Báo cáo Chuyên đề Mạng WPAN, các chuẩn IEEE 802.15 và các ứng dụng
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
MẠNG WPAN, CÁC CHUẨN
IEEE 802.15
VÀ CÁC ỨNG DỤNG
Thành Viên Nhóm 4:
1. Vũ Tuấn Anh – PV27 Hải Dương
2. Nguyễn Xuân Đức – CAH Nghĩa Đàn, Nghệ An
3. Nguyễn Thanh Tùng – PV11 Điện Biên
4. Nguyễn Hồng Vinh – sở Phòng cháy Hà Nội
I. Tổng quan công nghệ mạng
WPAN, các chuẩn IEEE 802.15
1. Mạng WPAN
Mạng WPAN (Wireless Personial Area Network)
là mạng không dây được sử dụng trong truyền thông
thông tin ở khoảng cách ngắn từ vài met đến vài chục
met.
Phạm vi sử dụng
- Ưu điểm: Nhỏ gọn, tiêu tốn ít năng lượng, giá
thành rẻ, dễ thiết lập,không đòi hỏi về cơ sở hạ tầng.
- Do sử dụng trong không gian nhỏ nên tận dụng
triệt để ưu điểm của kỹ thuật tái sử dụng tần số.
2. Các tiêu chuẩn IEEE 802.15
Tiêu chuẩn 802.15 được IEEE đề xuất nhằm chia
các loại mạng WPAN theo tốc độ truyền, mức tiêu hao
năng lượng, chất lượng dịch vụ... Cụ thể là:
- Chuẩn IEEE 802.15.1- Bluetooth: có tốc độ
trung bình, hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi.
- Chuẩn IEEE 802.15.3 - UWB: có tốc độ cao,
dùng trong các ứng dụng đa phương tiện.
- Chuẩn IEEE 802.15.4 - ZigBee: có tốc độ thấp,
ứng dụng trong công nghiệp, y tế; đòi hỏi mức tiêu hao
năng lượng thấp, không yêu cầu tốc độ truyền và chất
lượng dịch vụ.
802.15.1 802.15.3 802.15.4 802.11
Bluetooth UWB
ZigBee
Wifi
Tầm hoạt 1-3
1-10
1-100
1-100
động(m)
Số lượng 7
nút mạng
4000
>64000
32
Ứng dụng Web, mail videoHD, Giám sát, Thay thế dây
phổ biến
4K
điều khiển nối
độ
rộng 250
500.000
4-32
1000
băng tần
(kB)
Tốc
truyền
độ 720
480.000
3,1-10,6
20-250
11.000
(Kbps)
Dải tần hoạt 2,4-2, 8
động (Hz)
0,868; 0,915 2,4
2,45
5
II. CÁC ỨNG DỤNG SỬ DỤNG WPAN
• Mạng hồng ngoại
• Bluetooth
• Băng siêu rộng UWB
• ZigBee
1. Mạng Hồng Ngoại
Là công nghệ kết nối không dây, nhưng có hướng
(thiết bị cần phải được “nhìn” thấy nhau) sử dụng tia hồng
ngoại truyền dữ liệu.
Đặc điểm: khoảng cách truyền sóng thấp <5m, tiêu
thụ ít năng lượng.
Hiện nay, các kết nối
hồng ngoại được sử dụng trong
các thiết bị điều khiển tivi, điều
hòa... hoặc tích hợp trong
smartphone để phục vụ chức
năng tương tự. Sử dụng mạng
hồng ngoại ngày nay ít phổ biến
hơn do sự xuất hiện của wifi,
bluetooth, do sự bất lợi của việc
truyền sóng có hướng.
2. Bluetooth
Là công nghệ chuẩn IEEE 802.15.1 sử dụng băng tần
chung ISM (2,4-2,8GHz).
Đặc điểm: Tiêu thụ ít năng lượng,tương thích với nhiều
thiết bị. Giá thành thấp. Khoảng cách cho phép kết nối là 5m
(trong nhà) và 10m (ngoài trời).
Bluetooth được sử dụng rộng rãi cho đến ngay nay trên
các điện thoại di động, laptop, pc, máy ảnh, máy in, tai nghe,
chuột, bàn phím...
