本書主要包括四個部分的內(nèi)容：①短距離無線通信系統(tǒng)概述，包括無線通信系統(tǒng)的分類，各類無線通信系統(tǒng)簡介，IEEE 802.11 WLAN綜述，無線網(wǎng)狀網(wǎng)的基本概念、特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，短距離無線通信的特點(diǎn)和應(yīng)用；②典型短距離無線通信系統(tǒng)（LR-WPAN、HR-WPAN、藍(lán)牙）的詳細(xì)描述；③LR-WPAN、HR-WPAN的網(wǎng)狀網(wǎng)能力；④WPAN與WLAN的共存。
全書內(nèi)容豐富、新穎，概念清楚，層次結(jié)構(gòu)合理、明晰，涵蓋了當(dāng)前國際上主流的短距離無線通信系統(tǒng)，可幫助讀者盡快全面了解和掌握短距離無線通信系統(tǒng)技術(shù)。
陳林星，2005年-2009年8月,中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所項(xiàng)目任副總設(shè)計(jì)師和工程組組長；2009.8～至今，供職于中電科航空電子有限公司，從事航電系統(tǒng)研究和開發(fā)、低空開放、數(shù)據(jù)鏈、綜合監(jiān)視方面的研究和認(rèn)證工作。
第1章 短距離無線通信系統(tǒng)概述
1.1 無線通信系統(tǒng)概述
1.1.1 無線區(qū)域網(wǎng)（WRAN）
1.1.2 廣域網(wǎng)（WAN）
1.1.3 無線城域網(wǎng)（WMAN）
1.1.4 無線局域網(wǎng)（WLAN）
1.1.5 無線個人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）
1.2 IEEE 802.11無線局域網(wǎng)
1.2.1 IEEE 802.11 WLAN物理層
1.2.2 WLAN的MAC機(jī)制及其體系結(jié)構(gòu)
1.2.3 WLAN的應(yīng)用
1.3 無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（WMN）
1.3.1 WMN的特點(diǎn)
1.3.2 WMN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
1.3.3 影響WMN網(wǎng)絡(luò)性能的因素
第1章 短距離無線通信系統(tǒng)概述
1.1 無線通信系統(tǒng)概述
1.1.1 無線區(qū)域網(wǎng)（WRAN）
1.1.2 廣域網(wǎng)（WAN）
1.1.3 無線城域網(wǎng)（WMAN）
1.1.4 無線局域網(wǎng)（WLAN）
1.1.5 無線個人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）
1.2 IEEE 802.11無線局域網(wǎng)
1.2.1 IEEE 802.11 WLAN物理層
1.2.2 WLAN的MAC機(jī)制及其體系結(jié)構(gòu)
1.2.3 WLAN的應(yīng)用
1.3 無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（WMN）
1.3.1 WMN的特點(diǎn)
1.3.2 WMN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
1.3.3 影響WMN網(wǎng)絡(luò)性能的因素
1.3.4 WMN應(yīng)用案例
1.4 短距離無線通信系統(tǒng)概述
1.4.1 短距離無線通信的特點(diǎn)
1.4.2 短距離無線通信的應(yīng)用
1.4.3 對短距離無線技術(shù)選擇的若干考慮
1.5 原語的概念
習(xí)題1
第2章 低速無線個人局域網(wǎng)
2.1 LR-WPAN的體系結(jié)構(gòu)
2.1.1 LR-WPAN節(jié)點(diǎn)類型
2.1.2 LR-WPAN的組成
2.1.3 LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />2.1.4 LR-WPAN數(shù)據(jù)傳輸模型
2.1.5 LR-WPAN的體系結(jié)構(gòu)
2.2 LR-WPAN的幀結(jié)構(gòu)
2.2.1 超幀結(jié)構(gòu)
2.2.2 通用MAC幀格式
2.2.3 各類幀的格式
2.2.4 MAC命令幀
2.2.5 MAC常量及PIB屬性
2.2.6 PHY常量及PIB屬性
2.3 LR-WPAN物理層（PHY）
2.3.1 PHY的基本技術(shù)參數(shù)
2.3.2 信道分配
2.3.3 PPDU格式
2.3.4 PHY參考模型
2.3.5 通用電臺技術(shù)規(guī)范
2.4 LR-WPAN MAC子層
2.4.1 MAC子層服務(wù)
2.4.2 信道訪問
2.4.3 LR-WPAN的啟動與維護(hù)
2.4.4 相關(guān)與去相關(guān)
2.4.5 同步
2.4.6 寄存幀處理
2.4.7 發(fā)送、接收和確認(rèn)
2.4.8 GTS的分配與管理
