4.2.1 ZigBee
　　1．ZigBee的來源與優(yōu)勢
　　ZigBee技術(shù)的名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式,。
　　ZigBee是基于IEEE 802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的。 802.15.4僅僅定義了物理層和MAC層,，并不足以保證不同的設(shè)備之間可以對(duì)話,，于是便有了ZigBee。
　　2002年11月,，ZigBee 聯(lián)盟成立,。
　　2005年3月,ZigBee V1.0誕生。傳輸速率最高為250kbit/s,。具有超低功率損耗,，以提供設(shè)備控制信道為目標(biāo)。
　　2006年,推出ZigBee 2006,比較完善,。
　　2007年底,，ZigBee PRO推出。
　　ZigBee技術(shù)具有以下優(yōu)勢：短距離無線通信技術(shù)一覽　?。?）低功耗
　　ZigBee主要通過降低傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,、降低收發(fā)信機(jī)的忙閑比及數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率、降低幀開銷以及實(shí)行嚴(yán)格的功率管理機(jī)制來降低設(shè)備的功耗,。 ZigBee的功率一般只相當(dāng)于藍(lán)牙的1%,，所以電池壽命可長達(dá)數(shù)月到數(shù)年?！?br>　　據(jù)稱,，在低耗電待機(jī)模式下,2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6～24個(gè)月，甚至更長,。藍(lán)牙能工作數(shù)周,、WiFi可工作數(shù)小時(shí)。
　?。?）工作可靠
　　ZigBee采用了載波偵聽多址/沖突避免（CSMA/CA）的信道接入方式和完全握手協(xié)議,。MAC層采用了回復(fù)確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，提高了可靠性。
　?。?）成本低
　　通過大幅簡化協(xié)議(不到藍(lán)牙的1/10) ,降低了對(duì)通信控制器的要求,，主機(jī)芯片成本低，其他終端成本低,。應(yīng)用于主機(jī)端的芯片成本約為2.5美元,，同比藍(lán)牙產(chǎn)品的4~6美元有一定優(yōu)勢。
　?。?）網(wǎng)絡(luò)容量大
　　ZigBee可采用星狀,、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn),；同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理,最多可組成65000 個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng),。
　　（5）有效范圍大
　　設(shè)備之間通信范圍是40~135m,，可多級(jí)拓展至上千米,。
　　（6）時(shí)延短
　　ZigBee的響應(yīng)速度較快,，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms ,節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms ,進(jìn)一步節(jié)省了電能,。相比較,，藍(lán)牙需要3～10s,、WiFi需要3s。
　?。?）優(yōu)良的拓?fù)淠芰?br>　　ZigBee具有組成星,、網(wǎng)和簇樹網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能力。還具有無線網(wǎng)絡(luò)自愈能力,。
　?。?）安全性較好
　　ZigBee提供了三級(jí)安全模式，包括無安全設(shè)定,、使用接入控制清單(ACL) 防止非法獲取數(shù)據(jù)以及高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES 128) 的對(duì)稱密碼,以靈活確定其安全屬性,。
　　（9）工作頻段靈活
　　使用的頻段分別為2.4GHz,、868MHz（歐洲）及915MHz（美國）,，均為免執(zhí)照頻段。
　　2．ZigBee的協(xié)議架構(gòu)
　?。?）ZigBee的網(wǎng)絡(luò)組成和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br>　　利用ZigBee技術(shù)組成的無線個(gè)人局域網(wǎng)（WPAN）是一種低速率的無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（LR-WPAN）,。
　　LR-WPAN網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉,，具有有限的功率和靈活的吞吐量,。
　　在一個(gè)LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中，可同時(shí)存在兩種不同類型的設(shè)備:
　　全功能設(shè)備（Full Functional Device，F(xiàn)FD）
　　精簡功能設(shè)備（Reduced Function Device,，RFD）,。
　　全功能設(shè)備FFD通常有3種狀態(tài)：
　　①作為一個(gè)主協(xié)調(diào)器,；
　?、谧鳛橐粋€(gè)協(xié)調(diào)器；
　?、圩鳛橐粋€(gè)終端設(shè)備,。
　　一個(gè)FFD可以同時(shí)和多個(gè)RFD或多個(gè)其他的FFD通信，而RFD只能和一個(gè)FFD進(jìn)行通信,。
　　RFD的應(yīng)用非常簡單,，容易實(shí)現(xiàn)，且RFD僅需要使用較小的資源和存儲(chǔ)空間,，這樣就可非常容易地組建一個(gè)低成本,、低功耗的無線通信網(wǎng)絡(luò)。

　　ZigBee3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，包括星形,、網(wǎng)狀形和簇樹形結(jié)構(gòu)。
　　星形結(jié)構(gòu)中,，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器來控制,，星形網(wǎng)絡(luò)是一種常用且適用于長期運(yùn)行使用操作的

　　在網(wǎng)狀形和簇樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)以及選擇關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)參數(shù),。
　　網(wǎng)狀形網(wǎng)絡(luò)是一種高可靠性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),；
　　簇樹形網(wǎng)絡(luò)是星形和網(wǎng)狀形的混合型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，結(jié)合了上述兩種拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn),。
　　可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要來選擇合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),。

　　（2）ZigBee的協(xié)議架構(gòu)
　　ZigBee的協(xié)議架構(gòu)采用了IEEE 802.15.4制定的物理層和MAC層作為ZigBee技術(shù)的物理層和MAC層,。在此基礎(chǔ)上又繼續(xù)定義了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,。在應(yīng)用層又規(guī)范了應(yīng)用支持子層APS和ZigBee設(shè)備對(duì)象ZDO。　?。?）IEEE 802.15.4協(xié)議
　　IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了ZigBee物理層和MAC子層,，符合開放系統(tǒng)互聯(lián)模型（OSI）。
