短距离知识点总结

物联网系统从结构上分为四层：感知层、传输层、支撑层、应用层。（P6）无线通信包括移动通信网络、宽带无线接入、射频与微波通信。（P12，了解）无线广域网（IEEE802.20）、无线城域网（IEEE802.16WiMAX）、无线局域网（IEEE802.11Wi-Fi）、个域网（IEEE802.15蓝牙、ZigBee、UWB）(P17)标准系列工作频段传输速率覆盖距离网络应用主要特性及应用802.20x3.5GHz以下16Gbps/40Mbps1~15kmWWAN802.16x2~11/11~66GHz70Gbps1~50kmWMAN802.11x2.4/5GHz1~54Gbps/600Gbps100mWLAN802.15x2.4GHz/3.1~10.6GHz0.25/1~55/110Gbps10~75m/10mWPAN按数据传输速率分，短距离无线通信技术一般分为高速短距离无线通信技术和低速短距离无线通信技术两类，高速短距离无线通信最高数据速率大于100Mbps，通信距离小于10m，典型技术有高速超宽带（UWB）等；低速短距离无线通信速率小于1Mbps，通信距离小于100m，典型技术有ZigBee、Bluetooth等。（P28）蓝牙4.0实际上是个三位一体的蓝牙技术，它将三种规格合而为一，分别是传统蓝牙、低功耗蓝牙和高速蓝牙技术；蓝牙4.0的标志性特色是2009年底宣布的低功耗蓝牙无线技术规范；其最重要的特征是低功耗、极低的运行和待机功耗可以使一粒纽扣电池连续工作数年之久；其可用于计步器、心律监视器、智能仪表、传感器物联网等众多领域；其依旧向下兼容，包含经典蓝牙技术规范和最高速度24Mbps的蓝牙高速技术规范。（P45）蓝牙的技术特点：（简答）全球范围适用；②可同时传输语音和数据；③可以建立临时性的对等连接（AdhocConnection）；④具有很好的抗干扰能力；⑤具有很小的体积，以便集成到各种设备中；⑥微小的功耗；⑦开放的接口标准；⑧低成本，使得设备在集成了蓝牙技术之后只需要增加很少的费用。（P45）蓝牙的基本拓扑结构是：微微网（P46）蓝牙的关键特性是：健壮性、低复杂性、低功耗和低成本。（P47）蓝牙系统由无线部分、链路控制部分、链路管理支持部分和主终端接口组成。（P48）蓝牙核心协议：基带协议（Baseband）；音频（Audio）；连接管理协议（LMP）；逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）；服务发现协议（SDP）；（P50）蓝牙支持点对点和点对多点通信；蓝牙最基本的网络组成是微微网；微微网实际上是一种个人局域网；微微网由主设备单元和从设备单元构成；一个微微网中有八个设备单元，其中一般只有一个主设备单元，从设备单元目前最多可以有七个。（P58）蓝牙有四个通用的协议子集：通用接入协议子集、串口协议子集、服务发现应用协议子集、通用对象交换协议子集。（P62）蓝牙无线技术的应用大体上可以划分为替代线缆、因特网桥和临时组网3个领域。（P67）ZigBee（IEEE802.15.4标准）技术的特点：低功耗；低成本；数据传输速率低；短时延；有效范围小；大容量；安全性高；免执照频段且工作频段灵活。（P75）ZigBee的应用目标是：PC外设（键盘、鼠标、游戏控制杆）、消费类电子设备（TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置）、室内智能控制（照明控制、空调控制、煤气计量控制及火灾报警等）、玩具（电子宠物）、医护（监视器和传感器）、工业控制（监视器、传感器和自动控制设备）等。（P76）ZigBee与蓝牙主要特性对照表：（P77）ZigBee协议栈由高层应用规范、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成；网络层以上的协议由ZigBee联盟负责，IEEE则制定了物理层和链路层标准。（P77）ZigBee定义了三种角色：网络协调器、路由器、末端装置。（P80）ZigBee有三种网络拓扑，即星形、树形和网状网络；星形网络中，所有节点只能与协调器进行通信，而他们之间的通信是禁止的；树形网络中，终端节点只能与它的父节点通信，路由节点可与它的父节点和子节点通信；网状网络中，全功能节点之间是可以互相通信的。（P81）安全层并非单独的协议，ZigBee为其提供了一套基于128位AES算法的安全类和软件，并集成了IEEE802.15.4标准的安全元素。（P82）无线传感器节点由ZigBee通信传输模块、检测电路和内部定时器等几部分组成。（P91）WLAN（802.11）的优点：①安装便捷；②使用灵活；③经济节约；④易于扩展；⑤安全性。（P103）WLAN拓扑网络结构类型：点对点模式/对等模式；基础架构模式；多AP模式；无线网桥模式；无线中继器模式；APClient客户端模式；Mesh结构。（104）IEEE802.11使用的MAC技术为载波探听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）．（109）CSMA/CA协议的基本规则：（P111）当站点需要发送报文时，首先要探测介质是否繁忙。如果探测结果为繁忙则等待变为空闲后再次等待１Fs时长进行下一步处理；否则直接等待１Fs后进行下一步处理。当站点等待１Fs后，如果上次发送时探测的结果为空闲则立即发送；否则需要随机回退进入下一步处理。