2019年物联网通信与网络技术概述.ppt

4.2.4 蓝牙技术 * 蓝牙技术是一种无线数据与数字通信的开放式标准。它以低成本、近距离无线通信为基础，为固定与移动设备提供了一种完整的通信方式。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化个人数字助理(PDA)、便携式计算机和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与互联网之间的通信，从而使这些现代通信设备与互联网之间的数据传输变得更加迅速高效。其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。 4.2.5 超宽带技术 * 超宽带（Ultra Wide Band，UWB）技术定位于短距离无线通信这一广阔的应用领域，特别是物联网应用的兴起，它可以作为物联网的基础通信技术之一，实现不同设备之间的互联互通。 UWB是一种无载波扩谱通信技术，又被称为脉冲无线电(Impulse Radio)，具体定义为相对带宽(信号带宽与中心频率的比)大于25%的信号或者是带宽超过1.5GHz的信号。实际上UWB信号是一种持续时间极短、带宽很宽的短时脉冲。它的主要形式是超短基带脉冲，宽度一般在0.1ns～20ns，脉冲间隔为2ns～5000ns，精度可控，频谱为50MHz～10GHz，频带大于100%中心频率，典型点空比为0.1%。传统的UWB系统使用一种被称为“单周期(monocycle)波形”的脉冲。 UWB具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、截获能力低、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点，非常适于无线传感网。 4.3无线局域网 * 无线局域网（WLAN）是指以无线电波、红外线等无线传输介质来代替目前有线局域网中的传输介质（比如电缆）而构成的网络。WLAN覆盖半径一般在100m左右，可实现十几兆至几十兆的无线接入。在宽带无线接入网络中，常把WLAN称为“WMAN（无线城域网）的毛细血管”，用于点对多点无线连接，解决用户群内部信息交流和网际接入，如企业专用网等。 * 4.3.1 IEEE 802.11标准系列 IEEE 802.11标准系列主要从WLAN的物理层和MAC层两个层面制订了系列规范，物理层标准规定了无线传输信号等基础标准，如802.11a、802.11b、802.11d、802.11g、802.11h，而介质访问控制子层标准是在物理层上的一些应用要求标准，如802.11e、802.11f、802.11i。IEEE 802.11标准涵盖了许多子集，包括： 1）802.11a：将传输频段放置在5GHz频率空间； 2）802.11b：将传输频段放置在2.4GHz频率空间； 3）802.11d：Regulatory Domains，定义域管理； 4）802.11e：QoS(Quality of service)，定义服务质量； 5）802.11f：IAPP(Inter-Access Point Protocol)，接入点内部协议； 6）802.11g：在2.4GHz频率空间取得更高的速率； 7）802.11h：5GHz频率空间的功耗管理； 8）802.11i：Security，定义网络安全性。 4.3.2 IEEE 802.11 WLAN组成结构 * 图 4-8 IEEE 802.1l WLAN组成结构 4.3.3 IEEE 802.11帧结构 * IEEE 802.11定义了3种不同类型的帧：管理帧、控制帧和数据帧。管理帧用于站点与AP发生关联或解关联、定时和同步、身份认证以及解除认证，控制帧用于在数据交换时的握手和确认操作；数据帧用来传送数据。MAC头部提供了关于帧控制、持续时间、寻址和顺序控制的信息。每种帧包含用于MAC子层的一些字段的头。 图4-9 IEEE 802.11帧格式 4.3.4 IEEE 802.11 MAC协议 * 图 4-10 CSMA/CA协议中的RTS帧和CTS帧 4.3.5 Ad Hoc网络 * Ad Hoc网络是由许多带有无线收发装置的通信终端(也称为节点、站点)构成的一种自组织的自治系统。互联网工程任务组(IETF)对Ad Hoc网络的定义是：一个移动Ad Hoc网络可以看作是一个独立的自治系统或者是一个对互联网的多跳无线扩展。作为一个自治系统，它有自己的路由协议和网络管理机制；作为多跳无线扩展，它对互联网提供一种灵活、无缝的接入。 4.3.6 无线局域网的构建 * 1．WLAN的组网模式 一般来说，WLAN有两种组网模式：一种是无固定基站的，另一种是有固定基站的。这两种模式各有特点。无固定基站组成的网络称为自组网络，主要用于便携式计算机之间组成平等结构网络。有固定基站的网络类似于移动通信，网络用户的便携式计算机通过基站（又称为访问点AP）连入网络。这种网络是应用比较广泛的网络，一般用于有线局域网覆盖范围的延伸或作