IEEE802154和ZigBee.doc

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(2011-05-25 15:13:35)
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IEEE ,又名LR-WPAN网络。在这个网络中,根据设备所具有的通信能力,可以分为全功能设备(full-function device , FFD)和精简功能设备(reduced-function device , RFD)。FFD设备之间以及FFD设备与RFD设备之间都可以通信。RFD设备之间不能直接通信,只能与FFD设备通信,或者通过一个FFD设备向外转发数据。这个与RFD相关联的FFD设备称为该RFD的协调器(coordinator)。RFD设备主要用于简单的控制应用,如灯的开关、被动式红外线传感器等,传输的数据量较少,对传输资源和通信资源占用不多,这样RFD设备可以采用非常廉价的实现方案。
IEEE ,有一个称为PAN网络协调器(PAN coordinator)的FFD设备,是LR-WPAN网络中的主控制器。PAN网络协调器(以后简称网络协调器)除了直接参与应用以外,还要完成成员身份管理、链路状态信息管理以及分组转发等任务。
无线通信信道的特征是动态变化的。节点位置或天线方向的微小改变、物体移动等周围环境的变化都有可能引起通信链路信号强度和质量的剧烈变化,因而无线通信的覆盖范围不是确定的。这就造成了LR-WPAN网络中设备的数量以及它们之间关系的动态变化。
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随着通信技术的迅速发展,人们提出了在人自身附近几米范围之内通信的需求,这样就出现了个人区域网络(personal work, PAN)和无线个人区域网络(wireless personal work, WPAN)的概念。WPAN网络为近距离范围内的设备建立无线连接,把几米范围内的多个设备通过无线方式连接在一起,。1998年3月,IEEE 。这个工作组致力于WPAN网络的物理层(PHY)和媒体访问层(MAC)的标准化工作,目标是为在个人操作空间(personal operating space, POS)内相互通信的无线通信设备提供通信标准。POS一般是指用户附近10米左右的空间范围,在这个范围内用户可以是固定的,也可以是移动的。
在IEEE 802。15工作组内有四个任务组(task group, TG),分别制定适合不同应用的标准。这些标准在传输速率、功耗和支持的服务等方面存在差异。下面是四个任务组各自的主要任务:
(1)任务组TG1:制定IEEE ,又称蓝牙无线个人区域网络标准。这是一个中等速率、近距离的WPAN网络标准,通常用于手机、PDA等设备的短距离通信。
(2)任务组TG2:制定IEEE ,研究IEEE  IEEE (无线局域网标准,WLAN)的共存问题。
(3)任务组TG3:制定IEEE ,研究高传输速率无线个人区域网络标准。该标准主要考虑无线个人区域网络在多媒体方面的应用,追求更高的传输速率与服务品质。
(4)任务组TG4:制定IEEE ,针对低速无线个人区域网络(low-rate wireless personal work, LR-WPAN)制定标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标,旨在为个人或者家庭范围内不同设备之音的低速互连提供统一标准。
任务组TG4定义的LR-WPAN网络的特征与传感器网络有很多相似之处,很多研究机构把它作为传感器的通信标准。
LR-WPAN网络是一种结构简单、成本低廉的无线通信网络,它使得在低电能和低吞吐量的应用环境中使用无线连接成为可能。与WLAN相比,LR-WPAN网络只需很少的基础设施,甚至不需要基础设施。IEEE -WPAN网络制定了物理层和MAC子层协议。
IEEE -WPAN网络具有如下特点:
(1)       在不同的载波频率下实现了20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率;
(2)       支持星型和点对点两种网络拓扑结构;
(3)       有16位和64位两种地址格式,其中64位地址是全球惟一的扩展地址;
(4)       支持冲突避免的载波多路侦听技术(carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA-CA)