Thông số kỹ thuật:
• Sử dụng công nghệ trải phổ nhảy tần nhanh FHSS gồm 79
bước nhảy tần, mỗi bước cách nhau 1MHz. Từ băng tần 2,402
GHz đến 2,8 GHz
• Tốc độ nhảy tần là 1600 bước / giây, thời gian cho mỗi bước
nhảy là 0,626ms.
• Sử dụng kỹ thuật song công theo thời gian và kết hợp đa truy
nhập phân chia theo thời gian TDMA.
• Các thiết bị truyền dẫn được thiết kế hoạt động ở mức năng
lượng rất thấp. Trong khoảng 10cm cần mức năng lượng 1mV,
10m cần mức năng lượng 2,5mV, 100, cần mức năng lượng
100mV.
Mô hình kiến trúc Piconet
Có 3 trạng thái hoạt động của các
Slave và Master:
Active: trạng thái hoạt động.
Các thiết bị cùng ở trạng thái hoạt
động được Master phân biệt qua 1 địa
chỉ AMA( Active member Address)
gồm 3 bit, nên trong 1 Piconet, chỉ có
tối đa 8 thiết bị hoạt động (1 Master
và 7 Slave).
Stanby: trạng thái không hoạt
động của Slave
Park: trạng thái chờ. Slave ở trạng thái này thường xuyên được
đồng bộ với Master và được cấp 1 địa chỉ PMA gồm 8 bit để phân biệt. Khi
cần kết nối, Master sẽ chuyển Slave từ trạng thái Park sang Active thông qua
báo hiệu tên Beacon.
Khi kết nối nhiều mạng Piconet với nhau ta được 1 mạng gọi là
Scatternet. Khi đó, 1 Slave của Piconet này sẽ làm Master của Piconet kia.
3. Băng siêu rộng UWB
Là công nghệ chuẩn IEEE 802.15.3 hoạt động trên dải tần
từ 3,1 GHz đến 10,6 GHz . Dải tần này được chia thành các dải
tần con nhỏ hơn có băng thông 512 MHz.
Đặc điểm: Hoạt động trên dải tần không cần phải cấp
phép. Băng thông lớn, cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao. Ít chịu
.
ảnh hưởng nhiễu, hoạt động trong các môi trường phức tạp. Tiêu
thụ ít năng lượng, công suất thấp, hoạt động trong môi trường hẹp.
Băng siêu rộng UWB sử dụng trong truyền thông đa
phương tiện yêu cầu tốc độ cao như video HD, HDTV hoặc kết
nối các thiết bị gia đình như TV, PC, laptop, smartphone để chia
sẻ tốc độ cao nhanh chóng dễ dàng.
Wireless UWB
Là công nghệ USB không dây hoạt động dựa
trên UWB băng siêu rộng
Đặc điểm: tốc độ lên đến 500Mbps.
4. ZigBee
Là cô ng nghệ được xâ y dựng trên nền tảng IEEE
802.15.4 sử dụng tí n hiệu radio có tần số ngắn.
Một mạng ZigBee gồm nhiều thành phần tạo nên, trong đó
mỗi thành phần đảm nhiệm các chức năng khác nhau, được chia
làm 3 thành phần chính:
- Thiết bị điều phối mạng ZC: hình thành và duy trì kiến trúc
tổng thể mạng, giám sát điều khiển, lưu trữ thông tin. Các ZC có
dung lượng lớn, tốc độ tính toán cao.
- Thiết bị định tuyến ZR: định tuyến, truyền dữ liệu trong
mạng.
- Thiết bị cuối ZED: thường là các cảm biến có chức năng thu
thập thông tin từ môi trường. Các ZED thì không kết nối trực tiếp
Có 3 kiểu kiến trúc mạng ZigBee là:
Kiến trúc hình sao
Kiến trúc hình lưới
Kiến trúc hình cây.
- Kiến trúc mạng hình sao: Có 1 thiết bị ZC, các thiết bị khác
đóng vai trò ZED. Các ZED giao tiếp với nhau thông qua ZC. Kiến
trúc này ưu điềm là đơn giản, nhưng tàm phủ sóng nhỏ( tầm 100m).
Được ứng dụng trong nhà thông minh, hoặc kết nối máy tính với
các thiết bị ngoại vi.
Tải về để xem bản đầy đủ
30 trang
25980
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo Chuyên đề Mạng WPAN, các chuẩn IEEE 802.15 và các ứng dụng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bao_cao_chuyen_de_mang_wpan_cac_chuan_ieee_802_15_va_cac_ung.pptx
