无线协议的选择
WIFI协议详解

WIFI协议详解一、引言WIFI(无线保真)协议是一种无线通信协议,用于在局域网内实现无线网络连接。
本协议详细描述了WIFI协议的基本原理、技术规范、安全性以及使用方法,旨在帮助用户更好地理解和应用WIFI协议。
二、协议概述1. 定义:WIFI协议是一种基于IEEE 802.11标准的无线局域网通信协议,通过无线信号传输数据,实现设备之间的无线连接。
2. 特点:a. 无线性:WIFI协议通过无线信号传输数据,免去了传统有线网络的限制,使得设备可以无线连接。
b. 高速性:WIFI协议支持高速数据传输,可满足多种应用场景的需求。
c. 灵活性:WIFI协议支持多种网络拓扑结构,包括点对点、点对多点和多点对多点等。
d. 兼容性:WIFI协议兼容不同厂商的设备,使得不同品牌的设备可以互相连接和通信。
三、技术规范1. IEEE 802.11标准:a. IEEE 802.11a:使用5GHz频段,最大传输速率达到54Mbps。
b. IEEE 802.11b:使用2.4GHz频段,最大传输速率达到11Mbps。
c. IEEE 802.11g:使用2.4GHz频段,最大传输速率达到54Mbps。
d. IEEE 802.11n:使用2.4GHz和5GHz频段,最大传输速率达到600Mbps。
e. IEEE 802.11ac:使用5GHz频段,最大传输速率达到6.93Gbps。
2. WIFI频段:a. 2.4GHz频段:适用于较短距离和低速传输的场景,如家庭和小型办公室。
b. 5GHz频段:适用于较长距离和高速传输的场景,如大型办公室和公共场所。
3. WIFI安全性:a. WEP(Wired Equivalent Privacy):使用40位或104位密钥进行数据加密,安全性较低。
b. WPA(Wi-Fi Protected Access):使用预共享密钥(PSK)或802.1X认证进行数据加密,提供较高的安全性。
c. WPA2:是WPA的升级版本,采用更强的加密算法,提供更高的安全性。
无线网络的安全设计

无线网络的安全设计随着无线网络的快速发展和普及,无线网络的安全问题越来越受到人们的。
无线网络的安全设计是确保无线网络正常运行和数据安全的关键。
本文将介绍无线网络的安全设计。
一、选择安全的网络协议无线网络协议是无线网络通信的基础,不同的协议有不同的安全性能。
为了确保无线网络的安全,应该选择安全的网络协议。
目前,WPA3、WPA2、WPA和WEP是无线网络安全协议的常用选择。
其中,WPA3是最新的协议,具有最高的安全性能。
二、启用防火墙防火墙是保护网络安全的重要手段。
在无线网络中,应该启用防火墙,以防止未经授权的访问和数据泄露。
防火墙可以阻止非法访问和攻击,从而保护无线网络的安全。
三、使用强密码密码是保护无线网络安全的另一种重要手段。
应该使用强密码来保护无线网络的安全。
强密码应该包含大写字母、小写字母、数字和特殊字符,并且长度至少为8位。
应该定期更换密码,以防止密码被破解。
四、启用MAC过滤MAC是网络设备的唯一标识符。
通过启用MAC过滤,可以限制哪些设备可以访问无线网络。
这样可以防止未经授权的设备访问无线网络,从而保护网络安全。
五、定期更新软件和固件软件和固件是无线网络的重要组成部分,如果存在漏洞,就可能被攻击者利用。
因此,应该定期更新软件和固件,以修复漏洞和安全问题。
还应该定期备份数据,以防止数据丢失。
无线网络的安全设计是确保网络安全和数据安全的关键。
通过选择安全的网络协议、启用防火墙、使用强密码、启用MAC过滤和定期更新软件和固件等措施,可以有效地保护无线网络的安全。
无线传感器网络的网络安全随着物联网技术的快速发展,无线传感器网络的应用越来越广泛,但同时也面临着越来越多的安全挑战。