習(xí)題2
第3章 高速無線個人局域網(wǎng)
3.1 HR-WPAN的體系結(jié)構(gòu)
3.1.1 HR-WPAN中的Piconet及其組成
3.1.2 HR-WPAN的協(xié)議參考模型
3.2 HR-WPAN的物理層
3.2.1 2.4 GHz物理層概述
3.2.2 PHY幀格式
3.2.3 HR-WPAN發(fā)射機(jī)技術(shù)規(guī)范
3.2.4 HR-WPAN接收機(jī)技術(shù)規(guī)范
3.3 HR-WPAN的MAC幀格式
3.3.1 MAC子層參數(shù)
3.3.2 通用MAC幀格式
3.3.3 信標(biāo)幀
3.3.4 ACK幀
3.3.5 MAC命令幀
3.3.6 數(shù)據(jù)幀
3.4 HR-WPAN的MAC功能及其操作
3.4.1 Piconet的啟動、維護(hù)、終止
3.4.2 相關(guān)與去相關(guān)
3.4.3 信道訪問
3.4.4 信道時間管理
3.4.5 同步
3.4.6 分片與重組
3.4.7 ACK與重傳
3.4.8 對等尋找
3.4.9 Piconet參數(shù)的修改
3.4.10 干擾的減輕措施
3.4.11 多速率支持
3.5 HR-WPAN的節(jié)能
3.5.1 Piconet同步節(jié)能（PSPS）
3.5.2 節(jié)點(diǎn)同步節(jié)能（DSPS）
3.5.3 異步節(jié)能（APS）
習(xí)題3
第4章 藍(lán)牙通信系統(tǒng)
4.1 概述
4.2 藍(lán)牙通信拓?fù)?br />4.2.1 Piconet拓?fù)?br />4.2.2 散射網(wǎng)拓?fù)?br />4.3 核心系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
4.3.1 信道管理器
4.3.2 L2CAP資源管理器
4.3.3 節(jié)點(diǎn)管理器
4.3.4 鏈路管理器
4.3.5 BB資源管理器
4.3.6 鏈路控制器
4.3.7 射頻（RF）
4.4 藍(lán)牙分組及其格式
4.4.1 通用格式
4.4.2 信道訪問碼（CAC）
4.4.3 分組頭
4.4.4 分組類型
4.4.5 有效載荷頭
4.4.6 分組小結(jié)
4.5 數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)
4.5.1 核心流載體
4.5.2 傳輸體系結(jié)構(gòu)實(shí)體
4.5.3 物理信道
4.5.4 物理鏈路
4.5.5 邏輯鏈路與邏輯傳輸通道
4.6 L2CAP信道
4.6.1 L2CAP數(shù)據(jù)流
4.6.2 L2CAP功能結(jié)構(gòu)
4.7 操作規(guī)程與操作方式
習(xí)題4
第5章 無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀網(wǎng)能力
5.1 低速WPAN網(wǎng)狀網(wǎng)
5.1.1 LR-WPAN網(wǎng)狀網(wǎng)的應(yīng)用
5.1.2 LR-WPAN網(wǎng)狀網(wǎng)的參考模型
5.1.3 LR-WPAN網(wǎng)狀網(wǎng)服務(wù)
5.1.4 幀格式
5.1.5 網(wǎng)狀網(wǎng)子層的常量、信息庫、狀態(tài)值
5.2 低速WPAN的網(wǎng)狀網(wǎng)功能
5.2.1 網(wǎng)狀網(wǎng)的啟動
5.2.2 入網(wǎng)
5.2.3 地址分配
5.2.4 網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)鋵ふ遗c建立
5.2.5 網(wǎng)狀網(wǎng)路徑選擇與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)
5.2.6 網(wǎng)狀網(wǎng)路徑維護(hù)
5.2.7 退網(wǎng)
5.2.8 網(wǎng)狀網(wǎng)多目標(biāo)路徑選擇與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)
5.2.9 可靠廣播
5.2.10 電池節(jié)能
5.2.11 節(jié)點(diǎn)便攜性支持
5.2.12 路由跟蹤
5.3 高速WPAN網(wǎng)狀網(wǎng)
5.3.1 HR-WPAN網(wǎng)狀網(wǎng)的參考模型
5.3.2 HR-WPAN網(wǎng)狀網(wǎng)服務(wù)
5.3.3 網(wǎng)狀網(wǎng)PAN信息庫（PIB）
5.3.4 幀格式
5.4 高速WPAN的網(wǎng)狀網(wǎng)功能
5.4.1 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的啟動
5.4.2 拓?fù)錁涞慕?br />5.4.3 TREEID的分配
5.4.4 退網(wǎng)
5.4.5 路由規(guī)程
5.4.6 路由選擇
習(xí)題5
第6章 異種系統(tǒng)共存
6.1 WPAN與WLAN共存的干擾問題
6.1.1 存在IEEE 802.15.1干擾時的IEEE 802.11 FH WLAN