　　1）物理層
　　IEEE 802.15.4的物理層提供兩類服務(wù)：物理層數(shù)據(jù)服務(wù)和物理層管理服務(wù),。物理層數(shù)據(jù)服務(wù)從無線信道上收發(fā)數(shù)據(jù),；物理層管理服務(wù)維護(hù)一個(gè)由物理層相關(guān)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫；
　　物理層功能包括：
　　無線收發(fā)信機(jī)的開啟和關(guān)閉（激活和休眠射頻收發(fā)器）,；
　　信道能量檢測（ED）,；
　　檢測接收數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示（LQI）；
　　空閑信道評(píng)估（CCA）；
　　通過物理媒體收發(fā)數(shù)據(jù)包,。　　IEEE 802.15.4定義了兩種不同工作頻段的物理層：868/915MHz和2450MHz,。2.4GHz頻段中的16個(gè)非重疊信道允許16個(gè)PAN同時(shí)工作。　　各個(gè)國家和地區(qū)ZigBee頻率工作范圍和數(shù)據(jù)速率

　　由于各個(gè)國家和地區(qū)采用的工作頻率范圍不同,，為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率,，IEEE 802.15.4對(duì)于不同的頻率范圍，規(guī)定了不同的調(diào)制方式,。內(nèi)容如下表所示,。
　　2.4GHz頻段中，使用直接序列擴(kuò)頻,，每16bit,、32bit的碼片映射為4bit的數(shù)據(jù)符號(hào)。碼片數(shù)據(jù)流用偏移QPSK調(diào)制方式以2Mchip/s的傳輸速率調(diào)制到載波上,。該碼片速率轉(zhuǎn)化為244kbit/s的原始數(shù)據(jù)速率,。

　　2）MAC層
　　提供MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)和MAC層管理服務(wù)，其功能包括：
　　CSMA/CA進(jìn)行信道訪問控制,；
　　信標(biāo)幀發(fā)送,；
　　同步服務(wù)；
　　提供MAC層可靠傳輸機(jī)制,。
　　IEEE802.15.4所定義的MAC子層具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo),、與信標(biāo)同步、支持PAN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)與取消關(guān)聯(lián),、為設(shè)備的安全性提供支持,、信道接入方式采用CSMA／CA機(jī)制,、在兩個(gè)MAC實(shí)體之間提供數(shù)據(jù)可靠傳輸,、支持安全機(jī)制、處理和維護(hù)保護(hù)時(shí)隙GTS等功能,。
　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建立和維護(hù),。協(xié)調(diào)器首先需要為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)選擇空閑信道，之后產(chǎn)生信標(biāo)幀并定期發(fā)送,，同時(shí)處理其他設(shè)備的關(guān)聯(lián)或取消關(guān)聯(lián)請(qǐng)求,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?br>　　對(duì)于普通的設(shè)備，在啟動(dòng)后,，需要通過掃描尋求網(wǎng)絡(luò),，通過向網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器注冊身份以及身份驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)，并與協(xié)調(diào)器同步,、數(shù)據(jù)交換,。當(dāng)設(shè)備需要離開一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就使用取消關(guān)聯(lián)操作。
　　MAC層提供了兩種服務(wù)：MAC層數(shù)據(jù)服務(wù),；MAC層管理服務(wù),。管理服務(wù)主要體現(xiàn)在：PAN的建立與維護(hù)、關(guān)聯(lián)請(qǐng)求與取消,、與協(xié)調(diào)器的同步,、數(shù)據(jù)的間接傳輸、GTS的分配與管理等,。
　?。?）ZigBee的上層協(xié)議
　　應(yīng)用層包括3個(gè)組成部分：
　　應(yīng)用支持子層（APS）——
　　包含數(shù)據(jù)實(shí)體APSDE和管理實(shí)體APSME。
　　APSDE為網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用實(shí)體間提供數(shù)據(jù)通信,；
　　APSME負(fù)責(zé)應(yīng)用層的安全服務(wù),、綁定設(shè)備并維護(hù)應(yīng)用層信息庫。
　　應(yīng)用框架——
　　廠家最多可定義240個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用對(duì)象,；
　　ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO）——
　　負(fù)責(zé)初始化應(yīng)用支持子層APS,、網(wǎng)絡(luò)層和安全服務(wù)、設(shè)備和業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn),、安全管理,、綁定管理等功能。
　　網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)加入或離開網(wǎng)絡(luò),、接收或拋棄其他節(jié)點(diǎn),、路由查找及傳送數(shù)據(jù)等功能。
　　ZigBee中定義了3種密鑰實(shí)現(xiàn)安全：網(wǎng)絡(luò)密鑰用在數(shù)據(jù)鏈路層,、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層中,。設(shè)備制造時(shí)安裝或在密鑰傳輸傳輸中得到；鏈路密鑰是兩個(gè)端設(shè)備通信時(shí)共享的密鑰,，由主密鑰建立或設(shè)備制造時(shí)安裝,，應(yīng)用在應(yīng)用層。主密鑰是在信任中心設(shè)置或制造時(shí)安裝,，應(yīng)用在應(yīng)用層,。
　　3．ZigBee技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
　　（1）家庭自動(dòng)化　　家庭內(nèi)部地理范圍小,，非常適合ZigBee技術(shù)對(duì)其進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),。通過對(duì)電燈、窗簾,、空調(diào),、電視等裝載ZigBee模塊，用戶可以在家中或者通過家庭網(wǎng)關(guān)與電信網(wǎng)結(jié)合遠(yuǎn)程對(duì)其進(jìn)行無線控制,，比如在家中打開電視,，燈光自動(dòng)減弱,；電話鈴響起或拿起話機(jī)準(zhǔn)備打電話時(shí)，電視機(jī)自動(dòng)靜音等,。再比如通過手機(jī)或互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)了解家中的狀況,，在下班前遠(yuǎn)程控制家中的空調(diào)調(diào)節(jié)室溫到設(shè)定溫度，熱水器打開燒好水,，電飯煲開始煮飯,。總之,，可以把人們從日?，嵤轮薪夥懦鰜恚瑢?shí)現(xiàn)智能化家居,?！　。?）無線定位　　無線定位應(yīng)用于煤炭行業(yè),，可用于礦井人員定位,。可以隨時(shí)了解礦工的工作位置,，并通過連接礦工隨身裝置的傳感器,，實(shí)時(shí)上報(bào)該區(qū)域的瓦斯?jié)舛茸兓认嚓P(guān)信息。　　在醫(yī)療看護(hù)行業(yè),，可用于醫(yī)院被看護(hù)對(duì)象定位,。可以隨時(shí)了解被看護(hù)對(duì)象活動(dòng)區(qū)域或貴重醫(yī)療設(shè)備的放置場所,。被看護(hù)對(duì)象也可以通過隨身裝置,，向醫(yī)護(hù)人員發(fā)出求救信號(hào)。　　在消防行業(yè),，可用于消防人員定位,。可以動(dòng)態(tài)掌握火災(zāi)現(xiàn)場消防員的活動(dòng)區(qū)域,，為現(xiàn)場指揮提供有效資料,。消防員可通過隨身裝置傳感器，向指揮車上報(bào)活動(dòng)區(qū)域內(nèi)有害氣體濃度及自身狀況,。
