短距離無線通信及組網(wǎng)技術(shù)

鑒于物聯(lián)網(wǎng)的無線連通方式有部署靈活、移動性、滲透性強(qiáng)等特點(diǎn)，近年來，世界眾多站在技術(shù)前沿的國家和企業(yè)在制訂標(biāo)準(zhǔn)、研究新技術(shù)和應(yīng)用解決方案方面紛紛予以關(guān)注，以期掌握市場主動。國家近期也通過一系列措施支持和鼓勵中短距離無線通信、與無線傳感技術(shù)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

短距離無線通信尤其適合物聯(lián)網(wǎng)的感知延伸層的組網(wǎng)和應(yīng)用，尤其以無線個域網(wǎng)(WPAN) 為主的無線通信網(wǎng)絡(luò)為主要內(nèi)容。目前，主流的微功率短距離的無線通信技術(shù)如WLAN、UWB、RFID、Bluetooth、Zigbee、60 GHz 毫米波的WPAN 等，其中大部分技術(shù)的工作頻率都集中在了2.3～2.4 GHz 頻段上。2.4 GHz 頻段無線系統(tǒng)主要有Bluetooth、Wi-Fi、Wireless USB、Zigbee 以及無繩電話和微波爐等系統(tǒng)與設(shè)備。如此密集的系統(tǒng)分布，必然造成該頻段的資源緊缺，頻譜日益擁擠，電磁兼容問題日益凸現(xiàn)。

藍(lán)牙(Bluetooth) 技術(shù)是一種適用于短距離無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范。目前，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了艱難的醞釀階段，進(jìn)入了全面起飛階段。藍(lán)牙越來越多地嵌入到中高檔產(chǎn)品中，如PDA、移動電話、無繩電話、臺式計算機(jī)、筆記本計算機(jī)、MP3 播放機(jī)、數(shù)字相機(jī)和便攜式上網(wǎng)設(shè)備等，并從移動信息電器逐步拓展到汽車、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等新的領(lǐng)域。

Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備( 如PDA、手機(jī)) 等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用IEEE 802.11b 標(biāo)準(zhǔn)。

Wi-Fi 可以幫助用戶訪問電子郵件、Web 和流式媒體。它為用戶提供了無線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問。同時，它也是在家里、辦公室或在旅途中上網(wǎng)的快速、便捷的途徑。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，Wi-Fi 將作為無線和有線相連接、短距離與長距離通信相銜接的橋梁，發(fā)揮更大的作用。

Zigbee使用IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)作為媒體訪問控制(MAC) 和物理(PHY) 層規(guī)范，并在此基礎(chǔ)上定義了應(yīng)用層(APL)、網(wǎng)絡(luò)層以及用戶應(yīng)用框架。

Zigbee 之所以能在自動控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，是由于它自身具備的多種優(yōu)點(diǎn)，包括低功耗、低成本、低速率、近距離、短時延、高容量、高安全、免執(zhí)照頻段。

總之，除了底層的傳感器技術(shù)、海量的IPv4/IPv6 地址資源、自動控制、智能嵌入等配套技術(shù)之外，實現(xiàn)真正的無所不在的、大規(guī)模的物與物聯(lián)網(wǎng)，更為重要的是在傳輸層實現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)作的通信協(xié)議基礎(chǔ)，而這其中，各種無線電通信技術(shù)，將起到特別關(guān)鍵作用。

WPAN、WLAN、NGBWA 等無線通信技術(shù)，以及基于這些無線技術(shù)相結(jié)合的融合應(yīng)用將是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中，最為重要的組成部分。

本書系統(tǒng)地闡述了短距離無線通信系統(tǒng)的基本概念、原理，并對目前實際應(yīng)用中典型的短距離無線通信設(shè)備的檢測方法、過程進(jìn)行了介紹。全書共分為6章：第一章介紹無線通信基礎(chǔ)知識；第二章對無線設(shè)備檢測基礎(chǔ)知識作了介紹；第三章介紹無線局域網(wǎng)技術(shù)并給出無線局域網(wǎng)設(shè)備的檢測方法；第四章介紹藍(lán)牙無線接入技術(shù)及藍(lán)牙設(shè)備的檢測方法；第五章介紹ZigBee無線接入技術(shù)及ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置過程；第六章對紅外無線接入技術(shù)及紅外通信系統(tǒng)的調(diào)試過程進(jìn)行介紹。本書在內(nèi)容編排上充分考慮到高職院校的教學(xué)模式及學(xué)生學(xué)情，以典型短距離無線通信設(shè)備檢測的工作過程為邏輯起點(diǎn)，分別從相關(guān)系統(tǒng)的技術(shù)原理、通信系統(tǒng)的組網(wǎng)配置方法到設(shè)備的檢驗測試過程等環(huán)節(jié)進(jìn)行展開，層層遞進(jìn)，并將企業(yè)實際測試案例引入到教材中，體現(xiàn)了“工學(xué)結(jié)合”的特點(diǎn)。

目 錄

出版說明

前言

第1章 無線通信基礎(chǔ)

1.1 無線通信的基本概念

1.2 無線通信使用的頻率和波段

1.3 無線通信系統(tǒng)的組成

1.3.1 發(fā)信機(jī)

1.3.2 天線

1.3.3 收信機(jī)