无线传感器网络的网络安全问题已经成为阻碍其进一步发展的重要因素。
本文将探讨无线传感器网络的网络安全问题以及相应的解决方案。
一、无线传感器网络的安全威胁1、恶意攻击:由于无线传感器网络需要与互联网进行连接,因此很容易受到恶意攻击。
无线通信协议分析

无线通信协议分析无线通信协议是现代通信领域中至关重要的技术之一,它为各种无线通信设备提供了一种规范化的通信方式。
通过分析无线通信协议,我们可以深入了解其工作原理和特点,并更好地应用于实际的通信网络中。
一、无线通信协议简介无线通信协议是指用于无线通信设备之间进行信息交换的一套规范。
它定义了通信设备之间的通信方式、数据格式和传输规则等,确保无线设备能够有效地进行数据交换和通信。
二、常见的无线通信协议1. WiFi协议WiFi协议是应用最广泛的无线通信协议之一,它基于IEEE 802.11标准,并提供了无线网络连接的能力。
WiFi协议通过无线接入点(AP)将设备连接到网络,并支持高速数据传输。
2. 蓝牙协议蓝牙协议是用于无线短距离通信的一种协议,它能够连接各种蓝牙设备,如手机、耳机等,并支持音频传输和数据传输功能。
蓝牙协议具有低功耗和简单的连接方式等特点。
3. 4G/5G网络协议4G/5G网络协议是移动通信领域的主流通信技术,它支持高速数据传输和广域覆盖能力。
这些协议包括LTE和5G NR等,能够提供更快的网络连接和更低的延迟。
三、无线通信协议的特点1. 频率选择与多址接入无线通信协议通过频率选择和多址接入等技术实现多个设备之间的同时通信。
频率选择使不同设备可以在不同频段上进行通信,而多址接入则允许多个设备在同一频段上进行数据交换。
2. 数据压缩和加密为了提高数据传输的效率和安全性,无线通信协议通常采用数据压缩和加密技术。
数据压缩可以减小数据包的大小,从而提高传输速率;而加密技术则可以确保数据的安全性,防止数据被恶意拦截或篡改。
3. 自适应调制与编码无线通信协议中的自适应调制与编码技术能够根据信道条件的变化来选择最适合的调制方式和编码方式。
通过自适应调制与编码,可以在不同信道环境下保证通信质量的稳定性和可靠性。
四、无线通信协议的应用1. 移动通信无线通信协议在移动通信领域中得到广泛应用,它使得手机等移动设备能够进行语音通话、短信传输和数据传输等功能。
无线局域网采用的协议

无线局域网采用的协议无线局域网(WLAN)是指在有线局域网的基础上,通过无线通信技术实现的局域网。
在无线局域网中,不同的设备可以通过无线方式进行通信和数据传输,而无需使用传统的有线连接。
无线局域网的发展给人们的生活和工作带来了极大的便利,因此无线局域网采用的协议也成为了人们关注的焦点。
在无线局域网中,不同的协议扮演着不同的角色,它们决定了无线局域网的性能、安全性和稳定性。
下面我们将介绍一些常见的无线局域网采用的协议。
首先,我们要介绍的是802.11协议。
802.11是一组无线局域网标准,它规定了无线局域网设备之间的通信方式和协议。
在802.11协议中,最常见的是802.11b、802.11g和802.11n等几种标准。
这些标准在无线局域网中扮演着非常重要的角色,它们决定了无线局域网的速度、覆盖范围和兼容性。
除了802.11协议,无线局域网还采用了一些其他的协议来提高网络的性能和安全性。
例如,WEP(Wired Equivalent Privacy)协议是一种用于保护无线局域网通信安全的协议,它采用了数据加密和认证机制,可以有效地防止未经授权的用户对网络进行访问和数据窃取。
另外,WPA(Wi-Fi Protected Access)协议也是无线局域网中常用的安全协议之一。