　　在北京地鐵4號(hào)線大興線隧道工程項(xiàng)目中就采用了基于ZigBee技術(shù)的無線定位系統(tǒng)。負(fù)責(zé)工地人員位置定位,、安全監(jiān)控,、地表位移檢測、地表沉降檢測等功能,，為工程和人員提供安全保障,。
　　一般無線定位系統(tǒng)由3部分組成——
　　移動(dòng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)：裝有ZigBee模塊,，是既有身份識(shí)別又有感測功能的移動(dòng)裝備。
　　ZigBee無線定位節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)：定位網(wǎng)絡(luò)中的參考節(jié)點(diǎn)接收目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息,，以無線方式或輔助其他方式發(fā)送到中心控制器進(jìn)行處理,。
　　中心控制器：根據(jù)無線信號(hào)強(qiáng)度RSSI和無線信號(hào)質(zhì)量LQI用定位算法對(duì)人員進(jìn)行定位。
　?。?）工業(yè)領(lǐng)域　　通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)收集各種信息,，并將信息回饋到系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，以利于掌握工廠整體信息,。例如火警的感測和通知,，照明系統(tǒng)的感測等。
　　左圖是ZigBee在智能能源中的應(yīng)用,。
　　將ZigBee模塊安裝在家庭中的電表,、水表、天然氣表以及各家用電器上,，通過公共抄表網(wǎng)絡(luò),，能源企業(yè)和家庭用戶之間進(jìn)行雙向通信，及時(shí)掌握用戶的能源使用情況,，并向用戶反饋某些有用信息,，比如提供實(shí)時(shí)價(jià)格信息，指導(dǎo)用戶調(diào)整用電習(xí)慣等,，從而可以有效地管理能源輸送負(fù)荷,。　　ZigBee技術(shù)還可以用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用來準(zhǔn)確,、實(shí)時(shí)的檢測每個(gè)病人的血壓,、體溫和心率等信息。
　　ZigBee技術(shù)用在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中,，利用傳感器可以將土壤濕度,、氮濃度、pH值,、降水量,、氣溫、氣壓和采集信息的地理位置等經(jīng)由ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送到中央控制設(shè)備,，使農(nóng)民能夠及早而準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題,，從而有助于保持農(nóng)作物的產(chǎn)量。
　　ZigBee技術(shù)也可以應(yīng)用于智能交通,，如果沿著街道,、高速公路及其他地方分布式的裝有大量的ZigBee終端設(shè)備，就不會(huì)擔(dān)心迷路,，安裝在汽車?yán)锏脑O(shè)備會(huì)告訴你當(dāng)前位置,，將方便人們的出行,。
　　4.2.2 Bluetooth（802.15.1）
　　1.Bluetooth的來源與特點(diǎn)
　　愛立信、IBM,、Intel,、Nokia和東芝五家公司于1998年5月聯(lián)合成立了Bluetooth（藍(lán)牙）特別興趣小組（Bluetooth Special Interest Group，BSIG）,，并制訂了短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?a藍(lán)牙技術(shù),。1999年7月BSIG推出了藍(lán)牙的第一個(gè)版本。
　　所謂藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù),，實(shí)際上是一種短距離無線電技術(shù),。可以成功地簡化掌上電腦,、筆記本電腦,、移動(dòng)電話等移動(dòng)終端之間的通信。
　　藍(lán)牙技術(shù)利用短距離,、低成本的無線連接替代了電纜連接,，從而為現(xiàn)存的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和小型的外圍設(shè)備提供了統(tǒng)一的連接。　　Bluetooth的主要技術(shù)特點(diǎn)：
　?。?/strong>1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　藍(lán)牙技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的話音,、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用一種靈活的無基站的組網(wǎng)方式使得一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可同時(shí)與其他多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備相連,，在有效通信范圍內(nèi)所有設(shè)備的地位都是平等的,，具有相同的權(quán)限。　　首先提出通信要求的設(shè)備稱為主設(shè)備(master),，被動(dòng)進(jìn)行通信的設(shè)備稱為從設(shè)備(slave),。利用TDMA(時(shí)分多址)，一個(gè)master最多可同時(shí)與7個(gè)slave進(jìn)行通信,。
　　一個(gè)master和一個(gè)以上的slave構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為主從網(wǎng)絡(luò)(piconet,，或稱微微網(wǎng))；
　　若兩個(gè)以上的piconet之間存在著設(shè)備間的通信則構(gòu)成了散射網(wǎng)(scatternet) ,。
　　基于時(shí)分多址原理和設(shè)備的平等性,，任一藍(lán)牙設(shè)備在piconet和scatternet中，既可作master又可作slave,，還可同時(shí)既是master又是slave,，其中所有設(shè)備均可移動(dòng)。每個(gè)微微網(wǎng)都有自己的跳頻序列,，它們之間并不跳頻同步,，這樣就避免了同頻干擾
　　（2）系統(tǒng)組成
　　藍(lán)牙系統(tǒng)一般由天線單元,、鏈路控制（硬件）,、鏈路管理（軟件）和藍(lán)牙軟件（協(xié)議）等4個(gè)功能模塊組成。　　天線部分體積小巧,，屬于微帶天線,。
　　鏈路控制器（LC）的單元包括3個(gè)集成芯片：連接控制器、基帶處理器以及射頻傳輸/接收器,，此外,，還使用了單獨(dú)調(diào)諧元件。鏈路控制器負(fù)責(zé)處理基帶協(xié)議和其他一些低層常規(guī)協(xié)議,，鏈路管理軟件模塊實(shí)現(xiàn)鏈路的建立,、認(rèn)證及鏈路硬件配置等。
　　鏈路管理（LM）提供的服務(wù)有：發(fā)送和接收數(shù)據(jù),、請(qǐng)求名稱,、鏈路地址查詢、建立連接,、鑒權(quán),、鏈路模式協(xié)商和建立、決定幀的類型等,。
　?。?）射頻特性
　　藍(lán)牙設(shè)備的工作頻段選在全球通用的2.4GHz的ISM（工業(yè)、科學(xué),、醫(yī)學(xué)）頻段,。
　　頻道采用23個(gè)或79個(gè)，頻道間隔均為1MHz,。
　　采用時(shí)分雙工方式,。
　　調(diào)制方式采用BT=0.5的GFSK（高斯移頻鍵控），調(diào)制指數(shù)為0.28~0.35.