1.4 無線通信的工作方式

1.4.1 單工通信方式

1.4.2 半雙工通信方式

1.4.3 雙工通信方式（全雙工通信方式）

1.5 無線介質(zhì)的特性

1.5.1 有線介質(zhì)與無線介質(zhì)的比較

1.5.2 電波傳播機(jī)制

1.5.3 傳播性能的指標(biāo)

1.6 噪聲

1.7 干擾

1.7.1 鄰道干擾

1.7.2 同信道干擾

1.7.3 互調(diào)干擾

1.7.4 遠(yuǎn)近效應(yīng)

1.8 無線介質(zhì)的接入方式

1.8.1 面向語音網(wǎng)絡(luò)的固定分配接入

1.8.2 面向數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)接入

1.9 習(xí)題

第2章 無線設(shè)備檢測基礎(chǔ)

2.1 無線檢測認(rèn)證簡介

2.1.1 北美洲方向

2.1.2 歐洲方向

2.1.3 亞洲方向

2.2 測試場地與設(shè)備

2.2.1 測試場地

2.2.2 測試設(shè)備

2.3 常見測試項目

2.3.1 帶寬測試

2.3.2 頻率穩(wěn)定度測試

2.3.3 功率測試

2.4 實驗 RF設(shè)備的帶寬測試

2.5 習(xí)題

第3章 無線通信設(shè)備測試參數(shù)及測試流程

3.1 基本概念

3.1.1 定義

3.1.2 單位符號

3.1.3 縮略詞

3.2 檢測連接設(shè)備

3.2.1 連線

3.2.2 同軸轉(zhuǎn)接頭

3.3 無線通信設(shè)備常用檢測參數(shù)

3.3.1 等效全向輻射功率

3.3.2 最大等效全向輻射功率譜線密度

3.3.3 頻率范圍

3.3.4 跳頻擴(kuò)頻技術(shù)要求

3.3.5 媒體介質(zhì)接入?yún)f(xié)議

3.3.6 發(fā)射機(jī)雜散發(fā)射功率

3.3.7 接收機(jī)雜散發(fā)射功率

3.4 短距離無線通信設(shè)備基本參數(shù)測試流程

3.4.1 等效全向輻射功率

3.4.2 最大等效全向輻射功率譜密度

3.4.3 頻率范圍

3.5 習(xí)題

第4章 無線局域網(wǎng)

4.1 無線局域網(wǎng)概論

4.1.1 無線局域網(wǎng)的基本概念

4.1.2 無線局域網(wǎng)的歷史與發(fā)展

4.1.3 無線局域網(wǎng)的組成原理

4.2 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

4.2.1 無線局域網(wǎng)協(xié)議體系

4.2.2 無線局域網(wǎng)物理層

4.2.3 無線局域網(wǎng)MAC層

4.3 無線局域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

4.3.1 物理層關(guān)鍵技術(shù)

4.3.2 MAC層關(guān)鍵技術(shù)

4.4 無線局域網(wǎng)的應(yīng)用—無線校園網(wǎng)

4.4.1 樓宇內(nèi)的無線局域網(wǎng)

4.4.2 樓宇間的無線局域網(wǎng)

4.5 實驗 WiFi設(shè)備檢測

4.6 習(xí)題

第5章 藍(lán)牙無線接入技術(shù)

5.1 藍(lán)牙技術(shù)概述

5.1.1 無線個域網(wǎng)

5.1.2 藍(lán)牙技術(shù)的產(chǎn)生

5.1.3 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)

5.2 藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

5.2.1 藍(lán)牙技術(shù)版本的演進(jìn)

5.2.2 藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展與展望

5.3 藍(lán)牙系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

5.3.1 無線射頻單元

5.3.2 鏈路（基帶）控制單元

5.3.3 鏈路管理單元

5.3.4 軟件功能單元

5.4 藍(lán)牙技術(shù)的典型應(yīng)用

5.5 實驗 藍(lán)牙設(shè)備檢測

5.6 習(xí)題

第6章 ZigBee無線接入技術(shù)

6.1 ZigBee技術(shù)概述

6.1.1 ZigBee技術(shù)的產(chǎn)生

6.1.2 ZigBee技術(shù)的發(fā)展

6.1.3 ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)

6.2 ZigBee技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

6.2.1 ZigBee協(xié)議概述

6.2.2 IEEE 802.15.4協(xié)議

6.2.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)層

6.2.4 ZigBee應(yīng)用層

6.3 ZigBee技術(shù)的典型應(yīng)用

6.4 實驗 ZigBee協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)設(shè)置實驗

6.5 習(xí)題

第7章 紅外無線接入技術(shù)

7.1 紅外通信技術(shù)概述

7.2 紅外通信系統(tǒng)的組成

7.2.1 紅外發(fā)射器

7.2.2 通信信道

7.2.3 紅外接收器

7.2.4 紅外鏈路選擇

7.3 紅外通信的關(guān)鍵技術(shù)

7.3.1 IrDA通信協(xié)議

7.3.2 紅外信號的調(diào)制和解調(diào)

7.3.3 紅外通信系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

7.4 紅外無線通信的應(yīng)用

7.5 實驗 紅外通信系統(tǒng)的測試

7.6 習(xí)題

參考文獻(xiàn)2100433B