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无线传感器网络标准化进展与协议分析

作者: 来源: 2017-04-18 17:05:15 阅读 我要评论

IEEE 802.15.4标准支撑星型和点对点两种收集拓扑构造,有16位和64位两种地址格局。个中64位地址是全球独一的扩大地址,16位段地址用于小型收集构建,或者作为簇内设备的辨认地址。IEEE 802.15.4b标准拥有多个变种,包含了低速超宽带的IEEE 802.15.4a,及比来中国正在出力推动的IEEE 802.15.4c和IEEE 802.15.4e,以及日本重要推动的IEEE 802.15.4d,在这里就不深刻评论辩论了。

(2)蓝牙(Bluetooth)技巧

1998年5月,就在IEEE 802.15无线个域网工作构成立不久,五家世界有名的IT公司:爱立信(Ericsson)、IBM、英特尔(Intel)、诺基亚(Nokia)和东芝(Toshiba)结合宣布了一项叫做“蓝牙(Bluetooth)”的研发筹划。1999年7月蓝牙工作组推出潦攀蓝牙协定1.0版,2001年更新为版本1.1,即我们熟知的IEEE 802.15.1协定。该协定旨在设计通用的无线空中接口(Radio Air Interface)及其软件的国际标准,使通信和计算机进一步结合,让不合厂家临盆的便携式设备具有在没有电缆的情况下实现近距离范围内互通的才能。计整洁经颁布,就获得了包含摩托罗拉(Motorola)、朗讯(Lucent)、康柏(Compaq)、西门子(Simens)、3Com、TDK以及微软(Microsoft)等大年夜公司在内的近2000家厂商的广泛支撑和采取。

蓝牙技巧也是工作在2.4GHz的ISM频段,采取快速跳频和短包技巧削减同频干扰,包管物理层传输的靠得住性和安然性,具有必定的组网才能,支撑64Kbps的及时语音。蓝牙技巧日益普及,市场上的相干产品也在赓续增多,但跟着超宽带技巧、无线局域网及zigbee技巧的出现,特别是其安然性、价格、功耗等方面的问题日益浮现,其竞争优势开端降低。2004年蓝牙工作组推出2.0版本,带宽进步三倍,且功耗降低一半,在必定程度上重建了家当界信念。

比来,国内及国际无线传感器收集的标准化工作又取得了新的成长。起首,国标委已正式批复无线传感器收集大年夜无线个域网工作组平分别出来,成立了直属于全国信息技巧标准化治理委员会的无线传感器收集标准工作组(秘书处现挂靠微体系所,计算所作为其成员单位之一,精细力于该标准的制订工作)。工作组估计于2008年4月10日阁下完成预备工作,这标记住传感器收集的标准化工作向前迈进了一大年夜步;其次,国际标准化组织也成立了ISO/IEC JTC1/SGSN研究小组,开端了传感器收集相干国际标准的制订。中国和美国、韩国、日本等国度一路作为重要成员单位介入个中。其第一次会议也将于2008年6月底在中国上海隆重召开。会议不只有国表里相干范畴专家对个中若干关键问题展开技巧评论辩论,也会有浩瀚大年夜事传感器收集应用的企业携最新产品参加展览。与此同时,各会员国将对传感器收集标准框架开展深刻商量,为标准草案的具体设计奠定基本。

家用射频工作组(Home Radio Frequency Working Group,HomeRF WG)成立于1998年3月,是由美国度用射频委员会引导的,首批成员包含:英特尔、IBM、康柏、3Com、飞利浦(Philips)、微软、摩托罗拉等公司,其主旨是在花费者可以或许遭受的前提下,扶植家庭中的互操作性语音和数据收集。家用射频工作组于1998 年即制订了共享无线拜访协定(Shared Wireless Access Protocol SWAP),该协定重要针对家庭无线局域网。该协定的数据通信采取简化的IEEE 802.11协定标准,沿用了以太网载波侦听多路拜访/冲突检测(CSMA/CD)技巧;其语音通信采取DECT(Digital Enhanced Cordless Telephony)标准,应用时分多址(TDMA)技巧。家用射频工作频段是2.4GHz,最初支撑数据和音频最大年夜数据的传输速度为2Mbps,在新的家用射频2.x 标准中采取了WBFH(Wide Band Frequency Hopping 宽带跳频)技巧,增长跳频调制功能,数据带宽峰值可达10Mbps,已经可以或许知足大年夜部分应用。