　　藍(lán)牙的無線發(fā)射機(jī)采用FM調(diào)制方式,，從而能降低設(shè)備的復(fù)雜性,。
　　最大發(fā)射功率分為3個(gè)等級(jí)，100mW（20dBm）,，2.5mW（4dBm）,，1mW（0dBm），藍(lán)牙設(shè)備之間的有效通信距離大約為10～100m,。
　?。?）跳頻技術(shù)
　　跳頻是指在接收或發(fā)送一分組數(shù)據(jù)后，即跳至另一頻點(diǎn),。藍(lán)牙采用更快的跳頻和更小的分組數(shù)據(jù),。單時(shí)隙包，藍(lán)牙調(diào)頻速率為1600跳/秒,。
　?。?）TDMA結(jié)構(gòu)
　　藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mbit/s,，采用數(shù)據(jù)包的形式按時(shí)隙傳送，每時(shí)隙0.625μs,。
　　藍(lán)牙系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)的同步定向聯(lián)接和非實(shí)時(shí)的異步不定向聯(lián)接,，分別為傳送話音等實(shí)時(shí)性強(qiáng)的信息的面向同步連接SCO 鏈路和以數(shù)據(jù)為主的異步無連接ACL 鏈路。
　　藍(lán)牙技術(shù)支持1個(gè)異步數(shù)據(jù)通道,、3個(gè)并發(fā)的同步話音通道或一個(gè)同時(shí)傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音的通道,。每一個(gè)話音通道支持64kbit/s的同步話音，異步通道支持最大速率為721kbit/s,，反向應(yīng)答速率為57.6kbit/s的非對(duì)稱連接,，或者是速率為432.6kbit/s的對(duì)稱連接。
　?。?）軟件的層次結(jié)構(gòu)
　　藍(lán)牙的通信協(xié)議采用層次結(jié)構(gòu),，其程序?qū)懺谝粋€(gè)9mm×9mm的微芯片中。底層為各類應(yīng)用所通用,，高層則視具體應(yīng)用而有所不同,。
　　層次結(jié)構(gòu)使其設(shè)備具有最大的通用性和靈活性。根據(jù)通信協(xié)議,，各種藍(lán)牙設(shè)備無論在任何地方,，都可以通過人工或自動(dòng)查詢來發(fā)現(xiàn)其他藍(lán)牙設(shè)備，從而構(gòu)成主從網(wǎng)和散射網(wǎng),，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)提供的各種功能,，使用起來十分方便。
　?。?）糾錯(cuò)技術(shù)
　　藍(lán)牙系統(tǒng)的糾錯(cuò)機(jī)制分為前向糾錯(cuò)編碼（FEC）和包重發(fā)（ARQ）,，支持1/3率和2/3率FEC編碼。
　　采用FEC編碼方式的目的在于減少數(shù)據(jù)重發(fā)次數(shù),，但在無差錯(cuò)環(huán)境下,，F(xiàn)EC編碼方式會(huì)降低數(shù)據(jù)吞吐量。
　　1／3率僅用3位重復(fù)編碼,，大部分在接收端判決,，既可用于數(shù)據(jù)包頭，也可用于面向同步連接SCO連接的包負(fù)載,。
　　2／3率編碼使用一種縮短的漢明碼,，它既可用于SCO連接的同步包負(fù)載，也可用于異步無連接ACL連接的異步包負(fù)載,。在ACL連接中,，可用ARQ結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，若接收方?jīng)]有響應(yīng),，則發(fā)送端將包重發(fā),。每一負(fù)載包含有CRC，用來檢測誤碼,。
　?。?）編碼安全
　　在全球范圍內(nèi),，藍(lán)牙可應(yīng)用于任意的小范圍通信,，每一藍(lán)牙設(shè)備，都可根據(jù)IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)得到一個(gè)唯一的48位的BD-ADDR（藍(lán)牙設(shè)備地址）,。它是一個(gè)公開的地址碼,，可以通過人工或自動(dòng)進(jìn)行查詢。在BD-ADDR基礎(chǔ)上,，使用一些性能良好的算法可獲得各種保密和安全碼,，從而保證了設(shè)備識(shí)別碼(ID)在全球的唯一性，以及通信過程中設(shè)備的鑒權(quán)和通信的安全保密,。另外,，藍(lán)牙技術(shù)在物理層、鏈路層,、業(yè)務(wù)層3個(gè)層次上提供安全措施,，充分保證通信的保密性。藍(lán)牙規(guī)范公布的主要技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)如表4-3所示,。主要技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)

　　2．Bluetooth協(xié)議體系結(jié)構(gòu)藍(lán)牙協(xié)議棧　　藍(lán)牙的協(xié)議體系分為四層：核心協(xié)議層,、替代電纜協(xié)議層、電話控制協(xié)議層和可選協(xié)議,。
　　核心協(xié)議層包括：基帶,、鏈路管理協(xié)議（LMP）、邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）,；
　　替代電纜協(xié)議層,，包括串口仿真協(xié)議RFCOMM；
　　電話控制協(xié)議層包括二進(jìn)制電話控制規(guī)范TCS和AT指令,；
　　可選協(xié)議包括PPP,、UDP/TCP、對(duì)象交換協(xié)議OBEX,、無線應(yīng)用協(xié)議WAP,、無線應(yīng)用環(huán)境WAE、電子名片,、紅外移動(dòng)通信,。
　　藍(lán)牙核心協(xié)議包括：
　　（1）基帶協(xié)議：為兩個(gè)或多 個(gè)藍(lán)牙單元之間建立物理 射頻連接,。還同步微微網(wǎng) 內(nèi)藍(lán)牙設(shè)備的調(diào)頻頻點(diǎn)和 時(shí)鐘,，該協(xié)議對(duì)所有類型 的包提供不同層次的FEC或CRC校驗(yàn)，還提供加密功能,。
　?。?）鏈路管理協(xié)議（LMP）：管理基帶層內(nèi)主從網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，負(fù)責(zé)兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備之間的鏈路設(shè)置和控制,，包括傳遞驗(yàn)證和加密,，管理鏈路密鑰。
　?。?）邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）：位于基帶協(xié)議之上,，為低層的數(shù)據(jù)服務(wù)，向上層提供面向連接和無連接的數(shù)據(jù)服務(wù),。
　?。?）服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）：使用SDP，可以查詢到設(shè)備和服務(wù)類型,，從而在藍(lán)牙設(shè)備間建立相應(yīng)的連接,。
　　3．Bluetooth的應(yīng)用及產(chǎn)品
　　藍(lán)牙SIG中定義了幾種基本的應(yīng)用模型，主要包括文件傳輸,、Internet網(wǎng)橋,、局域網(wǎng)接入、同步,、三合一電話（three-in-one hone）和終端耳機(jī)等,。
　　在實(shí)際生活中，藍(lán)牙的應(yīng)用也是十分廣泛的,，涉及到居家,、工作,、娛樂等方面。
