第三章 传感器网络通信与组网技术B.pdf

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第三章 传感器网络通信与组网技术B

第3 章传感器网络的通信与组网技术 3 Sept. 2008 © Neusoft Confidential 前言 本章从原理的角度介绍无线传感网中网络数据传输所涉及到的物理层 规范、MAC层规范及路由协议。 一、物理层 物理层的基本概念  物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输介质上 传输数据的比特流。  物理层的定义如下:物理层为建立、维护和释放数据链路 实体之间的二进制比特传输的物理连接,提供机械的、电 气的、功能的和规程性的特性。 物理层位于OSI参考模型的最底层,它直接面向传输介质,负责在传 输介质之上为数据链路层提供一个传输原始比特流的物理连接. 物理连接的建立、维护与释放 比特流的传输 物理层的主要功能:  为数据终端设备(Data Terminal Equipment,DTE)提供传送 数据的通路。  传输数据。数据传输的方式要能满足点到点、一点到多点、 串行或并行、半双工或全双工、同步或异步传输的需要。  其他管理工作。(如信道状态评估、能量检测等) 数据终端设备:具有一定数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。 物理接口的四个特性  机械特性。它规定了物理连接时使用的可接插连接器的形 状和尺寸,连接器中的引脚数量和排列情况等。  电气特性。它规定了在物理连接上传输二进制比特流时, 线路上信号电平高低、阻抗以及阻抗匹配、传输速率与距 离限制。  功能特性。它规定了物理接口上各条信号线的功能分配和 确切定义。物理接口信号线一般分为数据线、控制线、定 时线和地线。  规程特性。它定义了信号线进行二进制比特流传输线的一 组操作过程,包括各信号线的工作规则和时序。 无线通信物理层的主要技术  介质的选择  频段的选择  调制技术  扩频技术 介质和频段选择  无线通信的介质包括电磁波和声波。电磁波是最主要的无 线通信介质,而声波一般仅用于水下的无线通信。根据波 长的不同,电磁波分为无线电波、微波、红外线、毫米波 和光波等,其中无线电波在无线网络中使用最广泛。 不同波长电磁波应用场合 种类 无线电波 微波 红外线 可见光 紫外线 X射线 伽玛射线 10毫微 0.1毫微 3000米~ 0.1~ 0.3毫米~ 0.7微米~ 0.4微米~ 米~ 米~ 波长 0.3毫米 100厘米 0.75微米 0.4微米 10毫微米 0.1毫微 0.001毫微 米 米 医用消毒, 遥控、 验证假钞, 微波炉、 热成像仪、 应用 通信 观察事物 测量距离, CT照相 治疗 卫星通信 红外制导导 工程上的探 弹 伤 无线电波优点  无线电波是容易产生,可以传播很远,可以穿过建筑物, 因而被广泛地用于室内或室外的无线通信。  无线电波是全方向传播信号的,它能向任意方向发送无线 信号,所以发射方和接收方的装置在位置上不必要求很精 确的对准。 无线电波缺点  无线电波的传播特性与频率相关。  如果采用较低频率,则它能轻易地通过障碍物,但电波能

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