6.1.2 存在IEEE 802.15.1干擾時的IEEE 802.11b WLAN
6.1.3 存在IEEE 802.11 FH干擾時的IEEE 802.15.1
6.1.4 存在IEEE 802.11b干擾時的IEEE 802.15.1
6.2 WPAN與WLAN共存機(jī)制概述
6.2.1 協(xié)作共存機(jī)制
6.2.2 非協(xié)作共存機(jī)制
6.3 無線媒介的交替訪問（AWMA）
6.3.1 WLAN/WPAN同步
6.3.2 AWMA的管理
6.3.3 對WLAN和WPAN發(fā)送的約束
6.3.4 運(yùn)用AWMA時WPAN和WLAN的性能
6.4 分組流量仲裁（PTA）
6.4.1 已知物理層特征
6.4.2 PTA結(jié)構(gòu)
6.4.3 已知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)
6.4.4 網(wǎng)絡(luò)控制
6.4.5 優(yōu)先級比較
6.4.6 服務(wù)質(zhì)量的維護(hù)
6.4.7 PTA 802.11b性能結(jié)果
6.5 確定性干擾抑制
6.6 自適應(yīng)干擾抑制
6.7 自適應(yīng)分組選擇
6.7.1 IEEE 802.15.1的SCO和ACL分組類型
6.7.2 自適應(yīng)分組選擇方法
6.8 ACL鏈的分組傳輸時間安排
6.9 信道分類
6.9.1 分類方法
6.9.2 分類規(guī)程
6.10 SCO鏈的分組傳輸時間安排
6.11 自適應(yīng)跳頻（AFH）
6.11.1 分段序列號產(chǎn)生器
6.11.2 頻率重映射函數(shù)
6.12 干擾模型
6.12.1 物理層模型
6.12.2 媒介訪問控制（MAC）子層模型
6.12.3 數(shù)據(jù)流模型
6.12.4 IEEE 802.15.1的性能參數(shù)
6.12.5 共存建模結(jié)果
6.13 LR-WPAN與其他無線網(wǎng)絡(luò)的共存
6.13.1 通用共存問題
6.13.2 2400MHz頻段共存性能
6.13.3 800/900MHz頻段共存性能
習(xí)題6
參考文獻(xiàn)
IEEE 802工作組根據(jù)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的直接通信距離，將無線通信系統(tǒng)分成無線區(qū)域網(wǎng)（WRAN）、廣域網(wǎng)（WAN）、無線城域網(wǎng)（WMAN）、無線局域網(wǎng)（WLAN）、無線個人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）。最大覆蓋半徑為100千米的WRAN主要用于人口低密度區(qū)，提供對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的訪問；最大覆蓋半徑為15千米的WAN用于實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)的局域網(wǎng)或城域網(wǎng)的互連，提供不同地區(qū)、城市和國家之間的計(jì)算機(jī)通信的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)；最大覆蓋半徑為5千米的WMAN提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，提供“最后一千米”的寬帶無線接入（BWA）；最大覆蓋半徑為150米的WLAN的基本用途是用于替代計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的有線連接。
根據(jù)IEEE 802的描述，WLAN、WPAN均屬于短距離無線通信系統(tǒng)。WPAN的最大覆蓋半徑為10米。目前，WPAN包括藍(lán)牙、高速WPAN（HR-WPAN）、低速WPAN（LR-WPAN）、無線人體區(qū)域網(wǎng)（WBAN）。藍(lán)牙用于無線鼠標(biāo)、無線鍵盤、非手持式耳機(jī)和聽筒。HR-WPAN用于高寬帶多媒體傳輸。LR-WPAN主要用于物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)可靠的無線網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)視和控制。其中，星型拓?fù)銵R-WPAN的應(yīng)用包括家庭自動化、個人計(jì)算機(jī)外設(shè)、玩具與游戲、個人衛(wèi)生保健等。對等拓?fù)銵R-WPAN的應(yīng)用包括工業(yè)監(jiān)控、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、資產(chǎn)與詳細(xì)清單跟蹤、智能化農(nóng)業(yè)、安全等。