WPA协议采用了更加先进的加密技术和认证机制,可以有效地防止网络攻击和数据泄露,提高了无线局域网的安全性和稳定性。
除了上述的协议外,无线局域网还采用了一些其他的协议来提高网络的性能和稳定性。
例如,无线局域网还可以采用DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)协议来自动分配IP地址,简化网络管理和配置。
此外,无线局域网还可以采用DNS(Domain Name System)协议来实现域名解析和地址转换,方便用户进行网络访问和通信。
总的来说,无线局域网采用的协议对网络的性能、安全性和稳定性起着至关重要的作用。
无线网络安全协议

无线网络安全协议无线网络安全协议,指的是保护无线网络免受非法访问和攻击的一组安全机制和协议。
无线网络的广泛使用使得其安全性成为重要的关注点,因为它可能容易受到各种类型的攻击,例如数据窃听、入侵和篡改等。
目前,有几种常用的无线网络安全协议,包括WEP(有线等效隐私)、WPA(Wi-Fi保护访问)和WPA2(Wi-Fi保护访问2)。
这些协议使用不同的加密算法和认证方法来确保网络的机密性和完整性。
WEP是最早的一种无线网络安全协议,它使用了RC4加密算法和预共享密钥进行数据加密。
不过,WEP协议存在一些严重的安全漏洞,使得攻击者可以很容易地窃听和破解网络的密钥。
为了解决WEP的安全问题,WPA被引入作为一种更安全的替代方案。
它使用了更强大的加密算法,如TKIP(临时密钥完整性协议),以及更复杂的身份认证方法,如802.1X和EAP (扩展认证协议)。
尽管WPA增加了网络的安全性,但其仍然存在一些漏洞,可以通过暴力破解攻击来破解密码。
为了进一步加强无线网络的安全性,WPA2被开发出来,并逐渐成为无线网络的标准安全协议。
WPA2使用了更强大的加密算法,如AES(高级加密标准),并且不再支持WEP和TKIP。
通过使用更复杂的密码短语和密钥生成过程,WPA2几乎不受密码破解攻击的威胁。
尽管WPA2是目前最安全的无线网络安全协议,但也并非完全免疫于攻击。
一些高级的攻击方法,如漏洞利用和社交工程等,仍然可能导致网络被入侵。
因此,保持无线网络设备的固件和软件更新是至关重要的,以及采取其他安全措施,如使用强密码、启用网络防火墙等。
综上所述,无线网络安全协议起着保护无线网络免受攻击的重要作用。
通过选择最安全的协议并采取适当的安全措施,用户可以确保其无线网络的保密性和完整性。
无线路由器协议标准是什么

无线路由器协议标准是什么无线路由器工作原理不少还不了解,今天小编为大家介绍无线路由器协议标准的相关知识,欢迎大家阅读。
无线路由器协议标准知识目前无线路由器产品支持的主流协议标准为IEEE 802.11g,并且向下兼容802.11b。
这里首先就要认识这个标准所包含的意义。
协议打头的“IEEE”是一个国际的无线标准组织,它负责电气与电子设备、试验方法、原器件、符号、定义以及测试方法等方面的标准制定。
而在无线路由器领域,除了以上两种协议外,其实还有一个IEEE802.11a标准,只是由于其兼容性不太好而未被普及。
而IEEE802.11b与802.11g标准是可以兼容的,它们最大的区别就是支持的传输速率不同,前者只能支持到11M,而后者可以支持54M。
而新推出不久的802.11g+标准可以支持108M的无线传输速率,传输速度可以基本与有线网络持平。
综上所述,如果构建一个数据传输频繁且有一定传输速率要求的无线网络,那么支持IEEE802.11g标准的无线路由器是首选;而如果是初涉无线网络,则可以选择价格相对低廉的支持IEEE802.11b的产品。
很多人都使用WIFI上网,但是对无线路由器却不了解,无线路由器最难理解的是无线局域网网络协议。
