物聯(lián)網(wǎng)中的幾種無線通信技術(shù)(20111122)

1、第7講幾種常用的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)幾種常用的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)隨著輕型移動(dòng)設(shè)備的與日劇增，其數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了固定設(shè)備。由于有線網(wǎng)絡(luò)連接在空間上的局限性，如何將這些移動(dòng)設(shè)備、高速地聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)中呢？無線通信技術(shù)在其中起到了至關(guān)重要的作用。無線通信技術(shù)消除了有線網(wǎng)絡(luò)對接入設(shè)備的位置限制，同時(shí)也節(jié)省了光線、電纜等有線信號(hào)傳輸設(shè)施的成本。這就意味著人們可以以相對低廉的價(jià)格且非常方便地在餐廳、教學(xué)樓、機(jī)場等有無線信號(hào)覆蓋的區(qū)域上網(wǎng)瀏覽和獲取信息。IT

2、界許多人都認(rèn)為將來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將全面打敗現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)。本講主要介紹無線網(wǎng)絡(luò)的分類和幾種無線通信技術(shù)。7.1無線網(wǎng)絡(luò)簡介無線網(wǎng)絡(luò)簡介無線網(wǎng)絡(luò)包含了一系列的無線通信協(xié)議。例如WiFi（WirelessFidelity）、3G、ZigBee協(xié)議等。為了更加準(zhǔn)確區(qū)別不同協(xié)議的特性，首先要了解一些組成無線網(wǎng)絡(luò)的基本元素。1.無線網(wǎng)絡(luò)用戶無線網(wǎng)絡(luò)用戶是指具備無線通信能力，并可將無線通信信號(hào)轉(zhuǎn)化為有效信息的終端設(shè)備。如，裝有WiFi無線模塊的臺(tái)式機(jī)、

3、筆記本電腦或者是PDA（個(gè)人數(shù)字?jǐn)?shù)理）、裝有3G通信模塊的手機(jī)和裝有CC2420無線通信模塊的傳感器。2.無線連接無線接入是指無線網(wǎng)絡(luò)用戶與基站或者無線網(wǎng)絡(luò)用戶之間用以傳輸數(shù)據(jù)的通路。相對于優(yōu)先網(wǎng)絡(luò)中的電纜、光纜、同軸電纜等物理連接介質(zhì)，無線連接主要通過無線電波、光波作為傳輸載體。不同無線連接技術(shù)提供不同的數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸距離。3.基站基站的職責(zé)是將一些無線網(wǎng)絡(luò)用戶連接到更大的網(wǎng)絡(luò)中（校園網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電話網(wǎng)）。無線網(wǎng)絡(luò)用戶通過基站接收

4、和發(fā)送數(shù)據(jù)包，基站將用戶的數(shù)據(jù)包發(fā)給它所屬的上層網(wǎng)絡(luò)，并將上層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給指定的無線網(wǎng)絡(luò)用戶。根據(jù)不同的無線連接協(xié)議，相應(yīng)基站的名稱和覆蓋的范圍是不同的。例如，WiFi的基站被稱為接入點(diǎn)（AP），它的覆蓋范圍為幾十米；蜂窩電話網(wǎng)的基站被稱為蜂窩塔，在城市中它的覆蓋范圍為幾千米，而在空曠的平地中其覆蓋范圍可達(dá)幾十千米。只有在基站的覆蓋范圍內(nèi)，用戶才可能通過它進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。用戶除了通過基站與上層網(wǎng)絡(luò)交互的無線組織模式之外，還可以通過子

5、組織的方式形成自組網(wǎng)。它的特點(diǎn)是無需基站和上層網(wǎng)絡(luò)支持，用戶自身具備網(wǎng)絡(luò)地址指派、路由選擇以及類似域名解析等功能?；诓煌夹g(shù)和協(xié)議的無線連接的傳輸范圍，可以將無線網(wǎng)絡(luò)分為4類，如圖71所示。中的兩個(gè)重要技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)通過無線電波作為載波，覆蓋范圍一般在10m左右，帶寬在1Mbs左右；紅外技術(shù)使用紅外線作為載波，覆蓋范圍僅為1m左右，帶寬可為100kbs左右。當(dāng)然還有之前課程中提到的Zigbee技術(shù)，802.15.4是ZigBee技術(shù)協(xié)

6、議，主要是針對低速個(gè)域網(wǎng)物理層和MAC層制定的標(biāo)準(zhǔn)。四種類型的網(wǎng)絡(luò)都有自身的特點(diǎn)。無線廣域網(wǎng)有相對較大的覆蓋范圍，支持高機(jī)動(dòng)性無線設(shè)備，但數(shù)據(jù)傳輸速率較低限制了傳輸數(shù)據(jù)的大小，其大部分的用戶為手機(jī)、PDA和上網(wǎng)本；無線局域網(wǎng)有相對較大的數(shù)據(jù)傳輸速率，但是每個(gè)接入點(diǎn)的覆蓋范圍有限且不支持高速移動(dòng)的設(shè)備。為了對物聯(lián)網(wǎng)中物體的泛聯(lián)提供有力的支持，無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議依然面臨很多挑戰(zhàn)。7.2幾種常用的無線通信技術(shù)幾種常用的無線通信技術(shù)上一節(jié)主要講了無線

7、網(wǎng)的分類，下面將詳細(xì)介紹幾種比較常用的五項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。7.2.1WiFi技術(shù)技術(shù)WiFi全稱為WirelessFidelity，又稱IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是傳輸?shù)乃俣容^高，可以達(dá)到11Mbs，另外它的有效距離也很長，同時(shí)也與已有的各種IEEE802.11DSSS（直接序列展頻技術(shù)，DirectSequenceSpreadSpectrum）設(shè)備兼容。IEEE802.11b無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是在IEEE802.11a網(wǎng)絡(luò)規(guī)范

8、基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，最高帶寬為11Mbs，在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5Mbs、2Mbs和1Mbs帶寬的自動(dòng)調(diào)整有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。其主要的特性為：速度快、可靠性高；在開放區(qū)域，通信距離可達(dá)305m在封閉性區(qū)域通信距離為76～122m方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)整合，組網(wǎng)的成本更低。方便與現(xiàn)有的以太網(wǎng)整合，組網(wǎng)的成本更低。1.WiFi無線網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)WiFi的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有AdHoc和Infrastructure