　　市面上的藍(lán)牙產(chǎn)品主要包括藍(lán)牙耳機(jī),、藍(lán)牙適配器,、車載藍(lán)牙多媒體系統(tǒng)、車載藍(lán)牙電話,、藍(lán)牙鍵盤和鼠標(biāo),、藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)、藍(lán)牙無線條碼掃描槍等,。
　　我們可以利用藍(lán)牙技術(shù)來連接其他的無線設(shè)備,、下載照片、進(jìn)行多人游戲,，甚至可以進(jìn)行自動(dòng)存取款,、訂票。這可以為我們的生活帶來極大的便利,，使得物物聯(lián)網(wǎng)的概念成為現(xiàn)實(shí)。
　　2010年7月,，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）宣布正式采納藍(lán)牙4.0核心規(guī)范,，并啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的認(rèn)證計(jì)劃。
　　藍(lán)牙4.0的標(biāo)志性特色是2009年底宣布的低功耗藍(lán)牙無線技術(shù)規(guī)范,。預(yù)計(jì)支持藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備將于2010年底或2011年初批量上市,。
　　4.2.3 超寬帶 UWB
　　超寬帶技術(shù)產(chǎn)生原因：
　　傳統(tǒng)的無線傳輸技術(shù)一般都是帶寬受限的，系統(tǒng)帶寬通常在20MHz以下,，可用頻譜資源有限和信道的多徑衰落特征是限制傳輸速率的主要瓶頸,。
　　超寬帶特征
　　采用500MHz至幾個(gè)吉赫茲（GHz）的帶寬進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，在10m距離內(nèi)提供高達(dá)100Mbit/s以上,，甚至1Gbit/s的傳輸速率,，同時(shí)與現(xiàn)有窄帶無線系統(tǒng)很好地共存。
　　發(fā)展
　　20世紀(jì)60年代——主要用于軍事目的,，如高功率雷達(dá)和保密通信,。
　　1.超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）定義
　　1989年美國國防部提出“超寬帶”——若一個(gè)信號(hào)在20dB處的絕對(duì)帶寬大于1.5GHz或相對(duì)帶寬大于25%,，則這個(gè)信號(hào)就是超寬帶信號(hào),。
　　2002年2月--FCC批準(zhǔn)將該技術(shù)應(yīng)用于民用系統(tǒng)，并重新定義,，劃分了免授權(quán)使用頻段,。使用了絕對(duì)帶寬和相對(duì)帶寬兩個(gè)指標(biāo)。
　　1）絕對(duì)帶寬（Absolute Bandwidth）
　　絕對(duì)帶寬是指信號(hào)功率譜最大值兩側(cè)某滾降點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上截止頻率與下截止頻率之差,。　　注：實(shí)際應(yīng)用中,，絕對(duì)帶寬有?3dB絕對(duì)帶寬,、?20dB絕對(duì)帶寬等不同選擇。絕對(duì)帶寬的定義（PSD：信號(hào)功率譜密度）　　2）相對(duì)帶寬（Fractional Bandwidth）
　　相對(duì)帶寬是指絕對(duì)帶寬與中心頻率之比,。由于超寬帶系統(tǒng)經(jīng)常采用無正弦載波調(diào)制的窄脈沖信號(hào)承載信息,，中心頻率并非通常意義上的載波頻率，而是上,、下截止頻率的均值 ,。例如，以?10dB絕對(duì)帶寬計(jì)算的相對(duì)帶寬為：　　注：美國聯(lián)邦通訊委員會(huì) FCC規(guī)定UWB信號(hào)為絕對(duì)帶寬大于500MHz或相對(duì)帶寬大于20%的無線電信號(hào),。　　FCC Part15規(guī)定：
　　UWB通信系統(tǒng)可使用的免授權(quán)頻段為3.1～10.6GHz共7.5GHz帶寬,；
　　信號(hào)最高功率譜密度為?41.3dBm/MHz；
　　2.超寬帶的技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用
　　超寬帶的技術(shù)特點(diǎn)：
　?。?）傳輸速率高
　　UWB系統(tǒng)使用高達(dá)500MHz～7.5GHz的帶寬,，根據(jù)香農(nóng)信道容量公式，即使發(fā)射功率很低,，也可以在短距離上實(shí)現(xiàn)高達(dá)幾百兆至1Gbit/s的傳輸速率,。
　　（2）通信距離短
　　高頻信號(hào)衰落更快,，這導(dǎo)致UWB信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的失真,。
　　研究表明:
　　當(dāng)收發(fā)信機(jī)之間距離小于10m時(shí)，UWB系統(tǒng)的信道容量高于傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng);
　　當(dāng)收發(fā)信機(jī)之間距離超過12m時(shí),，UWB系統(tǒng)在信道容量上的優(yōu)勢將不復(fù)存在,。
　　（3）系統(tǒng)共存性好,，通信保密度高
　　極低的功率譜密度（上限僅為?41.3dBm/ MHz ）;
　　噪聲電平低,，與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)有著良好的共存性;
　　具有很強(qiáng)的隱蔽性;
　　（4）定位精度極高,，抗多徑能力強(qiáng)
　　脈沖寬度一般在亞納秒級(jí),；
　　很強(qiáng)的穿透力，高精度測距和定位能力,；
　　抗多徑能力強(qiáng),。
　　（5）體積小,、功耗低位
　　傳統(tǒng)的UWB技術(shù)無需正弦載波,，收發(fā)信機(jī)不需要復(fù)雜的載頻調(diào)制解調(diào)電路和濾波器等。因此,，可以大大降低系統(tǒng)復(fù)雜度,，減小收發(fā)信機(jī)體積和功耗。
　　超寬帶的應(yīng)用范圍：
　　在通信領(lǐng)域應(yīng)用：
　　組建高速局部物聯(lián)網(wǎng),；
　　無線個(gè)域網(wǎng)和家庭無線網(wǎng)絡(luò),；
　　作為各種設(shè)備之間的高速通信接口,。
　　（1）短距離點(diǎn)到點(diǎn)通信
　　各種移動(dòng)設(shè)備之間的高速信息傳輸,，例如PDA,、MP3、可視電話,、3G手機(jī)等設(shè)備之間的短距離點(diǎn)到點(diǎn)通信,，包括多媒體文件傳輸、游戲互動(dòng)等,。
　?。?）設(shè)備間無線連接
　　桌面PC、筆記本電腦,、移動(dòng)設(shè)備與各種外設(shè)之間的無線連接,，例如與打印機(jī)、掃描儀,、存儲(chǔ)設(shè)備等的無線連接,。
　　（3）數(shù)據(jù)傳輸
　　數(shù)字電視,、家庭影院,、DVD機(jī)、投影機(jī),、數(shù)碼相機(jī)、機(jī)頂盒等家用電子設(shè)備之間的可視文件和數(shù)據(jù)流的傳輸,。
　　(4）系統(tǒng)管理
　　結(jié)合UWB高精度的定位能力,，應(yīng)用企業(yè)倉儲(chǔ)管理和智能交通等各類物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，為精準(zhǔn)的存貨追蹤管理,、汽車防撞系統(tǒng),、測速、收費(fèi)系統(tǒng)提供解決方案,。
　　(5）其他應(yīng)用