无线局域网网络协议对无线路由器的传输速率和信号覆盖范围起关键作用,虽然无线路由器已经越来普及,但是绝大多数用户在选购无线路由器时却不明白无线路由器所支持的无线局域网网络协议是什么意思,下面以JCG JHR-N835R无线路由器所支持的IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n、IEEE 802.3、IEEE 802.3u主流协议标准给大家科普一下这方面的知识,相信大家看完后,对选购及使用无线路由器会有所帮助。
IEEE 802.11bIEEE 802.11b于1999年制定的标准,最高传输速率为11Mbps,比初级批准的IEEE 802.11标准快5倍,扩大了无线局域网的应用领域;同时可在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之间进行切换,工作于开放的2.4GHz频段,不需要申请就可使用,既可作为对有线网络的补充,也可独立组网,从而使网络用户摆脱网线的束缚,实现真正意义上的移动应用;IEEE 802.11b标准的无线覆盖距离在室外为300米,在办公环境中最长为100米。
无线局域网协议标准
无线局域网协议标准无线局域网(WLAN)是一种无线通信技术,它使用无线电波来连接设备,使其能够在范围内进行数据传输。
无线局域网协议标准是指规定了无线局域网设备之间通信协议的一系列标准。
这些标准的制定,对于保证不同厂家生产的无线设备能够互相兼容,确保无线网络的稳定和高效运行至关重要。
目前,无线局域网协议标准主要包括IEEE 802.11系列标准和Wi-Fi联盟制定的标准。
IEEE 802.11是由IEEE制定的无线局域网标准,它定义了无线局域网设备之间的通信协议,包括物理层和数据链路层的规范。
而Wi-Fi联盟则是一个由多家无线通讯产品制造商组成的组织,它制定了一系列的Wi-Fi标准,旨在推动无线局域网技术的发展和应用。
在IEEE 802.11系列标准中,最为常见的包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac和802.11ax等。
每个标准都规定了无线局域网设备的工作频段、传输速率、调制方式、传输功率等关键参数,以及数据帧格式、网络拓扑结构、安全机制等协议细节。
这些标准的不断更新和完善,使得无线局域网设备能够不断提高传输速率、扩大覆盖范围,提高网络容量和稳定性。
Wi-Fi联盟制定的Wi-Fi标准则更多地关注无线局域网设备之间的互操作性和互联互通性。
Wi-Fi联盟制定的标准主要包括Wi-Fi 4、Wi-Fi 5、Wi-Fi 6等,它们分别对应了IEEE 802.11n、802.11ac和802.11ax等标准。
这些标准的推出,使得不同厂家生产的无线设备能够更好地兼容和互联,用户可以更加灵活地选择设备,搭建自己的无线局域网环境。
总的来说,无线局域网协议标准的制定,对于推动无线局域网技术的发展和普及起到了至关重要的作用。
它们不仅规范了无线设备之间的通信协议,还提高了设备的互操作性和兼容性,使得用户能够更加便利地使用无线网络。
未来,随着5G技术的发展和应用,无线局域网协议标准将继续不断完善,推动无线网络技术的发展,为人们的生活和工作带来更多便利和可能性。
fttr的wifi协议标准
fttr的wifi协议标准FTTR(Fiber to the Room)是一种基于光纤技术的网络连接方案,将光纤引入室内并通过WiFi协议为用户提供高速无线网络。
在FTTR的WiFi协议标准中,主要涉及到无线局域网传输的物理层、数据链路层和网络层。
1. 物理层:在FTTR的WiFi协议标准中,物理层主要负责无线信号的发送和接收。
首先,FTTR的WiFi协议采用的是2.4 GHz和5 GHz的频段,以提供更大的带宽和更少的干扰。
