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WPAN

Hirsun大约 12 分钟

WPAN

  • PAN：一个以个人为中心的网络
  • 设备都是用无线连接的

通信范围短--设备在个人空间内通信（从几厘米到几米）。大多是ad hoc网络--自我发现。功耗低，成本低

WPAN Applications

  • 以无线方式将笔记本电脑与打印机、PDA、无线鼠标、数码相机等连接。
  • 移动电话和免提耳机之间的无线连接
  • 在狭小的空间里，在需要很少带宽的PC之间进行无线联网
  • 以无线方式将身体传感器连接到手机或专用医疗设备上

WPAN 标准

  • IrDA (Infrared Data Association)：IrDA是一个由行业赞助的组织，为红外链接中使用的硬件和软件制定国际标准。
    • IrDA有一套协议，定义了通过红外链路进行短距离数据交换的物理通信规范。
  • Bluetooth
  • IEEE 802.15

Bluetooth

  • 蓝牙是一种工业规格
  • 提供 2.4 G Hz 频段的通用无线电接口，使电子设备能够通过短距离（10 - 100 m）自组织网络进行无线连接和通信
  • 计算机和外围设备、手持设备、PDA、手机、耳机、遥控器、无线键盘等互连。

蓝牙特征

  • 使用未经许可的ISM频段
  • 低成本：成本比无线局域网低
  • 使用FHSS + TDD + TDMA进行传输
  • 通过 piconet 和 scatternet 提供网络，用SCO和ACL链接支持语音和数据

传输

跳频+时分双工

  • 蓝牙使用2.4GHz ISM频段进行通信。
  • 蓝牙使用**跳频（FH）**来抑制干扰
    • 该频段被分为 79 个频道，每个频道1MHz。
    • 每个通道都被划分为时隙，每个时隙625μs：每个时隙对应不同的频率
    • 载体无线电以伪随机的方式从一个频道跳到另一个频道
      • 随机方式是由FH序列决定的
      • 跳跃率1600跳/秒（=1跳/0.625ms）
    • 蓝牙使用时分双工（TDD）进行发送方和接收方之间的通信：相邻的时隙被分配给通信。
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Networking: Piconet

设备以特别的方式形成一个微微网

  • 1 master + 1~7 active slaves
  • 同一piconet中的所有设备共享一个通道，该通道使用独特的FH模式
  • 主站决定FH模式
  • 从机必须同步到FH

另有两种类型（parked 和 Standby）

  • parked 的设备不会主动加入到 piconet 中，也就是说，它们没有连接，但被知道并可以被重新激活。
  • 如果一个 parked 的设备想进行通信，并且已经有7个活动的从属设备，一个从属设备必须切换到停放模式
  • Standby 设备不加入 piconet 中
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Form a Piconet

  • 在形成一个小网之前，所有设备都处于待机「Standby」
  • 第一台设备启动piconet并成为主站。
  • 主站将其设备ID和时钟发送给其他人
    • 设备ID（48位，全球唯一）决定了FH模式
    • 时钟决定了FH模式中的相位
  • 一个设备需要将内部时钟调整到主站的时钟，以便作为一个从站加入到piconet中。
    • 所有活动设备都被分配一个3位活动成员地址(AMA)
    • 所有停放「parked」的设备都使用一个8位停放的成员地址（PMA）
    • standby devices have no addresses
  • Master 和 slave 通过交替发送消息进行通信
  • TDMA用于支持 多个从机 与主机在picone内通信。
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Networking: Scatternet

多个微微网「piconets」形成一个散射网「scatternet」

  • 如果微微网彼此靠近，则它们具有重叠区域
  • 一些设备可能同时扮演双重角色
    • 一个设备可以是一个piconet的主站，也可以是另一个piconet的从站（M/S）。
    • 或者可以是两个微微网 (S/S) 中的从站
    • 不能成为两个小网的主站
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Communication

  • 每个piconet使用独特的FH序列
  • 一个S/S设备可以同步到不同的FH序列中，以参与不同的piconets。
  • 一个M/S设备可以暂停其当前的piconet（无流量）并同步到另一个piconet上

语音和数据的 SCO和ACL

「SCO and ACL for Voice and Data」

  • Polling-based TDD transmission: 主机轮询从机，从机在相邻插槽中回复
  • Synchronous Connection Oriented (SCO) link for voice: 周期性地使用对称的两个连续的单一槽位
  • Asynchronous Connection-less (ACL) link for data: 使用 1/3/5 - 可变数据包大小的时隙，非对称 BW S1
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Bluetooth Protocol Stack

...

IEEE 802.15

「IEEE 802.15 Standard Series」

802.15 标准由 IEEE 802.15 WPAN 工作组 (1999) 提出

  • 制定PANs或短距离无线网络的标准
  • 有与蓝牙类似的目标：移动计算设备的无线联网
  • 同时处理其他问题，例如，网络内的共存性和互操作性
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