IEEE802.15.4标准及其应用
2002年,IEEE 802.15工作组成立, 专门从事WPAN标准化工作。它的任务是开发一套适用于短程无线通信的标准,通常我们称之为无线个人局域网(WPANs)。目前,IEEE 802.15 WPAN共拥有4个工作组：
蓝牙WPAN工作组 蓝牙是无线个人局域网的先驱。在初始阶段,IEEE并没有制定蓝牙相关的标准,所以经过一段快速发展时期后,蓝牙很快就有了产品兼容性的问题。现在,IEEE决定制定行业标准来开发能够相互兼容的蓝牙芯片、网络和产品。
图2 802.15.4的MAC层数据帧
共存组 为所有工作在2.4GHz频带上的无线应用建立一个标准。
高数据率 WPAN工作组 其802.15.3标准适用于高质量要求的多媒体应用领域。
802.15.4工作组 为了满足低功耗、低成本的无线网络要求,IEEE标准委员会在2000年12月份正式批准并成立了802.15.4工作组,任务就是开发一个低数据率的WPAN(LR-WPAN)标准。它具有复杂度低、成本极少、功耗很小的特点,能在低成本设备(固定、便携或可移动的)之间进行低数据率的传输。表1中概括了一些802.15.4的特点。
目前该标准仍处于不断改善和修订阶段,预计于2003年初推出正式标准。802.15.4无线发射/接收机及网络被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell这些国际通信与工业控制界巨头们极力推崇。
IEEE 802.15.4 标准及其技术特点
IEEE 802.15.4 满足国际标准组织 (ISO)开放系统互连(OSI)参考模式。它包括物理层、介质访问层、网络层和高层。图1是对这些层的描述。
物理层
IEEE 802.15.4 提供两种物理层的选择(868/915 MHz和2.4GHz),物理层与MAC层的协作扩大了网络应用的范畴。这两种物理层都采用直接序列扩频(DSSS)技术,降低数字集成电路的成本,并且都使用相同的包结构,以便低作业周期、低功耗地运作。2.4G物理层的数据传输率为250kb/s,868/915MHz物理层的数据传输率分别是20 kbps、40kbps。
2.4GHz物理层的较高速率主要归因于一个较好的调制方案：基于DSSS方法(16个状态)的准正交调制技术。来自PPDU的二进制数据被依次(按字节从低到高)组成4位二进制数据符号,每种数据符号(对应16状态组中的一组)被映射成32位伪噪音CHIP,以便传输。然后这个连续的伪噪音CHIP序列被调制(采用最小移位键控方式MSK)到载波上,即采用半正弦脉冲波形的偏移四相移相键控(O_QPSK)调制方式。
868/915MHZ物理层使用简单DSSS方法,每个PPDU数据传输位被最大长为15的CHIP序列(m-序列)所扩展。即被多组+1,-1构成的 m-序列编码,然后使用二进制相移键控技术调制这个扩展的位元序列。不同的数据传输率适用于不同的场合。举例如下,868/915MHz物理层的低速率换取了较好的灵敏度(-85dbm/2.4G,-92dbm/868,915MHz)和较大的覆盖面积,从而减少了覆盖给定物理区域所需的节点数。2.4G物理层的较高速率适用于
