福建师范大学：《短距离无线通信技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第1章 无线传感器网络概述

福定芘火學 短距离无线通信技术

短距离无线通信技术

第1章无线传感器网络概述 1.1短距离无线网络概述 什么是短距离无线通信网络? 到目前为止,学术界和工程界对此并没有一个严格的 定义。一般而言,短距离无线通信的主要特点为通信距离 短,覆盖距离一般为10~200m;另外,无线发射器的发 射功率较低,发射功率一般小于100mW,工作频率多为 免付费、免申请的全球通用的工业、科学、医学 ( Industrial、 Scientific and medical,SM)频段。常用 的SM频段有27MHz、315MHz、433MHz、868MHz(欧 洲)、902~928MHz(美国)和24GHz。目前,在我国 使用最多的还是27MHz、315MHz、433MHz和24GHz

第1章 无线传感器网络概述 什么是短距离无线通信网络？ 到目前为止，学术界和工程界对此并没有一个严格的 定义。一般而言，短距离无线通信的主要特点为通信距离 短，覆盖距离一般为10~200m；另外，无线发射器的发 射功率较低，发射功率一般小于100mW，工作频率多为 免付费、免申请的全球通用的工业、科学、医学 （Industrial、Scientific and Medical，ISM）频段。常用 的ISM频段有27MHz、315MHz、433MHz、868MHz（欧 洲）、902~928MHz（美国）和2.4GHz。目前，在我国 使用最多的还是27MHz、315MHz、433MHz和2.4GHz。 1.1 短距离无线网络概述

第1章无线传感器网络概述 短距离无线通信技术的范围很广,在一般意义上,它是指集信息采集、信 息传输、信息处理于一体的综合性智能信息系统,并且其传输距离限制在 个较短的范围内(通常是几米以内)。通过各类集成化的微型传感器协作进 行实时感知、采集和监测各类感兴趣的研究和应用信息、。 低成本、低功耗和对等通信,是短距离无线通信技术的三个重要特征和优 势 首先,低成本是短距离无线通信的客观要求。因为各种通信终端的产销量 都很大,要提高终端间的直通能力,没有足够低的成本是很难推广的。 其次,低功耗是相对于其他无线通信技术而言的一个特点。这与其通信距 离短的特点密切相关,由于传播距离近,遇到障碍物的概率也小,发射功率 普遍很低,通常在1mW量级 最后,对等通信是短距离无线通信的重要特征,有别于基于网络基础设施 的无线通信技术。终端之间对等通信,不需要网络设备进行中转,故空中接 口设计和高层协议都相对较简单,无线资源管理通常采用竞争的方式(如载 波侦听)

第1章 无线传感器网络概述 短距离无线通信技术的范围很广，在一般意义上，它是指集信息采集、信 息传输、信息处理于一体的综合性智能信息系统，并且其传输距离限制在一 个较短的范围内（通常是几米以内）。通过各类集成化的微型传感器协作进 行实时感知、采集和监测各类感兴趣的研究和应用信息。 低成本、低功耗和对等通信，是短距离无线通信技术的三个重要特征和优 势。 首先，低成本是短距离无线通信的客观要求。因为各种通信终端的产销量 都很大，要提高终端间的直通能力，没有足够低的成本是很难推广的。 其次，低功耗是相对于其他无线通信技术而言的一个特点。这与其通信距 离短的特点密切相关，由于传播距离近，遇到障碍物的概率也小，发射功率 普遍很低，通常在1mW量级。 最后，对等通信是短距离无线通信的重要特征，有别于基于网络基础设施 的无线通信技术。终端之间对等通信，不需要网络设备进行中转，故空中接 口设计和高层协议都相对较简单，无线资源管理通常采用竞争的方式（如载 波侦听）

第1章无线传感器网络概述 1.1.2常用短距离无线通信技术的介绍

第1章 无线传感器网络概述 1.1.2 常用短距离无线通信技术的介绍

几种常见的无线通信技术 PAN:射频识别(RFD)、蓝牙( Bluetooth)、超宽带(UWB)DA技术 LAN:WFi、 ZigBee(802154)、DECT(无绳电话) 3 MAN: Wi-MAX(802. 16x) WAN:2G、3G、4G 融合构建一个全空间的无线网络

几种常见的无线通信技术 1 PAN：射频识别(RFID)、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB) IrDA技术 2 LAN：Wi-Fi、 ZigBee(802.15.4)、DECT (无绳电话) 3 MAN：Wi-MAX（802.16x） 4 WAN：2G、3G、4G 融合构建一个全空间的无线网络

第1章无线传感器网络概述 1.IrDA技术 红外线数据协会( nfrared data association,DA是致 力于建立红外线无线连接的非营利组织,是一种利用红外 线进行点对点的数据传输协议,通信距离一般在0到1m之 间,传输速度最快可达到16Mbps,通信介质为波长900nm 左右的近红外线。其传输具有小角度、短距离、直线数据 传输、保密性强及传输速率较高等特点,适于传输大容量 的文件和多媒体数据。并且无需申请频率的实用权,成本 低廉。IrDA已被全球范围内的众多厂商采用,目前主流的 软硬件平台均提供对它的支持