工作组经由国内三十多个科研及家当实体近两年的合营尽力,先后组织了八次全国范围的技巧研究会,提出了低速无线个域网应用的780MHz(779-787 MHz) 专用频段及相干技巧标准,获得国度无管委的┞俘式赞成(日本应用950MHz、美国应用915MHz)。针对该频段,工作组提出了拥有自立产权的MPSK 调制编码技巧,摆脱了国外同类技巧的专利束缚。2008年3月3日到4日,工作组对《信息技巧 体系间长途通信和信息交换 局域网和城域网特定请求第15.4部分:低速度无线个域网(WPAN)物理层和媒体拜访控制层规范》看法函进行了投票,并经由过程了780MHZ工作频段采取MPSK和O-QPSK 调制编码技巧提案作为低速度无线个域网合营可选(Co-alternative)的物理层技巧规范(MPSK和O-QPSK分别由中国和美国相干集团提出,并各自拥有常识产权),即LR-WPAN可以采取MPSK和OQPSK个中之一,或合营应用,并最终将形成IEEE 802.15.4c标准。别的,由中国及华人专家重要负责草拟的包含了MAC/PHY两层协定的IEEE 802.15.4e也在顺利推动中(在IEEE 802.15.4—2006 介质拜访控制中参加工业无线标准支撑ISA SP-100.11a,并兼容IEEE 802.15.4c)。这是国内标准化工作的一个重要进展,也是我国介入国际标准制订的重要一步。计算所是这个工作组的┞俘式会员单位之一,介入了个中的一些工作。

因为蓝牙技巧与zigbee技巧存在必定的共性,所以它们经常被应用于无线传感器收集中。

无线传感器收集要构建大年夜物理层到应用层的完全的收集,而无线个域网标准为其提前制订了物理层及介质拜访控制层规范。除了前面评论辩论的IEEE 802.15.4及蓝牙技巧外,无线个域网技巧筹划还包含:超宽带(UWB)技巧、红外(IrDA)技巧、家用射频(HomeRF)技巧等,其合营的特点是短距离、低功耗、低成本、小我专用等,它们均在不合的应用处景中被用于无线传感器收集的底层协定筹划,简单介绍如下:

超宽带(Ultra Wide-Band,UWB)技巧来源竽暌冠20世纪50年代末,是一项应用大年夜几Hz到几GHz的宽带电波旌旗灯号的技巧,经由过程发射极短暂的脉冲,并接收和分析反射回来的旌旗灯号,就可以获得检测对象的信息。UWB因为应用了极高的带宽,故其功率谱密度异常平坦,表示为在任何频点的输出功率都异常小,甚至低于通俗设备放射的噪声,故其具有很好的抗干扰性和安然性。超宽带技巧最初重要作为军事迹巧在雷达探测和定位等应用范畴中应用,美国FCC(联邦通信委员会)于2002年2月准许该技巧进入平易近用范畴。除了低功耗外,超宽带技巧的传输速度随便马虎可达100Mbps以上,其第二代产品可望达到500Mbps以上,仅这一项指标就让其他浩瀚技巧瞠乎其后。环绕UWB的标准之争大年夜一开端就异常激烈,Freescale的DS-UWB和由TI倡导的MBOA慢慢脱颖而出,近几年国内涵这方面的研究也异常热点。


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关键词: 探索发现

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