編輯推薦
隨著短距離無綫通信技術的快速發展,各種針對不同應用環境的短距離無綫通信技術不斷推齣,如專門針對低速無綫數據業務的ZigBee技術等,但是目前缺少一本專門針對各種主流短距離無綫通信技術及組網應用的書籍,而本書正好填補瞭此項空白。 本書共分為6章,介紹瞭目前主流的無綫局域網、藍牙技術和ZigBee無綫通信技術,它們的主要特點是:均工作在ISM頻段,覆蓋距離在百米左右;主要應用於數據領域,組網簡單、靈活等。同時介紹瞭無綫組網技術及其在短距離無綫通信中的應用及仿真。
內容簡介
《高等學校信息工程類專業規劃教材·短距離無綫通信及組網技術》主要介紹短距離無綫通信技術和通信網絡的技術及應用,內容涉及短距離無綫通信技術及移動自組織網絡領域的幾個熱點:Wi-Fi技術、藍牙技術、ZigBee技術、移動Ad hoc網絡技術及相應的NS2仿真技術。《高等學校信息工程類專業規劃教材·短距離無綫通信及組網技術》全麵分析瞭Wi-Fi技術、藍牙技術、ZigBee技術三種短距離無綫通信技術的基本理論、基本技術、基本方法,並兼顧具體實際應用。通過《高等學校信息工程類專業規劃教材·短距離無綫通信及組網技術》的學習,有助於讀者在短時間內掌握短距離無綫通信技術及其組網技術的基本理論和研究方法,並為其應用提供瞭很好的技術參考。
內頁插圖
目錄
第1章 緒論
1.1 短距離無綫通信技術
1.2 各種短距離無綫通信技術的發展狀況
1.3 各種短距離無綫通信技術的特點比較
1.4 無綫自組織網絡技術
第2章 IEEE 802.11技術
2.1 IEEE 802.11技術概要
2.2 IEEE 802.11b技術
2.3 IEEE 802.11a技術
2.4 IEEE 802.11g技術
2.5 IEEE 802.11標準係列比較
2.6 IEEE 802.11無綫局域網的物理層關鍵技術
2.7 無綫局域網的優化方式
第3章 藍牙技術及應用
3.1 藍牙技術簡介
3.2 藍牙技術基帶與鏈路控製器規範
3.3 藍牙主機控製器接口協議
3.4 藍牙邏輯鏈路控製與適配協議
3.5 藍牙服務發現協議
3.6 藍牙串口仿真協議
3.7 藍牙鏈路管理器
第4章 ZigBee技術
4.1 ZigBee技術簡介
4.2 ZigBee技術組網特性
4.3 ZigBee物理層協議規範
4.4 ZigBee的MAC層協議規範
4.5 ZigBee技術網絡層
第5章 無綫自組織網絡技術
第6章 NS無綫網絡仿真及應用
參考文獻
精彩書摘
第1章 緒論
隨著電子技術的發展和各種便攜式個人通信設備及傢用電器等消費類電子産品的增加,人們對於各種消費類電子産品之間及其與其他設備之間的信息交互有瞭強烈的需求,對於使用便攜式設備並需要經常流動工作的人們,希望通過一個小型的、短距離的無綫網絡為移動的商業用戶提供各種服務,實現在任何時候、任何地點、與任何人進行通信並獲取信息的個人通信要求,從而促使以藍牙、wi—Fi為代錶的短距離無綫通信技術應運而生。這些短距離無綫通信技術主要應用於傢庭、辦公室、機場、商場等室內場所,在提高人們生活和工作質量的同時,也對現有的蜂窩移動通信技術和衛星移動通信技術等相對長距離無綫通信技術提供瞭有益的補充。因此,實現低價位、低功耗、可替代電纜的無綫數據和語音鏈路的短距離無綫通信(SDR)技術正在成為被關注的焦點。
1.1 短距離無綫通信技術
作為有綫通信的補充和發展,無綫通信係統自20世紀,特彆是21世紀初以來得到瞭迅猛的發展。其中蜂窩移動通信從模擬無綫通信到數字無綫通信,從早期的大區製蜂窩係統,支持很少的用戶,很低的數據速率,但是有較遠的傳輸距離,到目前的宏蜂窩、微蜂窩,通信半徑越來越小,支持用戶越來越多,數據傳輸速率越來越高;從2 G、2.5 G到目前將要在國內應用的3 G,毫無疑問,蜂窩移動通信技術的産生、發展及應用是通信領域最偉大的成就之一。目前4 G係統的研究也在積極地展開,通信對於國民經濟和國傢安全具有越來越重要的意義,和人們生活緊密相關的短距離無綫通信技術與係統也得到瞭迅速的發展。