此外,该协议还采用了多输入多输出(MIMO)技术,通过利用多个发射和接收天线,以提高信号的传输速率和稳定性。
2. 数据链路层:在FTTR的WiFi协议标准中,数据链路层主要负责无线数据的传输。
首先,该协议采用了IEEE 802.11标准,定义了无线局域网的基本功能和行为。
在数据链路层,FTTR的WiFi协议使用了一系列的协议和技术,如帧结构、信道访问方式和数据传输机制。
帧结构:FTTR的WiFi协议定义了数据在无线信道上传输的帧结构。
每个帧包含了一些控制信息和数据信息,用于管理和传输数据。
帧结构包括帧头、帧体和帧尾,其中帧头用于标识帧的起始和结束,帧体包含数据信息,帧尾用于校验数据的完整性。
信道访问方式:在FTTR的WiFi协议中,采用了CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)的信道访问方式。
该方式通过在信道上监听其他设备的活动,避免多个设备同时传输数据导致的冲突。
设备在传输数据之前,首先会进行一系列的传输准备,如清除逻辑上的快闪存储器(NAV)和发送RTS(Request to Send)信号。
只有在检测到信道空闲时,设备才会发送数据。
数据传输机制:在FTTR的WiFi协议中,数据传输采用了分组交付的方式。
数据被分成一系列的数据包,并在信道上进行传输。
每个数据包包含了源地址、目的地址、数据和校验和等信息。
无线局域网的协议标准
无线局域网的协议标准1. 引言无线局域网(Wireless Local Area Network,简称WLAN)是指使用无线通信技术的局域网。
它是现代网络通信中的重要组成部分,为用户提供了便捷的无线网络接入方式。
无线局域网的正常运行离不开一系列的协议标准,本文将介绍无线局域网的协议标准。
2. 802.11系列协议标准802.11系列是无线局域网的主要协议标准,由IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)制定和管理。
以下是802.11系列协议标准的简要介绍:2.1 802.11a802.11a是第一个广泛应用的无线局域网协议标准之一。
它在5 GHz频段工作,提供了高速的无线传输速率,最高可达54 Mbps。
然而,由于其频段较高,穿墙能力较差。
2.2 802.11b802.11b是较为广泛应用的无线局域网协议标准之一。
它在2.4 GHz频段工作,提供了最高11 Mbps的无线传输速率。
由于其频段与其他设备(如蓝牙设备、微波炉等)冲突较多,因此会造成干扰。
2.3 802.11g802.11g是在802.11b的基础上进行改进的协议标准。
它在2.4 GHz频段工作,提供了最高54 Mbps的无线传输速率。
与802.11b相比,802.11g具有更好的性能和兼容性。
2.4 802.11n802.11n是目前广泛应用的无线局域网协议标准之一。
它在2.4 GHz和5 GHz频段都可工作,提供了更高的无线传输速率和更好的信号质量。
802.11n支持多天线技术(MIMO),可以同时传输多个数据流,进一步提高了网络性能。
2.5 802.11ac802.11ac是进一步改进的无线局域网协议标准。
它主要工作在5 GHz频段,提供了更高的无线传输速率和更好的网络覆盖范围。
802.11ac采用了更先进的调制解调技术,可以支持更大的带宽,适用于高速数据传输和多媒体应用。
无线局域网的协议
无线局域网的协议无线局域网(WLAN)是指利用无线通信技术实现的局域网,它通过无线接入点(AP)连接各种无线终端设备,实现无线通信和数据传输。
在无线局域网中,不同的协议起着至关重要的作用,它们决定了无线网络的性能、安全性和稳定性。