短距離無線通信系統(tǒng)RF輸出功率低（幾毫瓦～100毫瓦），通信距離短（幾厘米～150米），結(jié)構(gòu)簡單，價格相對低廉，無許可證操作，通常電池供電。正是由于這些特點(diǎn)以及許多其他優(yōu)點(diǎn)，因此無線局域網(wǎng)（WLAN）、藍(lán)牙、ZigBee發(fā)展十分迅速，應(yīng)用越來越普遍，在市場上獲得了巨大成功。例如，無線局域網(wǎng)（WLAN）已經(jīng)在企業(yè)、醫(yī)院、商店、工廠、學(xué)校、交通、飛機(jī)、商船和艦船等場合得到了廣泛的應(yīng)用。IEEE 802.15.4（LR-WPAN）是物聯(lián)網(wǎng)的一種重要短距離傳輸系統(tǒng)。ZigBee在工業(yè)監(jiān)控與工業(yè)自動化控制，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，資產(chǎn)與詳細(xì)清單跟蹤，智能化農(nóng)業(yè)，安全監(jiān)視，保健監(jiān)視，環(huán)境監(jiān)視，軍事行動、消防隊(duì)員操作指揮，貨單自動更新，庫存實(shí)時跟蹤，家庭自動化，個人計(jì)算機(jī)外設(shè)，玩具與游戲，個人衛(wèi)生保健等領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。而市場的成功又反過來強(qiáng)力推動WLAN、ZigBee、藍(lán)牙的進(jìn)一步發(fā)展，形成了技術(shù)與市場的良性循環(huán)，持續(xù)發(fā)展。
軟件無線電技術(shù)、低功率電子學(xué)、CMOS技術(shù)、低功率RF設(shè)計(jì)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、以及無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的發(fā)展和進(jìn)步，使人們已經(jīng)能夠開發(fā)出功能全、功耗低的芯片，實(shí)現(xiàn)單片解決方案，從而保證和實(shí)現(xiàn)了短距離無線通信的低成本要求。
市場上有許多IEEE 802.15.4（LR-WPAN）芯片可供選擇。例如，TI公司推出的芯片CC2430提供單片系統(tǒng)解決方法。CC2430采用低功率全靜態(tài)CMOS設(shè)計(jì)，集成了遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的RF收發(fā)信機(jī)（相當(dāng)于TI公司推出的IEEE 802.15.4收發(fā)信機(jī)RF芯片CC2420）、優(yōu)化8051內(nèi)核（其性能是標(biāo)準(zhǔn)8051的8倍）、雙數(shù)據(jù)指針、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存（32/64/128 KB）、8 KB RAM、DMA、定時器（1個IEEE 802.15.4 MAC定時器，1個通用16比特定時器，2個8比特定時器）、自動前導(dǎo)發(fā)生器、同步字插入/檢測、MAC有效載荷的CRC-16計(jì)算和校驗(yàn)、空閑信道評估（CCA）、能量檢測/數(shù)字RSSI、鏈路質(zhì)量指示（LQI）、CSMA/CA協(xié)處理器、電池監(jiān)視與溫度傳感器、12比特ADC（8輸入，精度可配置）、AES安全協(xié)處理器、AES加密/解密硬件、兩個可編程通用同步/異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)（USART）、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、21個通用I/O引腳（其中2個具有20mA 信宿/信源能力）、硬件調(diào)試接口等，采用兼容有害物質(zhì)約束（RoHS）的77mm QLP48封裝，支持低功率操作（微處理器按32 MHz速率運(yùn)行時，接收和發(fā)送的電流均為27 mA；電源休眠方式下0.5A電流；待命方式下0.3A電流），數(shù)據(jù)速率250 kb/s，碼片速率2 Mchip/s，接收機(jī)抗干擾能力強(qiáng)，外接元件少，對于網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)只需要一個晶振，給系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)人員提供了極大方便。建議學(xué)校構(gòu)建CC2430或者類似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，做到教學(xué)、實(shí)踐、科研的統(tǒng)一，使學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)知識，而且還能夠到實(shí)際環(huán)境中去實(shí)踐，切身參與調(diào)試、軟件編寫、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。