如果随机回退定时器当前处于暂停，则重新启动该定时器并等待超时；否则回退定时器设置为一个随机值并等待其超时。如果在定时器运行期间介质再次由空闲变成繁忙则暂停该定时器，并重新从第一步开始处理；否则定时器到期后进入下一步处理。开始发送报文。如果发送失败即没有收到ACK，则重新从第一步开始处理。Wi-Fi联盟提出了WPA以及WPA2上网WLAN网络安全商业标准。（P112）WEP主要由于以下４个问题导致淘汰，现在主要使用ＷＰＡ２／ＡＥＳ：（１）加密流的重用；（２）脆弱的一致性；（３）认证机制简单；（４）无秘钥管理。（P113）802.11使用的是MAC地址。WLAN与Bluetooth、3G的对比.（P120）红外通信是利用900nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道；常用的红外调试方法有两种：通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制（PPM）。（P126）红外通信在技术上的主要特点：（简答或设计）（P127）通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发；主要是用来取代点对点的线缆连接；新的通信标准兼容早期的通信标准；小角度（30°以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强；传输速率较高，4Mbps速率的FIR技术已被广泛使用，16Mbps速率的VFIR技术已经发布；不透光材料的阻碍性，可分隔性，限定物理使用性，方便集群使用；无频道资源占用性，安全性高；优秀的互换性，通用性；无有害辐射，绿色产品特征。IrDA推出了最高通信速率达16Mbps的协议，简称为VFIR（特速红外协议）；IrDA标准包括3个强制性规范：物理层IrPHY、连接建立协议层IrLAP以及连接管理协议层IrLMP。（P129）NFC的技术特点：（P187）NFC是一种提供轻松、安全、迅速通信的无线连接技术，其传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至十几米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点；NFC与现有的非接触智能卡技术兼容，目前已经成为越来越多主要厂商支持的正式标准NFC还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式。加上其距离非常近、射频范围小的特点，其通信更加安全。RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上，而NFC则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。NFC还有优于红外和蓝牙传输方式的地方。NFC、红外和蓝牙之间的区别：（P187区别表格）外通信要求设备在30°以内且不能移动，而作为一种面向消费者的交易机制，NFC比红外更快、更可靠而且简单的多。与蓝牙相比，NFC面向近距离交易，适用于交换财务信息或敏感的个人信息等重要数据；蓝牙能够弥补NFC通信距离不足的缺点，适用于较长距离数据通信。因此，NFC和蓝牙互为补充，共同存在。事实上，快捷轻型的NFC协议可以用于引导两台设备之间的蓝牙配对过程，促进了蓝牙的使用。典型应用是：建立蓝牙连接、交换手机名片等。NFC技术的工作原理：在一对一的通信中，根据设备在建立连接中的角色，把主动发起连接的一方称为发起设备，另一方称为目标设备。发起和目标设备都支持主动和被动两种通信模式。（P188）（选择TP189）NFC技术符合ECMA340与ETSITS102190V1.1.1以及ISO/IEC18092标准。标准规定NFC技术支持三种不同的应用模式：卡模式、读写模式、NFC模式。基于NFC技术的业务支持3中工作模式：卡模拟模式、点对点模式、读卡器模式。（P192）美国联邦通信委员会（FCC）规定UWB为任何相对带宽（信号带宽与中心频率之比）大于20%或-10dB绝对带宽大于500MHz，并满足FCC功率谱密度限制要求的信号。（P203）（简答）UWB的技术特点：（P204）传输速率高，空间容量大；适合短距离通信；具有良好的共存性和保密性；多径分辨能力强，定位精度高；体积小，功耗低；系统结构的实现比较简单；UWB接收机的三项关键技术：定时同步、信道估计、接收机结构（P212）①、传播特征：60GHz电磁波属于毫米波范畴，其传播特征和10GHz以下的无线信号有明显区别，主要在以下几个方面：（1）路径消耗极大。电磁波的传播损耗随波长成二次方变化。因此同样传输距离下，60GHz电磁波比2.4GHz要多出28dB的路径损耗；（2）氧气吸收损耗高。（3）绕射能力差，穿透性差；、60GHz无线通信技术特点：（1）定向发射和接收（2）多跳中继（3）空间复用（4）单载波调制与OFDM（P227）60GHz无线通信的优点：①抗干扰能力强和安全性高②带宽大、传输速率高③具有国际通用性和允许可特性。（P229）Adhoc来源于拉丁语，是“特别地、专门地为某一即将发生的特定目标、事件或局势而不为其他的”的意思。译为“自组网”或“多跳网络”（P248）Adhoc网络成立于1991年5月的IEEE802.11委员会在制定IEEE802.11协议标准（WLAN）时，将