无线传感网络技术 1.1 无线传感网基础知识 无线通信技术比较.pptx

概念：电磁波与信道、调制解调以及几种短距离无线通信技术。1. 电磁波　电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场和磁场在空间以波的形式传递能量和动量，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。18世纪物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，后由赫兹用实验证明了电磁波的存在。俄国的波波夫和意大利业余无线电家马克尼同时独立地发明了天地线制(当把发射电磁波的天线与接收机的天线及地线相互连接时，电磁波将转化为脉冲电流)，至此无线电通信开始进入实用阶段。无线电波的频率范围为3 Hz～300 GHz，对应的波长为1000 km～1 mm。电磁波波段的划分如表1-1所示。　表1-1 电磁波波段划分　2. 信道　信道可以从狭义和广义两方面理解，狭义信道即信号传输的媒质，分为有线信道和无线信道；广义信道除包括传输媒质外还包括有关的转换器，如：发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等。本小节将详细讲解广义信道。　广义信道按功能可以分为模拟信道(即调制信道)和数字信道(即编码信道)。广义信道模型如图1-1所示。　　图1- 1广义信道模型　3. 调制与解调　调制/解调主要通过调制/解调器使模拟信号与数字信号相互转换。调制就是把数字信号转换成有线设备传输的模拟信号；解调则是把模拟信号转换为数字信号。两者合称调制/解调。　调制/解调的分类有多种方式，按照调制方式可分为：　? 模拟调制：包括三种调制方法，即模拟调制、脉冲调制和复合调制。　? 模拟调制：调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)。　4. 短距离无线通信技术　随着通信技术的发展，出现了许多短距离无线通信技术，而它们往往带有自己的通信协议，不同的通信协议有着不同的应用。目前最常见的短距离无线通信技术有IrDA/红外、蓝牙、WIFI(802.11标准)和Zigbee技术。　IrDA/红外技术最早应用于红外探测仪。1800年，F·W·赫歇尔使用水银温度计发现红外辐射，这是最原始的热敏型红外探测仪，从此掀起红外热潮。红外应用产品种类繁多，有红外热像、红外通信、红外光谱仪、红外传感器，且应用范围广泛，应用于工业、农业、军事、医疗与人们生活息息相关的各方面。但是红外对指向性要求较高，要求点对点通信且中间不能有阻碍物的阻挡，并且红外无线传输对于发射功率要求较高，使得红外应用有一些局限性。但是在某些应用场合，红外技术仍然占据着主导地位，例如家电的遥控器。　蓝牙通信是一种基于2.4G技术的无线传输协议通信方式，由于采用的协议不同于其他2.4G技术协议，而称为蓝牙技术。就目前来说，蓝牙技术较广泛的应用是手机的蓝牙通信和蓝牙耳机，由于大部分的手机和音频设备都集成蓝牙功能，并且蓝牙设备不需要设置发射机，仅需要蓝牙耳机这个接收机就可以工作，从而降低了成本。蓝牙相对于WIFI的缺点是它的传输数据量小，仅能达到每秒1M左右，并且没有实现真正意义的组网。WIFI是基于802.11标准的通信技术，工作在2.4G频段，带宽比较大，802.11b标准的最高带宽达到11 Mb/s，802.11n标准已经将传输速率提高到300 Mb/s。其主要特点为速度快，可靠性高，方便与现在的有线以太网整合。WIFI与蓝牙相比优势在于无线电波的覆盖范围广，但是无线通信传输的质量不是很好，数据安全性相对于蓝牙差一些，传输质量也有待于改善。　Zigbee是一种新兴的短距离、低复杂度、低数据速率、低成本的无线网络技术，同样工作在2.4G频段。Zigbee联盟于2001年8月成立。Zigbee联盟认为Zigbee和蓝牙的关系互为补充，而不是相互竞争。Zigbee技术的特点是可靠、时延短、网络容量大、安全必威体育官网网址、高度的灵活性和低成本，可以形成星形、树形、网状及其共同组成的复合结构，可通过互联网或者移动网相连。蓝牙、WIFI、Zigbee三种技术比较如表1-1所示。表1-2 蓝牙、WIFI、Zigbee三种技术的比较任务1.1 搭建ZigBee开发环境【任务要求】安装并熟练使用IAR与SmartRF Flash Programmer软件，建立ZigBee开发环境，实现在实训设备点亮LED灯功能。【任务实施】第一步，安装IAR8.10软件和SRF04EB驱动。第二步， 建立IAR开发环境。【任务实施】第三步，配置工程。【任务实施】第四步，编写、调试程序。在test.c窗口输入“点亮一个LED灯”的代码。#include ioCC2530.h#define LED1 P1_0 //P1.0端口控制LED1发光二极管void main(void) { P1DIR |= 0X01; //定义P1.0端口为输出 while(1) { LED1=1; //点亮LED1发光二极管 } }【任务实施】【技能拓展】1.请参考IAR开发环境中的Help菜单中“80