEEE 802.15.4 work group mainly study thephy and mac layers technologies of the low-speed.In this article, we introduce 802.15 working group in first,and then introduce the 802.15.4 work group and related technologies.【期刊名称】《现代电信科技》【年(卷),期】2011(041)010【总页数】5页(P48-52)【关键词】WPAN;IEEE;802.15;IEEE;802.15.4【作者】杜加懂【作者单位】工信部电信研究院通信标准所【正文语种】中文【中图分类】TN925.931 IEEE 802.15工作组概述1998年，IEEE 802.15（以下简称 802.15）工作组成立,专门从事无线个人局域网（WPAN）标准化工作。
IEEE_802.15.4协议解析
4/10
0/5/6/10 /14 附加安 全头部
2 超帧 描述
可变 GTS分 配释放 信息
可变 待发数 据目标 地址信 息
可变
2
地址 域
帧负载
FCS校 验 帧尾 (MFR)
帧头(MHR)
MAC 负载
信标帧格式 超帧字段：持续时间；活跃部分持续时间；竞争访问时断持续时间 GTS分配释放信息：将无竞争时断划分为若干个GTS，并把每个GTS 具体分配给某个设备 转发数据目标地址：列出了与协调者保存的数据相对应的设备地址 信标帧负载数据：为上层协议提供数据传输接口
以及相关的保密措施。
应用层 ZigBee的应用层由应用子层(APS)、设备对象(ZDO)以
及制造商定义的应用设备对象组成。
APS子层的作用包括维护绑定表、在绑定设备间传输信息。 ZDO的作用包括在网络中定义一个设备的作用、发现网络中的设备 并确定它们能提供何种服务、起始或回应绑定需求以及在网络设备中 建立一个安全的连接。 制造商定义的应用对象根据ZigBee定义应用说明执行实际的应用。
MAC层网络设备
两种设备类型:
精简功能设备(RFD) 全功能设备(FFD)
FFD 与RFD 的差别：FFD 有能力成为协调者并选取一个频道建 立新的网络，而RFD 只能透过向协调者注册并连结后才能使用网 络；另一个差别在于，并不是任何节点都有资格向协调者提出 GTS使用申请，此节点必须属于FFD 才可向协调者要求保证传输 时槽使用权。 三种设备角色:
超帧结构
在IEEE 802.15.4中，可以选用超帧为周期组织LR-WPAN网络内 设备间的通信。每个超帧都以网络协调器发出信标帧开始，在信 标帧中包含了超帧将持续的时间以及对这段时间的分配等信息。 网络中的普通设备接收到包含超帧结构的信标帧后，就可以根据 其中的配置信息安排自己的任务。 超帧将通信时间划分为活跃和不活跃两个部分。
ch4-物联网概论(第2版)-崔艳荣-清华大学出版社
扩频参数
数据参数
频率/MHz
码片速 率/(k 调制方 chip/ 式
s)
868~868.
868/9
8
300
BPSK
15 902~928 600 BPSK
比特速率 /(Kb/s )
符号速 率/(k symb
ol/s)
20
20
40
40
符号阶 数
二进制 二进制
信道 数
1 10
2400
2400~24 83.5
第4章 网络传输层
本章内容提要
1
4.1 无线个人区域网WPAN
2
4.2 无线局域网WLAN
3
4.3 无线城域网WMAN
4
4.4 无线传感器网络WSN
5
4.5 无线移动通信网络
• 网络传输层的主要作用是把感知识别层感 知到的数据接入互联网，供上层服务使用 。物联网的核心网络是互联网和下一代网 络，而各种无线网络则提供随时随地的网 络接入服务，是物联网的边缘部分。物联 网网络传输层主要关注各种无线网络和移 动通信网络及其主要网络协议。
2000
O-QPS K
250
十六进
62.5
制 16
2．介质访问控制层（MAC层） 介质访问控制层定义何时节点应该如何来使 用物理层的信道资源，如何分配使用信道 资源以及什么时候释放资源等，MAC层的 主要功能是：完成个人区域网的建立和分 离、为PAN协调器发出网络标识信号、同 步时序信号、保证设备的安全、为信道访 问提供CSMA/CA机制和保证两个对等的M AC实体之间的可靠连接等。
802.15.4标准具有低速率、低功耗和短距离 传输等特点，它定义了14个物理层基本参数 ，非常适宜支持存储能力和计算能力有限的 简单器件。表4-1给出了IEEE802.15.4标准 定义的两个物理层2.4GHz和868/915MHz的 主要参数 。
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2、蓝牙的数据率为 720 kb/s，通信范围在 10 米左右。
3、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）
1、Piconet 直译就是“微微网”，表示这种无线网络的覆 盖面积非常小。 2、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)。 3、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)。 4、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
小组成员：
ห้องสมุดไป่ตู้
无限个人区域网WPAN（Wireless
Personal Area Network ）：
就是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备 （如便携式电脑、平板电脑、便携式打印机以及蜂 窝电话等）用于无线技术连接起来自组网络，不需 要使用接入点AP，整个网络范围大约在10m左右。 WPAN可以是一个人使用，也可以是若干人使用。这 些电子设备可以很方便地进行通信，就像普通电缆 连接一样。请注意无线个人区域网和个人区域网 PAN（Personal Area Network）并不完全等同，因为 PAN不一定都是使用无线连接的。
蓝牙系统中的皮可网和扩散网
扩散网 M S S P 皮可网 1 S S 皮可网 2 P S P ——搁置的设备 M
S
M ——主设备
S
S ——从设备
二.低速WPA( 802.15.4/ZigBee )
1、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。 2、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。 3、低速 WPAN 中最重要的就是 ZigBee。 4、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。
4、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
谢谢观赏！
ZigBee 的协议栈
应用层
ZigBee 协议栈
网络层
MAC层 物理层
ZigBee联盟定义
IEEE 802.15.4 定 义
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。 FFD FFD FFD FFD
ZigBee的标准
1、在 IEEE 802.15.4 标准基础上发展而来的。
2、所有 ZigBee 产品也是 802.15.4 产品。 3、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。
FFD
FFD
FFD
三、高速VPN
1、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 。 2、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。 3、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。
WPAN和WLAN
1、WPAN是以个人为中心来使用的无线 个人区域网，它实际上就是一个低功率、 小范围、低速率和低价格的电缆代替技 术。
2、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。
一、蓝牙系统
1、最早使用的WPAN是1994年爱立信公司推出的蓝牙系 统，其标准是IEEE 802.15.1。