随着通信技术的迅速发展,人们提出了在人自身附近几米范围之内通信的需求,这样就出现了个人区域网络(personal area network, PAN)和无线个人区域网络(wireless personal area network, WPAN)的概念。WPAN网络为近距离范围内的设备建立无线连接,把几米范围内的多个设备通过无线方式连接在一起,使它们可以相互通信甚至接入LAN或Internet。1998年3月,IEEE 802.15工作组。这个工作组致力于WPAN网络的物理层(PHY)和媒体访问层(MAC)的标准化工作,目标是为在个人操作空间(personal operating space, POS)内相互通信的无线通信设备提供通信标准。POS一般是指用户附近10米左右的空间范围,在这个范围内用户可以是固定的,也可以是移动的。 在IEEE 802。15工作组内有四个任务组(task group, TG),分别制定适合不同应用的标准。这些标准在传输速率、功耗和支持的服务等方面存在差异。下面是四个任务组各自的主要任务: (1)任务组TG1:制定IEEE 802.15.1标准,又称蓝牙无线个人区域网络标准。这是一个中等速率、近距离的WPAN网络标准,通常用于手机、PDA等设备的短距离通信。 (2)任务组TG2:制定IEEE 802.15.2标准,研究IEEE 802.15.1与 IEEE 802.11(无线局域网标准,WLAN)的共存问题。 (3)任务组TG3:制定IEEE 802.15.3标准,研究高传输速率无线个人区域网络标准。该标准主要考虑无线个人区域网络在多媒体方面的应用,追求更高的传输速率与服务品质。 (4)任务组TG4:制定IEEE 802.15.4标准,针对低速无线个人区域网络(low-rate wireless personal area network, LR-WPAN)制定标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标,旨在为个人或者家庭范围内不同设备之音的低速互连提供统一标准。 任务组TG4定义的LR-WPAN网络的特征与传感器网络有很多相似之处,很多研究机构把它作为传感器的通信标准。 LR-WPAN网络是一种结构简单、成本低廉的无线通信网络,它使得在低电能和低吞吐量的应用环境中使用无线连接成为可能。与WLAN相比,LR-WPAN网络只需很少的基础设施,甚至不需要基础设施。IEEE 802.15.4标准为LR-WPAN网络制定了物理层和MAC子层协议。 IEEE 802.15.4标准定义的LR-WPAN网络具有如下特点: (1)在不同的载波频率下实现了20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率; (2)支持星型和点对点两种网络拓扑结构; (3)有16位和64位两种地址格式,其中64位地址是全球惟一的扩展地址; (4)支持冲突避免的载波多路侦听技术(carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA-CA); (5)支持确认(ACK)机制,保证传输可靠性。
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