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無線局域網、藍牙技術及相關標準

2011年04月12日 11:45 電子技術應用 作者:秩名 用戶評論(0

  無線局域網(WLAN)顧名思義是一種借助無線技術取代以往有線布線方式構成局域網的新手段,可提供傳統有線局域網的所有功能,它是計算機網絡無線通信技術相結合的產物,它為通用無線接入的一個子集,它支持較高傳輸速率(2--54Mbit/s,甚至更高),利用射頻無線電或紅外線,借助直接序列擴頻(DSSS)或跳頻擴頻(FHSS)、GMSK、OFDM等技術,甚至將來的超寬帶傳輸技術UWBT,實現固定、半移動及移動的網絡終端對INTERNET網絡進行較遠距離的高速連接訪問。因此,原則上它的目前速率尚較低,主要適用于手機、掌上電腦等小巧移動終端。1997年6月,IEEE推出了802.11標準,開創了WLAN先河;目前,WLAN領域主要是IEEE802.11x系列與HiperLAN/x系列兩種標準。

  藍牙技術想法是產生于1994年Ericsson推出了解決無線連線問題的技術開發計劃,產生了推進無線連線與個人接入的想法。1997年Ericsson、IBM、INTEL,NOKIA及TOSHIBA這5個世界著名的無線設備及計算機、半導體設備制造公司商議建立一種全球化的無線通信個人接入與無線連線新手段,后定名為“藍牙”(Bluetooth)。1998年5月正式發起成立了“藍牙特別興趣組織”BSIG(Blueteooth Special Interest Group),簡稱藍牙SIG。1999年11月美國4家著名公司Motorola、Lucent、Microsoft及3Com加盟BSIG,成為BSIG的9個發起成員,使藍牙技術的發展獲得了更強有力的支持,并顯示出更明朗的前景。現今,BSIG的參加成員已大于2500個,其發展勢頭令人觸目。目前藍牙信道帶寬為1MHz,異步非對稱連接最高數據速率723.2kbit/s;連接距離多半為10m左右,甚至為個人飾物,亦可屬物體域網(WBAN)范疇。藍牙速率亦擬進一步增強,新的藍牙標準2.0版擬支持高達10Mbit/s以上速率(4、8及12Mbit/s—20Mbit/s),估計在2004年以后推出,這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。

  WLAN與Bluetooth技術特征

  ·藍牙系統的基本特征

  藍牙系統結構的基本特征可從下述諸方面獲得理解:(1)網絡拓撲;(2)交換模式;(3)節能模式;(4)抗干擾性能;(5)鑒權、加密;(6)話音編碼;(7)軟件結構。

  藍牙的軟件體系是一個獨立的操作系統,不與任何操作系統捆綁;適用于幾種不同商用操作系統的藍牙規范正在完善中。藍牙協議體系中設計協議和協議棧的主要原則為盡可能利用現有各種高層協議,保證現有協議與藍牙技術融合及各種應用之間的互通性,充分利用兼容藍牙技術規范的軟硬件系統和藍牙技術規范的開放性,便于普遍開發新的應用。

  藍牙軟件結構標準包括Core(核心)和Profile(應用協議棧)兩大部分。Core為藍牙協議核心,主要定義藍牙的技術細節,Profile定義相應的實現協議棧,這樣即可為全球兼容性奠定基礎。

  藍牙標準主要定義的是底層協議,也定義了一些高層協議和相關接口。具體協議分為4層:核心協議(藍牙連接管理協議LMP、藍牙邏輯鏈路控制與適配協議L2CAP、服務檢測協議SDP)、藍牙電纜替代協議RFCOMM、電話傳送控制協議TCB BIN/AT、與Internet應用相關的一些高層協議(PPP、UDP/TCP/IP、OBEX/vCard/vCal、IrMC、E—mail、WAP和WAE等)。

  對藍牙系統結構基本系統參數及指標要求可歸納如下:

  工作頻段:ISM頻段2.402GHz—2.480GHz;

  雙工方式:TDD;

  業務類別:同時支持電路交換及分組交換業務;

  數據標稱速率:1Mbit/s;

  異步信道速率:非對稱連接723.2kbit/s/57.6kbit/s;

  對稱連接:433.9kbit/s(全雙工模式);

  同步信道速率:64kbit/s(3個全雙工信道);

  信道間隔:1MHz;

  信道數:79;

  發射功率及覆蓋:0dBm(1mW),1—10m覆蓋,20dBm(100mW),擴展至1O0m覆蓋;

  跳頻頻點數:79個頻點/MHz(2408+k(MHz),k=0,1,2……78);

  跳頻速率:1600次/s;

  工作模式:Active/Sniff/Hold/Park;

  數據連接方式:面向連接業務SCO(話音,電路交換、預留時隙)、無連接業務ACL(分組數據、分組交換、輪詢);

  糾錯方式:1/3FEC(3bit重復碼),2/3FEC(截短Hamming碼),CRC—16,ARQ;

  鑒權:反應邏輯算術方式;

  密鑰:以8bits為單位增減,最長128bits;

  安全機制:鏈路級,認證基于共享鏈路密鑰詢問/響應機制,認證和加密密鑰生成基于SAFER+算法;

  話音編碼方式:CVSD或對數PCM;

  網絡拓撲結構:Ad hoc(無中心自組織)結構,Piconet及Scatternet;

  ·WLAN的基本特征

  (1)較高傳輸速率及較遠連接距離。

  WLAN的采用OFDM技術后的最高傳速率可高達54Mbit/s,遠高于目前藍牙的最高標稱數據速率1Mbit/s;并且,IEEE 802.11b WLAN系統終端用戶共享11Mbit/s速率,而藍牙最高通信速率僅為723.2kbit/s。在通信距離方面,雖然WLAN速率越高距離越短,但一般來說室內連接距離可大于100m,室外可達數百米或者更遠。因此,速率與距離方面,WLAN的優勢是明顯的。

  (2)較高頻譜利用效率

  容易理解,采用OFDM技術借助多狀態調制處理的WLAN可取得較高的頻譜利用效率,若進一步結合區域覆蓋能力綜合評價其容量能力與頻譜利用效率則可有下述結果:藍牙系統為30000bit/(s.qm2),IEEE802.11a系統83000bit/(s.qm2).

  (3)較適宜高速INTERNET連接及高質量多媒體傳輸

  這是能以較高速率傳輸的必然結果。

  

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( 發表人:Spring )

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