前言/序言
信息時代脈搏的搏動:無綫通信與現代生活 在信息爆炸、互聯互通已成為社會常態的今天,我們無時無刻不沐浴在無綫通信的海洋之中。從早晨喚醒我們的智能鬧鍾,到通勤路上流暢播放的播客,再到工作場所高效協作的各類應用,無綫通信以其無形而強大的力量,重塑著我們的生活方式、工作模式乃至整個社會的運行邏輯。這本書,正是要帶領讀者深入探尋這場信息時代脈搏搏動背後,那股至關重要的技術驅動力——短距離無綫通信及其組網技術。 我們生活在一個前所未有的互聯時代。智能手機、平闆電腦、智能穿戴設備、物聯網傳感器、智能傢居係統……這些設備如同我們身體的延伸,它們需要高效、可靠且便捷的通信方式來交換信息、協同工作。而短距離無綫通信技術,正是實現這一目標的關鍵。它擺脫瞭傳統有綫連接的束縛,賦予瞭設備自由移動的權利,使得信息傳遞更加靈活、高效,極大地提升瞭用戶體驗和應用場景的拓展性。 本書並非僅僅羅列一係列的技術術語,而是緻力於構建一個全麵、深入的知識體係,幫助讀者理解短距離無綫通信的演進脈絡、核心原理,以及如何在實際應用中構建穩定、高效的無綫網絡。我們將從基礎概念入手,循序漸進地揭示各種短距離無綫通信技術的奧秘。 理解無綫通信的基石:從電磁波到協議棧 任何無綫通信都離不開電磁波的傳播。本書將詳細闡述電磁波的産生、傳播特性,以及在短距離通信中扮演的關鍵角色。我們將探討頻率、波長、信號衰減、乾擾等基本概念,並分析它們如何影響無綫通信的性能。在此基礎上,我們將深入剖析各種短距離無綫通信技術所采用的調製解調方式,例如頻率調製(FM)、幅度調製(AM)、相位調製(PM)以及更先進的數字調製技術,如正交頻分復用(OFDM)等。理解這些調製解調技術,如同掌握瞭信息在空氣中“說話”的語言,是理解整個無綫通信係統的起點。 信號的穩定傳輸離不開有效的信道編碼和解碼技術。本書將介紹錯誤檢測與糾正碼(ECC)的基本原理,例如循環冗餘校驗(CRC)、漢明碼等,以及它們如何在存在噪聲和乾擾的環境下,保證數據的完整性和可靠性。此外,我們還將探討媒體訪問控製(MAC)協議,這是多設備共享無綫信道時至關重要的機製,它解決瞭“誰在何時發送數據”的問題,確保瞭通信的有序進行。我們將深入分析各種MAC協議的優缺點,例如Aloha、CSMA/CD、CSMA/CA等,並介紹在不同短距離無綫通信標準中是如何應用的。 核心技術逐一解析:藍牙、Wi-Fi的演進與應用 在眾多短距離無綫通信技術中,藍牙(Bluetooth)和Wi-Fi(Wireless Fidelity)無疑是應用最為廣泛的兩種。本書將對這兩種技術進行深入的剖析。 藍牙技術: 我們將追溯藍牙技術的起源與發展,從最初的低功耗版本到如今的藍牙Mesh網絡,瞭解其在音頻傳輸、數據交換、設備互聯等方麵的不斷創新。我們將詳細講解藍牙的物理層和鏈路層協議,包括配對、連接、數據傳輸流程,以及低功耗藍牙(BLE)在物聯網設備中的關鍵作用,例如其在智能穿戴、健康監測、位置服務等領域的廣泛應用。理解藍牙Mesh的組網機製,更能幫助我們理解如何構建一個由眾多小型設備組成的智能互聯網絡。 Wi-Fi技術: 作為傢庭和辦公場所無處不在的無綫網絡技術,Wi-Fi的演進史就是一部高速、穩定通信的追求史。我們將深入探討Wi-Fi標準的曆代演進,從802.11a/b/g到802.11n、802.11ac,再到最新的802.11ax(Wi-Fi 6/6E)和Wi-Fi 7,理解它們在傳輸速率、頻譜利用、多用戶並發能力等方麵的飛躍。我們將詳細分析OFDM、MIMO(多輸入多輸齣)、MU-MIMO(多用戶多輸入多輸齣)、OFDMA(正交頻分多址接入)等關鍵技術,以及它們如何顯著提升Wi-Fi網絡的性能。同時,本書也將涵蓋Wi-Fi的安全機製,如WEP、WPA、WPA2、WPA3等,以及如何構建安全可靠的Wi-Fi網絡。 組網的力量:構建高效穩定的無綫網絡 短距離無綫通信的真正威力,體現在其能夠構建起各種規模的無綫網絡。本書將重點探討短距離無綫通信的組網技術,讓讀者理解如何將分散的設備連接起來,形成一個協同工作的整體。 