第05章、通信标准v11.pptx

《无线传感器网络技术》讲义中的第五章详细探讨了几个重要的通信标准，包括IEEE 802.15.4标准、ZigBee标准以及6LowPan草案。这些标准在构建低功耗、短距离无线通信网络时起着至关重要的作用。 IEEE 802.15.4标准是为无线个人区域网络（WPAN）设计的，特别是在传感器网络和物联网应用中广泛使用。该标准支持四种不同的传输速率：20kbps、40kbps、100kbps和250kbps，适用于不同性能需求的场景。它允许两种网络拓扑结构：星型和点对点。网络中的设备使用16位或64位地址进行识别，其中16位地址由协调器分配，64位地址是全球唯一的扩展地址。此外，标准提供了可选的时槽保障机制（GTS），用于确保特定时间内的通信资源。CSMA-CA（载波侦听多路访问加冲突避免）信道访问机制用于防止数据包碰撞，同时支持ACK（确认）机制以确保数据的可靠传输。为了节能，标准还包括低功耗模式，并且具备信道能量检测（ED）和链路质量指示（LQI）功能。工作频段主要包括2450 MHz、915 MHz和868 MHz的ISM频段，分别有16、30和3个可用信道。物理层和MAC子层都有详细的规范，包括信道分配、调制方式、帧格式以及功能实现。 然后，ZigBee标准建立在IEEE 802.15.4之上，提供了一套更完整的网络协议栈，用于实现更复杂的应用，如智能家居、工业自动化和医疗保健。ZigBee不仅支持星型和点对点拓扑，还支持网状网络，增强了网络的可靠性。ZigBee定义了网络层、应用支撑层和应用层，使得设备能够更容易地相互发现、连接和通信。 6LowPan（IPv6 over Low-power Wireless Personal Area Networks）草案则是为了在802.15.4这样的低功耗网络上实现IPv6协议。6LowPan通过压缩和分段技术，将复杂的IPv6协议适应到资源有限的设备上，从而使得物联网设备可以直接参与到IPv6互联网中。 这些通信标准和草案共同构成了无线传感器网络的基础，它们在设计和实施低功耗、高效率的无线通信系统时，为硬件设计、网络架构和协议栈提供了清晰的指导。理解并掌握这些标准对于开发和维护无线传感器网络至关重要，因为它们直接决定了网络的性能、可靠性和可扩展性。