　　窄脈沖具有很強(qiáng)的穿透各種障礙物,，例如墻壁和地板的能力。UWB技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)隔墻成像,，因此具有比紅外通信更為廣泛的應(yīng)用,，例如在軍事、勘探,、安全等領(lǐng)域,。
　　3.脈沖無線電技術(shù)
　　脈沖無線電（Impulse Radio）：早期超寬帶系統(tǒng)的代名詞，專指采用沖激脈沖（超短脈沖）作為信息載體的非正弦載波無線電技術(shù),。該技術(shù)有別于傳統(tǒng)使用正弦載波的窄帶無線系統(tǒng),，屬于基帶,、無載波通信的范疇。
　?。?）常用脈沖波形
　　功率譜的形狀取決于脈沖信號(hào)的形狀,。因此，典型的UWB脈沖是高斯雙葉脈沖（Gaussian Doublet）,，這種脈沖因?yàn)樯扇菀锥唤?jīng)常使用,。
　　（2）基于脈沖調(diào)制的超寬帶系統(tǒng)
　　UWB系統(tǒng)常用的調(diào)制方式包括——
　　脈位調(diào)制（PPM）—— 通過改變發(fā)射脈沖的時(shí)間間隔或發(fā)射脈沖相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)間的位置來傳遞信息,，它的優(yōu)點(diǎn)就是簡單,，但是需要比較精確的時(shí)間控制。
　　脈幅調(diào)制（PAM）—— 通過改變脈沖幅度的大小來傳遞信息,，它可以改變脈沖幅度的極性,，也可以僅改變脈沖幅度的絕對(duì)值大小。通常的PAM只改變脈沖幅度的絕對(duì)值,，即OOK（On-off Keying）,。
　　二相調(diào)制（BPSK）—— 通過改變脈沖的正負(fù)極性來調(diào)制二元信息。使用二相調(diào)制的一個(gè)原因就是在抗噪性能上它有優(yōu)于PPM的3dB增益,。
　　OOK和PPM共同優(yōu)點(diǎn)：可以通過非相干檢測恢復(fù)信息,；
　　OOK和PPM共同缺點(diǎn)：經(jīng)過這些方式調(diào)制的脈沖信號(hào)將出現(xiàn)線譜。線譜使超寬帶脈沖系統(tǒng)的信號(hào)難于滿足一定的頻譜要求,。平滑線譜的一種方法就是加入偽隨機(jī)碼,，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)多用戶接入。
　　3種典型的超寬帶脈沖無線電系統(tǒng)
　　實(shí)際的多址方式有跳頻FH （Frequency-Hopping）和直擴(kuò)DS兩種,。多址與調(diào)制方式相結(jié)合,，可以得到3種典型的超寬帶脈沖無線電系統(tǒng)，即TH-PPM,、TH-PAM和DS-BPSK,。
　　4.多帶OFDM（MB-OFDM）超寬帶技術(shù)
　　在2002年FCC規(guī)定了UWB通信的頻譜使用范圍和功率限制后，全球各大消費(fèi)電子類公司及其研究人員從傳統(tǒng)窄帶無線通信的角度出發(fā),，提出了有別于基帶窄脈沖形式的帶通載波調(diào)制超寬帶方案 MB-OFDM（MultiBand OFDM）,。
　　2005年3月，歐洲計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)（ECMA）發(fā)布了基于MB-OFDM方案的ECMA-368和ECMA-369標(biāo)準(zhǔn),。上述標(biāo)準(zhǔn)于2007年通過ISO認(rèn)證,，正式成為第一個(gè)UWB的國際標(biāo)準(zhǔn)。
　　ECMA-368協(xié)議規(guī)定了用于高速短距離無線網(wǎng)絡(luò)的UWB系統(tǒng)的物理層與MAC層的特性,，使用頻段為3.1～10.6GHz,，最高速率可以達(dá)到480Mbit/s。
　?。?）幀結(jié)構(gòu)
　　ECMA-368協(xié)議里的幀結(jié)構(gòu)是由物理層匯聚協(xié)議（ PLCP ）前導(dǎo),、PLCP頭和物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ PSDU ）三部分組成的PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ PPDU ）,。PPDU結(jié)構(gòu)圖　　PLCP（Physical Layer Convergence Protocol：物理層匯聚協(xié)議）
　　PSDU（PHY Service Data Unit，物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元）
　　PPDU（PLCP Protocol Data Unit,，PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元）
　　PLCP前導(dǎo)分類及結(jié)構(gòu)
　　PLCP前導(dǎo)的結(jié)構(gòu)分為同步序列和信道估計(jì)序列兩段,。
　　PLCP前導(dǎo)有標(biāo)準(zhǔn)和突發(fā)兩種類型。
　　標(biāo)準(zhǔn)類型前導(dǎo)的同步序列長度為24個(gè)OFDM符號(hào),；
　　突發(fā)類型前導(dǎo)的同步序列長度為12個(gè)OFDM符號(hào);
　　兩種類型的信道估計(jì)序列長度均為6個(gè)OFDM符號(hào),。
　　（2）編碼和調(diào)制
　　PPDU的數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼調(diào)制過程后形成OFDM時(shí)域信號(hào),，再經(jīng)過射頻發(fā)送到信道中,。
　　其中PLCP前導(dǎo)直接是時(shí)域信號(hào)，不用經(jīng)過編碼和調(diào)制直接形成OFDM信號(hào),，PLCP頭與PSDU部分則經(jīng)過下圖所示的過程形成OFDM符號(hào),。　　雙載波調(diào)制（DCM）　　雙載波調(diào)制（DCM）把4個(gè)交織后的比特同時(shí)映射到兩個(gè)16進(jìn)制（16點(diǎn)）的符號(hào)中，接下來把兩個(gè)十六進(jìn)制的符號(hào)映射到間隔50個(gè)子載波的兩個(gè)子載波中,。
　?。?）子帶劃分
　　在物理層上，該協(xié)議將頻譜劃分為14個(gè)帶寬為528MHz的子帶,，這14個(gè)頻帶又分為5組,，其中前4組內(nèi)各含有3個(gè)子帶，第5組內(nèi)含有2個(gè)子帶,。　　實(shí)際方案中,，先期僅采用3.168～4.752GHz的3個(gè)子帶，在每個(gè)子頻帶上,，信息采用128點(diǎn)IFFT/FFT的OFDM調(diào)制,。
　　時(shí)頻碼（Time-Frequency Code，TFC）
　　MB-OFDM 定義了7組時(shí)頻碼,，其中包括4組跳頻與3組定頻模式，跳頻模式可使兩個(gè)未經(jīng)協(xié)調(diào)的微微網(wǎng)（piconet）之間的干擾減小,。為支持4個(gè)微微網(wǎng)同時(shí)工作,，采用跳頻多址技術(shù)，每個(gè)微微網(wǎng)使用特有的時(shí)頻碼TFC,，下表給出7種周期為6個(gè)符號(hào)時(shí)隙的時(shí)頻碼,。　　4.2.4 60GHz
　　1）60GHz技術(shù)產(chǎn)生背景
　　從理論上看，要進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量,，增加帶寬勢在必行,。但是10GHz以下無線頻譜分配擁擠不堪的現(xiàn)狀已完全排除了這種可能，因此,，要實(shí)現(xiàn)超高速無線數(shù)據(jù)傳輸還需開辟新的頻譜資源,。
