Nội dung "Báo cáo chuyên đề: Mạng WPAN, các chuẩn IEEE 802.15 và các ứng dụng" trình bày về tổng quan công nghệ mạng WPAN, các chuẩn IEEE 802.15, các ứng dụng sử dụng WPAN. Sự phát triển của các công nghệ chuẩn 802.15 giúp sự kết nối các thiết bị dễ dàng hơn, tiến gần đến thời đại IoT( Internet of Things). Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu.
Nội dung Text: 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 4000 >64000 32
nút mạng
Ứng dụng Web, mail videoHD, Giám sát, Thay thế
phổ biến 4K điều khiển dây nối
độ rộng 250 500.000 4-32 1000
băng tần
(kB)
Tốc độ 720 480.000 20-250 11.000
truyền
(Kbps)
Dải tần 2,4-2, 8 3,1-10,6 0,868; 2,4
hoạt động 0,915 5
(Hz) 2,45
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
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 (2,42,8GHz).
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
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
•
4. ZigBee
Là công nghệ được xây dựng trên nền tảng IEEE
802.15.4 sử dụng tín 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 với nhau.
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.
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