本文将就无线局域网的协议进行介绍和分析。
首先,我们需要了解的是无线局域网的协议标准。
目前,无线局域网主要采用的协议标准有IEEE 802.11系列和Wi-Fi联盟制定的各种协议。
其中,IEEE 802.11系列包括了802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac和802.11ax等多个标准,而Wi-Fi联盟则制定了Wi-Fi 4、Wi-Fi 5和Wi-Fi 6等协议。
这些协议标准在无线局域网中扮演着不同的角色,它们影响着无线网络的速度、覆盖范围和设备兼容性。
其次,我们需要了解的是无线局域网的协议特性。
不同的协议标准具有不同的特性,例如802.11b和802.11g采用的是2.4GHz频段,802.11a和802.11n采用的是5GHz频段,而802.11ac和802.11ax则支持更高的频段和更大的带宽。
此外,不同的协议还具有不同的速率、传输距离和干扰抵抗能力。
了解这些特性有助于我们选择合适的协议标准,以满足不同场景下的无线网络需求。
再者,我们需要了解的是无线局域网的协议安全性。
无线网络的安全性一直是人们关注的焦点,不同的协议标准采用了不同的安全机制,如WEP、WPA和WPA2等。
此外,Wi-Fi联盟还制定了WPA3协议,进一步加强了无线网络的安全性。
在实际应用中,我们需要根据实际情况选择合适的安全机制,并采取相应的安全措施,以保护无线网络不受到恶意攻击和非法入侵。
最后,我们需要了解的是无线局域网的协议发展趋势。
随着无线通信技术的不断发展,无线局域网的协议也在不断更新和演进。
未来,无线网络将进一步向更高的频段和更大的带宽发展,同时还将支持更多的智能设备和物联网设备。
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选择无线协议:802.15.4、ZigBee 以及专有网络之间的对比 许多设计人员都听说过 ZigBee 与 IEEE 802.15.4 标准,但不清楚到底应该选择Zigbee,还是 802.15.4,抑或是开发自己的专有网络协议。本文将以专有协议为例,介绍各种协议的优势,并在性能和应用领域方面进行对比区分。讨论不同的网络拓扑、资源要求以及灵活特性,从而帮助利益相关方(interested party)选择最适合自己应用需求的开发协议。
本文分三部分讲述低功耗网络及在他们之间如何选择的问题。第一部分论述网络基础知识以及低功耗网络选择标准;第二部分继续探讨选择标准,并介绍802.15.4 协议;第三部分介绍 ZigBee 和专有网络协议 SimpliciTI,并根据上述选择标准衡量这些协议。
第一部分 电子市场中的最主要趋势之一就是越来越多的产品都开始添加无线连接功能。水电气表、家庭安全系统、电视遥控或健身设备等各种产品都添加了无线连接功能,这一方面是为了方便用户使用,用户可通过无线遥控在房间任意位置操控,不像红外线遥控非要瞄准设备才能工作;另一方面,这种无线操控也是为了减少房间重新布线的昂贵成本例如不用重新布线就能安装家庭安全系统等。此外,自动抄表系统 (AMR) 或高级电表架构 (AMI) 等设备也越来越依赖低功耗协议使设备的电池使用寿命能够长达数年之久。
本文将概括介绍无线网络协议,不过将重点介绍 ZigBee 与 802.15.4 协议,并将其与专有网络协议进行对比,这些协议根据设计都能满足低功耗应用的要求。尽管许多工程师对这些网络协议都已经比较熟悉了,但可能还没有仔细对其加以评估。即便有人曾经评估过这些协议,但在特定应用时可能仍不清楚到底哪种协议最合适。本文分三部分。第一部分,我们将介绍网络基础知识,其中包括常见的网络术语、开放系统互连 (OSI) 网络模型等,并探讨在为特定应用选择网络时应考虑的因素;第二部分,我们将给出一系列网络选择标准,根据这些标准对三种网络协议加以对比;第三部分,我们将详细介绍 802.15.4、ZigBee 以及 SimpliciTI 专有网络协议,并给出具体实例,说明如何根据选择标准确定适合特定应用的最佳网络协议。