　　2）各國60GHz頻段
　　北美和韓國開放了57～64GHz,；
　　歐洲和日本開放了59～66GHz；
　　澳大利亞開放了59.4～62.9GHz,；
　　中國目前也開放了59～64GHz的頻段,。
　　可以看出，在各國和地區(qū)開放的頻譜中,，大約有5GHz的重合,。　　1.60GHz通信的技術(shù)特點(diǎn)
　　（1）60GHz信號(hào)傳播特性
　?、?極大的路徑損耗,。同樣傳輸距離，60GHz電磁波比2.4GHz多出28dB的路徑損耗,；
　?、?氧氣吸收損耗高。此處為氧氣吸收峰值帶,，吸收損耗7~15.5dB/km;
　?、?繞射能力差，穿透性差,。波長為5mm,，易受到障礙物的遮擋，物體對(duì)毫米波的衰減增大,，信號(hào)穿透障礙物的能力減弱,。
　　下表對(duì)比了各種材料對(duì)毫米波和低頻電磁波的穿透損耗。此外,，測量顯示PC顯示器之類的金屬物體對(duì)60GHz信號(hào)的衰減在40dB以上,。　　（2）60GHz無線通信技術(shù)特點(diǎn)
　?、?定向發(fā)射和接收——顯著減小信號(hào)多徑時(shí)延擴(kuò)展,；定向發(fā)射意味著干擾區(qū)域的減小，同時(shí)毫米波的高衰減特性也縮短了信號(hào)的干擾距離,，不同鏈路之間的干擾大為降低,。
　　② 多跳中繼——為了擴(kuò)大60GHz網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍并保持足夠高的強(qiáng)健性,，可以借助中繼利用協(xié)同或多跳等方式來進(jìn)行組網(wǎng),。實(shí)驗(yàn)表明4跳60GHz系統(tǒng)已可實(shí)現(xiàn)與WLAN相同的覆蓋范圍，并保持每秒數(shù)吉比特的超高速率,。
　?、?空間復(fù)用——允許多條同頻通信鏈路在同一空間內(nèi)共存，從而有效提升網(wǎng)絡(luò)容量。對(duì)密集場景尤為重要,。
　?、?單載波調(diào)制與OFDM——目前有單載波調(diào)制和OFDM兩大備選技術(shù)?？梢愿鶕?jù)不同的應(yīng)用和場景結(jié)合使用,。
　　2.60GHz標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程
　　（1）WirelessHD
　　2006年10月,，索尼,、松下、三星電子公司等六大供應(yīng)商巨頭,，成立了WirelessHD工作組,，旨在開發(fā)一種無線數(shù)字高清傳輸技術(shù)，讓各種高清設(shè)備如電視,、影碟播放機(jī),、機(jī)頂盒、錄像機(jī),、游戲機(jī)等實(shí)現(xiàn)高清信號(hào)的無線傳輸,。
　　2008年1月，WirelessHD聯(lián)盟宣布完成首個(gè)高清視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)WirelessHD1.0的開發(fā),?！　irelessHDl．0標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)4Gbit/s，其核心技術(shù)可支持高達(dá)25Gbit/s的理論速率,。
　　2010年1月,，WirelessHD聯(lián)盟宣布將對(duì)WirelessHD1.0規(guī)范進(jìn)行強(qiáng)化，擴(kuò)大對(duì)便攜式和個(gè)人計(jì)算設(shè)備的支持,。新一代WirelessHD規(guī)范(WirelessHD2.0)向下兼容WirelessHD1.0,，并將使數(shù)據(jù)速率提高到10～28Gbit／s。
　?。?）WiGig
　　2009年5月,，英特爾、微軟,、戴爾和松下等公司宣布成立一個(gè)簡稱WiGig(Wireless Gigabit Alliance)的技術(shù)聯(lián)盟,，旨在打造一個(gè)由消費(fèi)電子、手持設(shè)備,、個(gè)人電腦實(shí)現(xiàn)可互操作、極高品質(zhì)互連的全球無線生態(tài)系統(tǒng),，以實(shí)現(xiàn)人們在數(shù)字時(shí)代的無縫通信,。
　　2009年12月，該聯(lián)盟宣布完成了無線標(biāo)準(zhǔn)WiGig v1．0的制定,。WiGig v1．0支持高達(dá)7Gbit／s的數(shù)據(jù)傳輸速率,，是對(duì)IEEE 802．11媒質(zhì)接入控制層(MAC)的補(bǔ)充和延伸,，向后兼容IEEE 802．11標(biāo)準(zhǔn)，物理層同時(shí)滿足WiGig設(shè)備對(duì)低功耗和高品質(zhì)的要求,，可確保設(shè)備互操作性和吉比特速率通信的要求,。帶有WiGig技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品預(yù)計(jì)將在2011年或2012年推出。
　?。?）ECMA
　　2008年12月8日,，ECMA組織在官方網(wǎng)站上公布了超高速短距離無線應(yīng)用60GHz標(biāo)準(zhǔn)ECMA-387。ECMA-387規(guī)定了物理層(PHY),、分布式媒質(zhì)訪問控制(MAC)子層和HDMI協(xié)議適應(yīng)層(PAL),。ECMA-387定義了四個(gè)頻段，每個(gè)頻段寬度為2.160GHz,，可支持1.728GBaud的符號(hào)速率,。在未使用信道綁定的情況下，可以取得的最大數(shù)據(jù)速率高達(dá)6.350Gbit／s,，而將相鄰的2或3個(gè)頻段綁定,，又可以獲得更高的數(shù)據(jù)速率。
　?。?）IEEE 802.15.3c（TG3c）
　　2005年3月IEEE設(shè)立了802.15.3c小組,，其主要目的是進(jìn)行60GHz無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)的物理層和媒體接入控制層的標(biāo)準(zhǔn)化工作。
　　2009年10月TG3c小組宣布已經(jīng)通過IEEE802.15.3c-2009標(biāo)準(zhǔn),。該標(biāo)準(zhǔn)主要是對(duì)IEEE 802.15.3-2003的修正,，定義了一種可工作在60GHz頻段的物理層以及相應(yīng)的MAC層，可提供的最高數(shù)據(jù)速率超過5Gbit／s,。其中,，WirelessHD 1.0技術(shù)規(guī)范作為一種工作模式AV-OFDM也被IEEE 802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)所接納。
　?。?）IEEE 802.11ad（TGad）
　　IEEE 802．11小組于2009年1月啟動(dòng)IEEE 802.1lad標(biāo)準(zhǔn)制定工作,。TGad是從審議現(xiàn)行高速WLAN IEEE 802.11n后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的工作組?°VHT(VeryHi9hThroughput)?±派生出來的工作組之一，目標(biāo)是制訂60GHz頻段的WLAN技術(shù)規(guī)范,，與之并行的另一個(gè)工作組TGac則計(jì)劃使用低于6GHz的頻段實(shí)現(xiàn)高速WLAN演進(jìn),。TGad小組于2010年1月開始征集技術(shù)提案，預(yù)計(jì)2012年12月頒布正式IEEE 802.11ad標(biāo)準(zhǔn),。目前草案傳輸速度為1Gbit/s時(shí),，數(shù)據(jù)傳輸距離至少達(dá)到10m。傳輸高清視頻時(shí),，速度必須達(dá)到3Gbit/s以上,，時(shí)延不能超過10ms。
