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1、匕!!无线通信技术及应用张结曾洁魏梅尤国红卢毅∀大连交通大学#∃%&∋()!、、、,、、摘要∗+!是一种新兴的短距离低功耗低速率低成本的无线通信技术在家庭智能化工业农业、医用前景。、、学等领域有着广泛的应文章着重介绍了()∗,!的网络结构协议栈架构技术特点以及在各个领域中的应用−∋()∗+!..无线通信关键词协议,。、、一、如今近距离无线通信技术在人们生活中扮演着越来越重要的角色蓝牙∀/01!2332,&()∗+!!4)5),。、,无线67/等竞争激烈各有千秋但是随着通信设备的复杂度功
2、耗以及系统成本的增加相对于其他无,、。线通信技术()∗+!技术的低成本低功耗等诸多优势使其在激烈的竞争中逐渐脱颖而出()∗,!一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时,通过跳(),。∗(8∗形舞蹈来告知同伴达到交换信息的目的“”。、、可以说是一种小动物通过简捷的方式实现无线的沟通人们借此称呼一种专注于低功耗低成本低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。这种低速率通信技术的应用更贴近人们的日常生活,可以满足工业、、。、、家居医学等用途的低功耗和低成本需求本文将就()∗,!的网络结构协议架构技术特点以及应用开
3、发等方面的问题进行探讨。·!!()∗+的网络结构()∗,!标准基于%∃−9−:协议而建立,具备了强大的设备联网功能。它支持三种主要的自组织无线网络类,、。,。型即星型结构网状结构和簇状结构特别是网状结构具有很强的网络健壮性和系统可靠性而簇状,、、。结构则综合了以上两种网络类型的特点这种组网通常会使()∗+!网络更加灵活高效可靠图星型网络结构−,星型网络结构的特点&支持点对点、点对多点通信。,。&中心节点为()∗+!协调器终端节点为()∗,!终端设备··:%;<&所有数据经过中心节
4、点。一:&适合圆形分散、距离较近的设备联网。图网状网络结构网状网络结构特点0&系统采用多跳式路由通信。。&网络容量很大,。<&可以跨越很大的物理空间适合距离较远比较分散的结构网状网络拓扑结构具有强大的功能,网络的所有实体只有要通信范围之内,都可以相互通信。如果没有,“”。。,直接通路可以通过多级跳的方式来通信该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络除此之外网络还具备自组织和自愈功能。()∗+!!的技术特点,无线。自从马可尼发明无线电以来通信技术一直向着不断提高数据速率和传输距离的方向发展而当前
5、得到广泛研究的()∗,!技术则致力于提供一种廉价、便携并且移动设备的使用具有极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。这种无线通信技术具有如下特点。一−,&∋∃9∃=+>7∀:?:∃=+>Α∀9Β5巨&和∃=+>Α低速率数据传输速率只有≅(&∀%#%ΒΧ&的原始数据,。吞吐率能满足低速率传输数据的应用要求,,,∋工作模式情况时Δ)∗,!技术传输速率低.&低功耗传输数据量很小因此信号的收发时间很短,,其次在非工作模式时()∗+!节点处于休眠模式∀当不传送数据时处于休眠状态当需要
6、接收数据时由Δ)∗+!“”。、,网络中称作协调器的设备负责唤醒它们&由于工作时间较短收发信息功耗较低且采用了休眠模式,。使得()∗,!节点非常省电Δ)∗+!!节点的电池工作时间可以长达#个月到年左右∋,,<&低成本由于()∗,!协议栈设计简练因此它的研发和生产成本相对较低普通网络节点硬件上只,、,,需%位微处理器最小:=+Ε2!最大<=+Ε2!的ΦΓΒ软件实现上也较简单并且Δ)∗+!的协议是免专利,,−费的所以随着产品产业化Δ)∗+!通信模块价格预计能降到9一−9美元。∋,,:&短时延通
7、信时延和从休眠状态激活的时延都非常短典型的搜索设备时延为<∃ΗΑ休眠激活的时,。延是巧ΗΑ活动设备信道接入的时延为巧ΗΑ,∋:()沙!设备又可以与9&网络容量大个()∗,!网络最多可以容纳9个从设备和个主设备每个另外9:台设备相连接。若通过网络协调器,整体网络最多可达到#9∃∃多个Δ)∗+!网络节点。这一点对于大规模传感器阵列和控制尤其重要。−·:%%∋,,#&有效范围小有效覆盖范围在∃一;9Η之间但是可以扩展到数百米具体依据实际发射功率的大小,。和各种不同的应用模式而定基本上能够覆
8、盖普通的家庭或办公室环境一一。∋(!Ιϑ层&=Κ,!ΛΜ!8;&数据传输可靠)∗+!的媒体接入控制层∀Β采用280ΝΕ的碰撞避免机制在这种,当有数据传,完全确认的数据传输机制下送需求时则立刻传送发送的每个数据包都必须等待接收方的确认信息,并进行确认信息,,,回复若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞将再传一次采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。∋,一,%&安全()∗,!技术提供了数据完整性检查和鉴权功能加密算法采用