本書取材于當(dāng)前主流的短距離無線通信系統(tǒng)，包括四個部分的內(nèi)容：短距離無線通信系統(tǒng)概述、典型短距離無線通信系統(tǒng)（LR-WPAN、HR-WPAN、藍(lán)牙）、無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀網(wǎng)能力、異種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的共存。具體安排如下：
第一部分“短距離無線通信系統(tǒng)概述”：包含1章（第1章）。內(nèi)容包括無線通信系統(tǒng)的分類，以及各類無線通信系統(tǒng)的簡單介紹。著重綜述了IEEE 802.11 WLAN的物理層、MAC機(jī)制及其體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用。然后介紹無線網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（WMN），包括WMN的特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、性能影響因素、應(yīng)用等。最后是短距離無線通信系統(tǒng)概述，包括短距離無線通信的特點(diǎn)、應(yīng)用、短距離無線通信技術(shù)的選擇考慮。
第二部分“典型短距離無線通信系統(tǒng)”：包含3章（第2、3、4章）。第2、3章分別詳細(xì)描述低速無線個人局域網(wǎng)（LR-WPAN）、高速無線個人局域網(wǎng)（HR-WPAN），包括網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)（包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹f(xié)議參考模型）、幀結(jié)構(gòu)、物理層、MAC層、節(jié)能技術(shù)。第4章是藍(lán)牙通信系統(tǒng)的概述，包括藍(lán)牙通信拓?fù)�、核心系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、分組格式、數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)等。
第三部分“無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀網(wǎng)能力”：包含1章（第5章）。本章詳細(xì)描述LR-WPAN、HR-WPAN的網(wǎng)狀網(wǎng)能力，包括網(wǎng)狀網(wǎng)參考模型、網(wǎng)狀網(wǎng)服務(wù)、網(wǎng)狀網(wǎng)服務(wù)幀格式、網(wǎng)狀網(wǎng)功能。
第四部分“異種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的共存”：包含1章（第6章）。本章討論無線個人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）、無線局域網(wǎng)（WLAN）的共存問題，介紹多種協(xié)作共存機(jī)制（無線媒介交替訪問，分組流量仲裁，確定性干擾抑制）和非協(xié)作共存機(jī)制（自適應(yīng)干擾抑制，自適應(yīng)分組選擇，ACL/SCO鏈的分組傳輸時間安排，自適應(yīng)跳頻），以及這些共存機(jī)制的使用方法和使用效果。
本書由兩位通信領(lǐng)域的研究員編寫。中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所研究員曾曦完成本書第4章“藍(lán)牙通信系統(tǒng)”、第5章“無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）的網(wǎng)狀網(wǎng)能力”的編寫。陳林星研究員完成其余4章的編寫，并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿和校對。
另外就幾個問題說明如下：
�。�1）在描述幀結(jié)構(gòu)時，按照從右到左的順序開始發(fā)送和接收。對于包含多個字節(jié)的域，按照從最低字節(jié)到最高字節(jié)、每個字節(jié)按照最低比特到最高比特的順序開始發(fā)送和接收。對于在PHY與MAC子層之間的傳遞的數(shù)據(jù)域也按照這種順序發(fā)送和接收。
�。�2）在使用本教材之前，學(xué)生最好應(yīng)學(xué)過通信原理課程，具有分組通信、調(diào)制解調(diào)、糾錯檢錯等基本通信知識；此外，還應(yīng)該具備一定的數(shù)學(xué)知識，比如圖論等。如果學(xué)生缺乏這些知識，建議老師講課時適時補(bǔ)充一些這方面的知識。
在本書的構(gòu)思和寫作過程中，以及本書的成功出版，作者一直得到了電子工業(yè)出版社的大力支持和幫助。在寫作過程中，在理解和討論一些技術(shù)問題時，多位友人給予了有益的幫助。作者在此一并表示由衷感謝！
由于作者知識有限，本書難免有缺陷、甚至錯誤。非常歡迎來文指出本書的缺點(diǎn)和錯誤。
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