第1章 无线传感器网络概述 红外线数据协会 (Infrared Data Association，IrDA)是致 力于建立红外线无线连接的非营利组织，是一种利用红外 线进行点对点的数据传输协议，通信距离一般在0到1m之 间，传输速度最快可达到16Mbps,通信介质为波长900nm 左右的近红外线。其传输具有小角度、短距离、直线数据 传输、保密性强及传输速率较高等特点，适于传输大容量 的文件和多媒体数据。并且无需申请频率的实用权，成本 低廉。IrDA已被全球范围内的众多厂商采用，目前主流的 软硬件平台均提供对它的支持。 1．IrDA技术

·rDA的不足在于它是一种视距传输,2个相互通信 的设备之间必须对准,中间不能被其他物体阻隔, 而且只适合2台设备之间的连接。IDA目前的研究 方向是如何解决视距传输问题及提高数据传输率。 红外线是不可见光线。所有高于绝对零度 273.15C)的物质都可以产生红外线

• IrDA的不足在于它是一种视距传输，2个相互通信 的设备之间必须对准，中间不能被其他物体阻隔， 而且只适合2台设备之间的连接。IrDA目前的研究 方向是如何解决视距传输问题及提高数据传输率。 红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（- 273.15℃）的物质都可以产生红外线

2蓝牙技术 「什么是蓝牙?英文: Bluetooth 代表一种短距离无线通信技术,蓝牙是一个开放性的无线通信标准 设计者的初衷是用隐形的连接线代替线缆。其目标和宗旨是 保持联系,不靠电缆,拒绝插头,并以此重塑人们的生活方式。 “蓝牙”( Bluetooth)一词是一位丹麦国王的名字, 蓝牙的来源 因为国王喜欢吃蓝莓,牙龈每天都是蓝色的所以 叫蓝牙在10世纪他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起 来 用“蓝牙”他的名字来命名这种短距离无线通信 的技术标准,含有将四分五裂的局面统一起来的意思。通过 这种技术,可以将电子装置彼此通过无线连接起来,省去了 传统的电线

2.蓝牙技术 蓝牙的来源 英文：Bluetooth 代表一种短距离无线通信技术，蓝牙是一个开放性的无线通信标准， 设计者的初衷是用隐形的连接线代替线缆。其目标和宗旨是： 保持联系，不靠电缆，拒绝插头，并以此重塑人们的生活方式。 “蓝牙”（Bluetooth）一词是一位丹麦国王的名字， 因为国王喜欢吃蓝莓，牙龈每天都是蓝色的所以 叫蓝牙在10世纪他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起 来。 用 “ 蓝 牙 ” 他 的 名 字 来 命 名 这 种 短 距 离 无 线 通 信 的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。通过 这种技术，可以将电子装置彼此通过无线连接起来，省去了 传统的电线

发展历程 1994年,蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司。成立 了一个专项科研小组,对移动电话及其附件的低能 耗、低费用无线连接的可能性进行研究。 2、1998年5月,爱立信、诺基亚、东芝、BM和 inte公司等五家著名厂商组建一个特殊兴趣小组 SIG( Special Interest Group ,在联合开展短程 无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术,其 宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技 术。 3、1999年11月,比尔·盖茨专程到拉斯维加斯一间 只有11名员工的小公司访问,只因这家公司已研制 成功一种含蓝牙技术的胸卡,随后,微软便宣布加 入SG,同年摩托摩拉也加入。 4、2006年10月,联想加入联盟

发展历程 1、1994年，蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司。成立 了一个专项科研小组，对移动电话及其附件的低能 耗、低费用无线连接的可能性进行研究。 2、1998年5月，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和 Intel公司等五家著名厂商组建一个特殊兴趣小组 SIG （Special Interest Group） ，在联合开展短程 无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术，其 宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技 术。 3、1999年11月，比尔·盖茨专程到拉斯维加斯一间 只有11名员工的小公司访问，只因这家公司已研制 成功一种含蓝牙技术的胸卡，随后，微软便宣布加 入SIG，同年摩托摩拉也加入。 4、2006年10月，联想加入联盟

蓝牙技术的特点 。1成本低 蓝牙的最终目标是集成于单价为5美元的CMOS芯片。目 前,蓝牙芯片价格降不下来,既有经济原因,也有技术原 因 2、功耗低、体积 3、近距离通信 蓝牙技术通信距离为10m,如果需要的话,还可以选用放 大器使其扩展到100m。 4.安全性 同其它无线信号一样,蓝牙信号很容易被截取,因此蓝牙 协议提供了认证和加密功能,以保证链路级的安全。蓝牙 系统认证与加密服务由物理层提供,采用流密码加密技术, 适合于硬件实现,密钥由高层软件管理。如果用户有更高 级别的保密要求,可以使用更高级、更有效的传输层和应 用层安全机制

蓝牙技术的特点 1.成本低 蓝牙的最终目标是集成于单价为5美元的CMOS芯片。目 前，蓝牙芯片价格降不下来，既有经济原因，也有技术原 因。 2、功耗低、体积小 3、近距离通信 蓝牙技术通信距离为10m，如果需要的话，还可以选用放 大器使其扩展到100m。 4.安全性 同其它无线信号一样，蓝牙信号很容易被截取，因此蓝牙 协议提供了认证和加密功能，以保证链路级的安全。蓝牙 系统认证与加密服务由物理层提供，采用流密码加密技术， 适合于硬件实现，密钥由高层软件管理。如果用户有更高 级别的保密要求，可以使用更高级、更有效的传输层和应 用层安全机制