目前,推出的无线网络协议种类繁多。下面我们仅列出部分网络协议: WiFi(802.11b)、蓝牙、ZigBee、ZigBee Pro、802.15.4、RFID 以及 Wireless USB 等标准化协议。 芯片厂商、第三方等推出的专有协议,本文称之为“DIY”网络协议,仅用于推出该协议的公司自己生产的产品中。
图 1 显示了多种网络协议及其重点应用领域和典型资源要求等。我们在比较低功耗协议(如 ZigBee/802.15.4 与其它协议)时,应重点关注低功耗无线网络区别于其它网络的一些关键特性,比如数据速率低、连接距离短、帧开销低、复杂性低等,还有就是协议本身的电源管理要求。上述各项设计因素都是为了最终实现降低网络单位节点功耗的目的。如图 1 所示,ZigBee/802.15.4 协议理想适用于环境监控市场领域中的相关应用,不仅可确保电池供电设备能长时间最佳工作,而且相对于支持更大型复杂化协议的硬件来说还能有效降低成本。
图 1 — 无线协议参数及其重点应用领域(ZigBee联盟提供) 低功耗网络主要设计用于为电池供电设备(电池使用寿命达数月或数年之久)间提供无线连接。大多数低功耗无线系统中,以无线电发送和接收数据最为耗电。因此,我们应尽可能降低无线电的功耗,这对延长电池使用寿命至关重要。由于信号发送和接收之间的距离与天线的功率输入成正比,因此不同节点间的无线网络覆盖范围一般有限。无线协议还应降低自身的复杂性,以降低计算开销,避免使用大容量存储器,从而降低成本。
网络基础知识
图 2 显示了典型低功耗网络节点的结构图。通常,节点中有一个或多个传感器负责收集数据或状态和/或向系统提供用户接口。微控制器连接于传感器并控制无线电(本例中为 CC1100 或 CC2500),而无线电则负责传输和接收状态。 图 2 — 典型低功耗网络结构图(本例显示的是自动抄表系统应用) 不管是有线网络还是无线网络,我们在概念上都可将网络节点通信视为如图 3 所示的网络开放系统互连 (OSI) 基本参考模型。这一模型于上世纪 70 年代末由国际标准化组织 (ISO) 制定,该模型将网络协议实施组件(component)分为不同的软件层。在不同设备上的两个应用要想通信,消息必须穿过应用层,经过物理层到达另一侧。每一层都只能与其相邻层通信。
怎么理解分层软件架构呢?我们可以设想一下寄信的过程。信件本身就相当于应用数据。我们把信投在信箱里,等着邮递员取出,再拿到邮局。邮局根据收信人地址将所有信件分类,再通过航空、海运或陆路方式将信件寄到最终目的地。信件要想达到收信人的手中,在收信人一方的邮局也必须经过相反的一套程序,先是寄到收信人所在的邮局,按目的地分类,再发送到收信人的邮箱,最终达到收信人手里。寄信过程实际反映了一个四层通信协议。写信是第一层,当地邮局的收发是第二层,邮局对信件分类是第三层,而信件运输方式则是第四层。每一层都有自身的任务,也只同相邻层有关。信件只有从整个环节的一端传送到另一端,信件的内容(或应用数据)才能在双方之间得到成功交流。
OSI 模型涉及 7 个不同的软件层。应用层是直接针对用户的界面。表示层将消息格式化为进出网络的格式,通常体现为消息加密和/或编码。会话层创建并管理网络上任何两个设备间的逻辑链接。传输层负责提供可靠的端对端通信功能。如果传输层的故障过于频繁,那么通道噪声可能过大,或链接本身质量不佳,这时就要通知会话层在发生故障的节点间建立新的链接。网络层负责网络路由机制,而不同设备间的消息传输则由数据链路层负责。数据链路层确保消息点对点交付,但消息在物理介质上的实际传输则由物理层负责。这样,消息就能从 OSI 模型的一端传输至另一端。
