《一种崭新的无线通信网络标准-ZigBee》-公开课件.ppt

2005-06-26 一种崭新的无线通信网络标准－ZigBee 张洁涛 2005-06-26 内容 无线通信基础 现代无线通信标准 ZigBee网络标准 ZigBee开发平台和产品 内容 无线通信基础 现代无线通信标准 ZigBee网络标准 ZigBee开发平台和产品 无线设备 常见无线通信设备 收音机 电视机 遥控器 手机 不同种类的无线设备工作方式不同，也工作在不同的频段 无线频谱 无线通信系统模型 发射机 接收机 无线电波的传播特性(1) 无线电波的传播特性(2) 无线网络拓扑结构(1) 直接连接 取代有线连接 点对点通信 如：红外线 IrDA 无线网络拓扑结构(2) 星型网络 拥有一个中心路由和控制点 所有数据都经过中心控制点 支持点对点、点对多点通信 如：Wi-Fi、GSM、Bluetooth等 无线网络拓扑结构(3) 树状网络 特性和星型网络类似 网状网络 多路径数据传输 自行配置和修复 如：ZigBee 无线网络的复用技术 无线网络的多用户接入技术 扩频通信原理(发射机) 扩频通信原理(接收机) 内容 无线通信基础 现代无线通信标准 ZigBee网络标准 ZigBee开发平台和产品 现代无线标准(1) 3G－第三代移动通信 协议：W-CDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA 频段：2GHz附近 速率：最高达2Mbps 特点：支持多媒体播放， 收看电视 现代无线标准(2) Wi-Fi 遵循IEEE802.11a/b/g协议 应用：上网、视频、电脑 联网 频段：2.4 / 5.0 GHz 速率：11~54 Mbps 通信模式：扩频 距离：100m 现代无线标准(3) Bluetooth－蓝牙 遵循IEEE802.15.1协议 应用：取代有线 频段：2.4GHz 通信模式：跳频 速率：1Mbps 距离：10m 现代无线标准(4) UWB－超宽带通信 协议：IEEE802.15.3 应用：家庭高速无线接入 频段：3.1~10.6GHz 协议标准未完成 WiMax－城域无线网 NFC－近场通信 内容 无线通信基础 现代无线通信标准 ZigBee网络标准 ZigBee开发平台和产品 ZigBee联盟简介 ZigBee联盟组成 成立于2001年9月 成员为半导体厂商、无线IP供应商、OEM厂商及终端用户 拥有150个成员，包括飞思卡尔、菲利普、三菱、三星、IBM及华为等 ZigBee联盟的宗旨 在一个开放式全球标准的基础上使稳定的、低成本的、低功耗的、无线联网的监控和控制产品成为可能…… 为何需要ZigBee技术 专门为远程监控和控制的无线网络？ 网络存在的实用性？ ZigBee技术应具备的特性 低成本：只需几美元就可以添加进产品 低功耗：典型应用普通电池应能工作约1年 低复杂度：必须非常容易使用 快速、可靠、安全 不同厂商生产的产品可兼容 ZigBee技术目标市场和应用 家居监控网络示意图 ZigBee技术的主要优点 功耗低：发射功率仅1mW，还可采用休眠模式；两节5号电池可工作1~2年。 成本低：由于传输速率低，网络协议简单，成本较低，而且ZigBee协议免专利费。 时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。 网络容量大：网络可容纳65,000个设备。 传输可靠：采用碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的业务预留专用时隙。 安全：采用AES-128加密算法，各个应用可灵活确定其安全属性。 ZigBee协议模型 物理层(1) 遵循IEEE802.15.4协议。 物理层是协议的最底层，承付着和外界直接作用的任务。 主要目的：控制RF收发器工作。 调制方式：扩频通信 信号传输距离：~50m（室内），~150m（室外）。 物理层(2) 物理层(3) 媒体接入控制层(1) 遵循IEEE802.15.4协议 负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束 确认模式的数据传送和接收 可选时隙，实现低延迟传输 支持各种网络拓扑结构 网络中每个设备为16位地址寻址 媒体接入控制层(2) 全功能器件 FFD 可工作于所有网络结构 可作为网络协调器 可与网络中任何节点通信 简化功能器件 RFD 仅可和网络中的FFD通信 不能作为网络协调器 媒体接入控制层(3) 周期性的数据通信 由用户决定周期的长短 如：烟雾传感器 间歇性的数据通信 由用户或外界事件引发决定间歇长短 如：电灯开关 重复而快速反应的数据通信 指定固定的时隙进行通信 如：鼠标、键盘 网络及安全层 建立新的网络 处理节点的进入和离开网络 根据网络类型设置节点的协议