无线传感器网络技术讲义.ppt

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1、《无线传感器网络技术》讲义第五章、通信标准内容提要IEEE802.15.4标准ZigBee标准6LowPan草案主要参考文献内容提要IEEE802.15.4标准ZigBee标准6LowPan草案主要参考文献IEEE802.15.4标准IEEE802.15.4标准概述网络组成及拓扑结构协议栈架构功能概述物理层规范信道分配及调制方式物理层帧格式物理层功能实现MAC子层规范MAC子层的信道访问方式MAC子层的帧格式MAC子层的功能实现IEEE802.15.4标准IEEE802.15.4标准概述网络组成及拓扑结构协议栈架构功能概述物理层规范信道分配及调制方式物理层帧格式物理层功能实现MAC子层规

2、范MAC子层的信道访问方式MAC子层的帧格式MAC子层的功能实现IEEE802.15.4标准目标：为在个人操作空间（POS）内相互连通的无线设备提供通信标准。IEEE802.15任务组TG1：制定IEEE802.15.1标准（蓝牙无线个人区域网络标准）；中等速率、近距离的WPAN网络标准。TG2：制定IEEE802.15.2标准，研究IEEE802.15.1与IEEE802.11（无线局域网标准）的共存问题TG3：制定IEEE802.15.3标准，研究高传输速率WPAN标准。TG4：制定IEEE802.15.4标准，研究低速WPAN标准。IEEE802.15.4标准IEEE802.15.

3、4标准的主要特征：实现20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四种不同的传输速率；支持星型和点到点两种拓扑结构；在网络中采取两种地址方式：16位地址和64位地址。其中16位地址是有协调器分配的，64位地址是全球唯一的扩展地址；采用可选的时槽保障（GuaranteedTimeSlots，GTS）机制；采用带冲突避免的载波侦听多路访问（Carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance，CSMA-CA）的信道访问机制；支持ACK机制以保证可靠传输；低功耗机制；信道能量检测（EnergyDetection，ED）；链路质量指示（L

4、inkqualityindication，LQI）；工作在ISM频段上，其中在2450MHz波段上有16个信道，在915MHz波段上有30个信道，在868MHz上有3个信道；数据安全策略。IEEE802.15.4标准IEEE802.15.4标准网络：在一个POS内使用相同无线信道并通过IEEE802.15.4标准相互通信的设备集合。全功能设备（FFD）和精简功能设备（RFD）协调器：与RFD相关联的FFD设备PAN网络协调器：成员身份管理、链路信息管理、分组转发IEEE802.15.4标准所有设备都与中心设备PAN网络协调器通讯网络协调器持续供电，其他设备电池供电适合家庭自动化、个人计算

5、机外围设备、个人康护护理等小范围的室内应用星型拓扑结构IEEE802.15.4标准任何两个设备之间都可以通讯网络协调器负责管理链路状态信息、认证设备身份等功能允许多跳路由的方式传输数据适合于设备分布范围广的应用（工业检测与控制）点到点拓扑结构IEEE802.15.4标准基于开放系统互连模型（OSI）每一层都实现部分通信功能，并向高层提供服务物理层由射频收发器和底层的控制模块组成数据链路层的MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通讯的服务接口特定服务的聚合子层（SSCS）为IEEE802.15.4的MAC层接入IEEE802.2标准中定义的链路控制子层（LLC）子层提供聚合服务LLC为应用

6、层提供链路层服务IEEE802.15.4协议栈架构IEEE802.15.4标准IEEE802.15.4标准功能概述超帧结构数据传输模型MAC层帧结构数据可靠传输机制低功耗策略数据的安全服务IEEE802.15.4标准以超帧为周期组织LR-WPAN内设备间的通讯信标帧包含超帧将持续的时间以及对这段时间的分配等信息超帧将时间划分为活跃和不活跃两个部分不活跃阶段：设备进入休眠状态活跃阶段：信标帧发送时段、竞争访问时段和非竞争访问时段；划分为16个等长时槽CSMA-CA访问机制；IEEE802.15.4标准IEEE802.15.4标准概述网络组成及拓扑结构协议栈架构功能概述物理层规范信道分配及调

7、制方式物理层帧格式物理层功能实现MAC子层规范MAC子层的信道访问方式MAC子层的帧格式MAC子层的功能实现IEEE802.15.4标准信道分配和调制方式频段(MHz)扩频参数数据参数片速率(kchip/s)调制方式比特速率(kb/s)符号速率(ksymbol/s)符号868–868.6300BPSK2020二进制902–928600BPSK4040二进制868–868.6*400ASK25012.520-bitSPSS902–92