IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用
2002年,IEEE 802.15工作組成立, 專門從事WPAN標(biāo)準(zhǔn)化工作。它的任務(wù)是開發(fā)一套適用于短程無線通信的標(biāo)準(zhǔn),通常我們稱之為無線個(gè)人局域網(wǎng)(WPANs)。目前,IEEE 802.15 WPAN共擁有4個(gè)工作組：
藍(lán)牙WPAN工作組 藍(lán)牙是無線個(gè)人局域網(wǎng)的先驅(qū)。在初始階段,IEEE并沒有制定藍(lán)牙相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),所以經(jīng)過一段快速發(fā)展時(shí)期后,藍(lán)牙很快就有了產(chǎn)品兼容性的問題。現(xiàn)在,IEEE決定制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來開發(fā)能夠相互兼容的藍(lán)牙芯片、網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)品。
圖2 802.15.4的MAC層數(shù)據(jù)幀
共存組 為所有工作在2.4GHz頻帶上的無線應(yīng)用建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
高數(shù)據(jù)率 WPAN工作組 其802.15.3標(biāo)準(zhǔn)適用于高質(zhì)量要求的多媒體應(yīng)用領(lǐng)域。
802.15.4工作組 為了滿足低功耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)要求,IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)在2000年12月份正式批準(zhǔn)并成立了802.15.4工作組,任務(wù)就是開發(fā)一個(gè)低數(shù)據(jù)率的WPAN(LR-WPAN)標(biāo)準(zhǔn)。它具有復(fù)雜度低、成本極少、功耗很小的特點(diǎn),能在低成本設(shè)備(固定、便攜或可移動(dòng)的)之間進(jìn)行低數(shù)據(jù)率的傳輸。表1中概括了一些802.15.4的特點(diǎn)。
目前該標(biāo)準(zhǔn)仍處于不斷改善和修訂階段,預(yù)計(jì)于2003年初推出正式標(biāo)準(zhǔn)。802.15.4無線發(fā)射/接收機(jī)及網(wǎng)絡(luò)被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell這些國際通信與工業(yè)控制界巨頭們極力推崇。
IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)及其技術(shù)特點(diǎn)
IEEE 802.15.4 滿足國際標(biāo)準(zhǔn)組織 (ISO)開放系統(tǒng)互連(OSI)參考模式。它包括物理層、介質(zhì)訪問層、網(wǎng)絡(luò)層和高層。圖1是對這些層的描述。
物理層
IEEE 802.15.4 提供兩種物理層的選擇(868/915 MHz和2.4GHz),物理層與MAC層的協(xié)作擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范疇。這兩種物理層都采用直接序列擴(kuò)頻(DSSS)技術(shù),降低數(shù)字集成電路的成本,并且都使用相同的包結(jié)構(gòu),以便低作業(yè)周期、低功耗地運(yùn)作。2.4G物理層的數(shù)據(jù)傳輸率為250kb/s,868/915MHz物理層的數(shù)據(jù)傳輸率分別是20 kbps、40kbps。
2.4GHz物理層的較高速率主要?dú)w因于一個(gè)較好的調(diào)制方案：基于DSSS方法(16個(gè)狀態(tài))的準(zhǔn)正交調(diào)制技術(shù)。來自PPDU的二進(jìn)制數(shù)據(jù)被依次(按字節(jié)從低到高)組成4位二進(jìn)制數(shù)據(jù)符號,每種數(shù)據(jù)符號(對應(yīng)16狀態(tài)組中的一組)被映射成32位偽噪音CHIP,以便傳輸。然后這個(gè)連續(xù)的偽噪音CHIP序列被調(diào)制(采用最小移位鍵控方式MSK)到載波上,即采用半正弦脈沖波形的偏移四相移相鍵控(O_QPSK)調(diào)制方式。
868/915MHZ物理層使用簡單DSSS方法,每個(gè)PPDU數(shù)據(jù)傳輸位被最大長為15的CHIP序列(m-序列)所擴(kuò)展。即被多組+1,-1構(gòu)成的 m-序列編碼,然后使用二進(jìn)制相移鍵控技術(shù)調(diào)制這個(gè)擴(kuò)展的位元序列。不同的數(shù)據(jù)傳輸率適用于不同的場合。舉例如下,868/915MHz物理層的低速率換取了較好的靈敏度(-85dbm/2.4G,-92dbm/868,915MHz)和較大的覆蓋面積,從而減少了覆蓋給定物理區(qū)域所需的節(jié)點(diǎn)數(shù)。2.4G物理層的較高速率適用于