　　3.IEEE 802.15.3c協(xié)議簡介
　　（1）802.15.3的微微網(wǎng)
　　802.15.3協(xié)議所定義的微微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如右圖所示,，是一個(gè)基于中央控制的自組織網(wǎng)絡(luò),。　　微微網(wǎng)的通信范圍在10m以內(nèi)，基本元素是設(shè)備（DEV）,，設(shè)備間可以獨(dú)立的進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,。
　　網(wǎng)協(xié)調(diào)器PNC的主要作用之一就是傳送帶有微微網(wǎng)信息的信標(biāo)（Beacon），以信標(biāo)形式為微微網(wǎng)提供基本定時(shí)功能,，并負(fù)責(zé)服務(wù)質(zhì)量請(qǐng)求,、功率節(jié)省和訪問控制等功能。
　　微微網(wǎng)工作過程：
　　建立——微微網(wǎng)在初始化時(shí),，會(huì)選擇其中一個(gè)DEV充當(dāng)微微網(wǎng)協(xié)調(diào)器PNC（Piconet Coordinator）,。當(dāng)802.15.3微微網(wǎng)中的某一個(gè)DEV能夠充當(dāng)PNC開始發(fā)送信標(biāo)時(shí)，就認(rèn)為微微網(wǎng)形成了,。
　　加入——DEV通過關(guān)聯(lián)過程加入微微網(wǎng),，PNC會(huì)廣播微微網(wǎng)內(nèi)所有DEV的信息，并將新的DEV信息放到信標(biāo)中,，從而使網(wǎng)內(nèi)其他DEV和新加入的DEV知道彼此的信息,。
　　斷開——如果PNC將要離開網(wǎng)絡(luò)并且微微網(wǎng)中的其他DEV都沒有能力成為PNC來協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，PNC將會(huì)通過發(fā)送帶有PNC中斷信息的信標(biāo)通知微微網(wǎng)中的其他DEV,，微微網(wǎng)將結(jié)束工作,。
　　（2）物理層
　　為了適應(yīng)于不同的應(yīng)用,，IEEE 802.15.3c中定義了3種物理層模式,。
　　① Single Carrier（SC）單載波模式——為WPAN便攜式設(shè)備進(jìn)行視距通信設(shè)計(jì),，支持普通的速率傳輸所有的信標(biāo)和信號(hào),，并且支持一個(gè)強(qiáng)制的1.5Gbit/s的傳輸速率。
　?、?High Speed Interface（HSI）OFDM高速率接口模式——為非可視距的操作設(shè)計(jì),，使用OFDM技術(shù)，支持的最大物理層數(shù)據(jù)速率5.7Gbit/s,。
　?、?Audio/Video（AV）OFDM音視頻模式——非可視距傳輸無壓縮的高清視頻設(shè)計(jì)。
　?。?）MAC層
　?、?802.15.3超幀結(jié)構(gòu)
　　超幀（super frame）是微微網(wǎng)中時(shí)間劃分的基本單位，其結(jié)構(gòu)包括信標(biāo),、競爭接入期,、信道時(shí)間分配期,。圖4-24 802.15.3微微網(wǎng)超幀結(jié)構(gòu)　　信標(biāo)的位置是在每一個(gè)超幀的開始，主要用于設(shè)定時(shí)間分配和交互管理信息,。
　　競爭接入期（CAP）采用CSMA/CA機(jī)制來競爭信道資源，用于交互命令和（或）異步數(shù)據(jù),。
　　信道時(shí)間分配期（CTAP）又包括信道時(shí)間分配（Channel Time Allocation,，CTA）和管理信道時(shí)間分配（Management CTA，MCTA）,。信道時(shí)間分配期CTAP中采用的是時(shí)分多址（Time Division Multiple Access,，TDMA）的信道接入方式。
　　CTA可以用于傳輸同步數(shù)據(jù)流以及異步數(shù)據(jù)流,。它的長度由PNC根據(jù)DEV所發(fā)送的信道時(shí)間請(qǐng)求命令而決定,。CTA在超幀中的位置是可以動(dòng)態(tài)改變的，這樣PNC可以靈活地分配CTA的時(shí)間給DEV,，從而提高信道資源的利用率,。
　　MTCA只適用于DEV和PNC之間的通信。
　?、?802.15.3c超幀結(jié)構(gòu)
　　全向模式（omni mode）和準(zhǔn)全向模式（quasi-omni mode）的概念,。
　　全向模式是指設(shè)備使用全向天線進(jìn)行通信，這時(shí)802.15.3c的幀結(jié)構(gòu)與802.15.3中相同,。
　　準(zhǔn)全向模式是分辨率最低的模式,，通常指覆蓋設(shè)備周圍很大區(qū)域的一種天線模式（也包括這個(gè)設(shè)備作為PNC時(shí)）。　　準(zhǔn)全向信標(biāo)（Quasi-omni beacon）是指在準(zhǔn)全向模式時(shí),，PNC采用循環(huán)的方式在不同的方向上發(fā)送同樣的信標(biāo),，使得在不同方向的設(shè)備均可以加入同一個(gè)微微網(wǎng)。
　　競爭接入期又分為3部分：
　　關(guān)聯(lián)子競爭接入期（Association S-CAP）——確定PNC和DEV之間的最佳和次最佳通信方向?qū)Α?br>　　定期子競爭接入期（Regular S-CAP）——可以進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)的交換,。
　　定期競爭接入期（Association CAP）
　　4.ECMA-387簡介
　?。?）頻段規(guī)劃　　ECMA-387指定了4個(gè)頻段，每一個(gè)的寬度為2.160GHz,，符號(hào)速率為1.728Gsymbol/s,，這對(duì)所有的設(shè)備都是相同的。
　　標(biāo)準(zhǔn)支持兩個(gè)相鄰信道的綁定,。信道綁定可以獲得更高的數(shù)據(jù)速率,，而使用有效的低階調(diào)制也可以獲得相同的速率，802.15.3c也使用同樣的頻段劃分,。
　?。?）異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)同樣適用
　　ECMA-387提出了一個(gè)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)解決方案，相同類型的設(shè)備之間可以互相操作,，不同類型的設(shè)備之間也可以共存和互操作,。
　?。?）支持3種類型設(shè)備
　　A類設(shè)備提供10m范圍內(nèi)的可視距/非視距多徑環(huán)境下的視頻流和無線個(gè)域網(wǎng)應(yīng)用；
　　B類設(shè)備提供較短距離（1～3m）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)可視距鏈路的視頻和數(shù)據(jù)應(yīng)用,；
　　C類設(shè)備提供1m以內(nèi)的可視距點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的數(shù)據(jù)應(yīng)用,。
　　（4）MAC協(xié)議
　　使用載波偵聽多址/沖突檢測（CSMA/CD）機(jī)制,，使用定向天線來傳輸,，支持同時(shí)有多個(gè)連接。
　　ECMA-387還在空間復(fù)用和共存和互操作性上提出了解決方案,。