點對點(P2P)通信: 這是最基本的無綫連接模式,例如兩颱設備之間直接進行通信。我們將分析其應用場景和實現方式。 點對多點(P2MP)通信: 例如一個接入點(AP)連接多個客戶端,這是Wi-Fi網絡最常見的模式。我們將深入研究AP與客戶端之間的通信協調機製。 Ad-hoc網絡(即時網絡): 這種網絡不需要固定的基礎設施,設備之間直接建立通信鏈路,實現靈活快速的組網。我們將探討其在臨時性通信、軍事通信、災難救援等場景下的應用。 Mesh網絡: 這種網絡結構中,每個節點都可以作為中繼器,將數據傳遞給其他節點,從而實現網絡的覆蓋擴展和魯棒性增強。本書將重點分析藍牙Mesh和Wi-Fi Mesh的組網原理、路由算法以及在智能傢居、工業自動化等領域的應用。 物聯網(IoT)的組網挑戰與解決方案: 物聯網的飛速發展對短距離無綫通信組網提齣瞭新的挑戰,例如海量設備的連接、低功耗需求、異構設備互聯等。本書將介紹一些專門針對物聯網的無綫通信技術,如Zigbee、Thread等,並探討它們在物聯網應用中的優勢。我們將分析如何利用各種短距離無綫通信技術,構建起一個龐大而智能的物聯網生態係統。 安全與未來:保障無綫通信的可靠性與發展 在享受無綫通信便利的同時,安全性始終是一個不容忽視的問題。本書將深入探討短距離無綫通信中的安全威脅,包括數據竊聽、惡意攻擊、身份僞造等,並介紹各種加密技術、認證機製和安全協議,以保護無綫通信的隱私和數據的完整性。我們將分析藍牙和Wi-Fi的安全漏洞,以及如何采取有效措施來防範這些風險。 展望未來,短距離無綫通信技術仍在不斷演進。下一代Wi-Fi、更先進的藍牙標準、以及新興的無綫技術,將繼續推動通信速度、連接密度和智能化水平的提升。本書將對這些前沿技術進行介紹,包括它們可能帶來的變革,以及對未來社會的影響。我們將探討6G通信、超寬帶(UWB)技術、以及AI在無綫通信中的應用等,為讀者勾勒齣無綫通信技術發展的宏偉藍圖。 學習本書的價值 本書的目標是為信息工程類專業的學生提供一個紮實的技術基礎,讓他們能夠理解當前主流的短距離無綫通信技術,掌握構建和管理無綫網絡的方法。無論您是希望深入瞭解Wi-Fi的原理,還是想開發基於藍牙的智能設備,亦或是對構建一個龐大的物聯網係統充滿興趣,本書都將為您提供寶貴的知識和指導。 通過本書的學習,您將能夠: 理解短距離無綫通信的基本原理: 掌握電磁波、調製解調、信道編碼等核心概念。 熟練掌握主流短距離無綫通信技術: 深入理解藍牙和Wi-Fi的工作原理、協議棧及應用。 掌握無綫組網技術: 能夠設計和部署不同類型的短距離無綫網絡,包括Ad-hoc和Mesh網絡。 認識物聯網通信的挑戰與機遇: 瞭解針對物聯網的專用通信技術及其應用。 理解無綫通信安全的重要性: 掌握基本的無綫安全威脅和防護措施。 展望無綫通信的未來發展: 瞭解前沿技術及其潛在影響。 信息時代的速度,很大程度上取決於無綫通信的效率和覆蓋。本書將為您打開一扇通往這個激動人心領域的大門,讓您能夠深刻理解信息時代的脈搏,並成為這場技術變革的參與者和推動者。
一直以來,對於無綫通信的組網技術,我總覺得有些碎片化的認識,直到我遇到這本《短距離無綫通信及組網技術》。這本書的編排邏輯非常清晰,它不僅僅是簡單地羅列各種短距離無綫通信技術,更重要的是,它將“組網”這一核心概念貫穿始終。我特彆喜歡書中關於不同網絡拓撲結構(如星型、總綫型、網狀型)的詳細對比分析,以及各種路由算法的深入講解。這些內容對於理解如何構建高效、可靠的無綫通信網絡至關重要。書中還對各種應用場景下的組網挑戰和解決方案進行瞭深入探討,例如在工業自動化領域如何保證數據的實時性和可靠性,在智能傢居領域如何實現設備的互聯互通和統一管理。讓我印象深刻的是,書中在討論最新的無綫通信技術時,並沒有僅僅停留在技術指標的介紹,而是著重分析瞭這些技術在組網方麵的優勢和局限性,以及它們可能帶來的發展趨勢。對於想要深入理解無綫通信組網原理,並將其應用於實際項目開發的讀者而言,這本書無疑是一份非常有價值的參考資料。