设计人员可以选择实施不同数量层的协议,并能根据应用需要选择定制其它层。目前大多数网络实施方案实际上都不能完全实施所有的层,需要根据协议要求将某些层的功能加以混合。事实上,OSI 模型是我们理解协议架构复杂性和不同功能的最佳框架。设计人员应当明白自己的解决放案要实施哪些功能,哪些功能可不予以考虑。 图 3 — 网络的组成部分 为了明确到底在 ZigBee、802.15.4 和专有网络之中选择何种无线协议,我们列出一些选择标准:
1. 应用考虑事项 2. 稳健性与可靠性 3. 简便易用性 4. 硬件及 RF 考虑事项
下面我们将详细讨论上述各标准。 应用考虑事项
网络设计的初始步骤与其它任何系统设计工作一样,都是定义应用的高级要求。下面我们列出一些最重要的网络参数,这是在确定任何无线协议作为最终解决方案之前都应加以明确定义的。我们随后在本文中将根据这些标准来介绍可能的实施方案,而这些选择标准和协议本身都将得到进一步详细说明。
1. 网络拓扑 o 应用需要多少个节点?节点采取什么样的基本组织形式? 2. 通信可靠性 o 网络对每个数据包的接收有多重要? 3. 网络安全性 o 数据是否需要确保安全?如果需要的话,网络数据传输的绝对安全性到底有多重要? 4. 定制和设计的灵活性 o 网络协议解决方案需要进行多大程度的定制化以满足应用需求,协议是否提供无约束设计? 5. 开发时间及协议复杂性 o 这一条与第 4 项密切相关,有关协议本身的复杂性有多高? 6. 互操作性 o 与其他厂商技术的互操作性是否能使最终产品受益?最终产品是否会成为完全专有解决方案?
图4给出了四种最常见的无线网络拓扑实施方案。 图 4 — 低功耗网络拓扑 点对点网络拓扑支持网络上不同节点间的单向或双向链接。只有节点处在连接范围以内时才会相互通信,因为保持直接的物理链接是其通信的必要条件;唯一的例外是广播消息,其可以通过网络重复广播传播。树状网络拓扑中,每个网络节点都与其父节点相关联,网络寻址也会反映出这种节点关系,这与 IP 因特网地址非常类似。这样,我们就能实施更加有效的路由算法,因为更多的节点网络地址位数可以反映出某个节点相对于其对等节点的关系。星形网络可将单个节点视为网络协调点,负责各种可能的网络管理控制工作,如节点关联、节点网络加入与链接许可、消息转发以及安全交换等。星形网络依靠协调点来保持网络通信,如果协调节点出了问题,网络通信也会受到影响。
从最基本的意义上说,网状网络是指每个节点至少要有两条连接路径的网络。而全网状网络是指每个节点都有到其它节点的直接连接的网络。全网状网络在许多情况下是不合理的,因为这很快就会将网络规模限制在连接能力最弱的设备所覆盖的最小网络范围内,而网状网络的要求又过于严格。然而,人们会在两种情况之间找到某种折中,通过某个中央节点发起网络,用树状寻址技术来定位节点并管理节点间的关联关系。范围扩展器也称路由节点,可在网络中发送消息,如果一个节点或协调节点出了问题,网络仍能继续正常工作,只是会在一定程度上影响操作性。自愈路由发现以及路由过期 (route expiration)等其它优异特性可提高路由算法的可靠性与效率。
需要考虑的另一个重要因素是使用某协议所涉及的财务成本。使用某组织提供的专有网络协议一般要支付会员费或专利使用费。不过使用 ZigBee 无需支付专利使用费,但要求加入该联盟并每年交纳象征性的会员费的。此外,验证过程也需要投入大量的时间和金钱。芯片厂商的专有协议通常要求其产品只许在其特许场所使用。
稳健性与可靠性