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1 可穿戴式无线网络技术研究及应用 郑武 1 ，金纯 2 , 杨致远 1 （1.重庆邮电学院应用技术学院，重庆，400065；2.重庆蓝牙无线技术研究所，重庆，400039） 摘 要：本文从可穿戴式计算机的概念出发，提出了可穿戴式无线网络的概念。并运用 IEEE802.15 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中的蓝牙和 ZigBee 技术构建了可穿戴式无线网络模型，阐明了它们的服务 原理， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了可穿戴式无线网络的核心技术。最后展望了可穿戴式无线网络在不同领域的应 用。 关键字：可穿戴式无线网络 蓝牙 ZigBee 模型 中图分类号：TN915.02 文献标识码：A 1. 可穿戴式计算机和可穿戴式无线网络 1.1 可穿戴式计算机[1] 可穿戴式计算机是一种新概念的移动计算系统。其概念起源于 20 世纪 60 年代。自 90 年代以来，随着大规模和超大规模集成电路的迅猛发展，对可穿戴式计算机的研究进入了一 个全新的阶段。目前，对可穿戴式计算机的概念并没有确切的定义。大体而言，可穿戴式计 算机应具备以下基本特征： z 可在运动状态下使用 z 使用的同时可腾出手或做其它的事情 z 使用者可进行控制 z 具有可持续性 z 多样性，即不同应用的可穿戴式计算机在构成、功能等方面应有所不同 从以上特征可看出，与传统的计算机相比，可穿戴式计算机与人的结合更为紧密。这 就要求穿戴式计算机必须采用全新的人-机交互技术，从而达到人-机的和谐统一。这也是当 前对可穿戴式计算机研究的热点问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 和必须攻克的难点。 1.2 可穿戴式无线网络 在上面介绍的可穿戴式计算机系统中，各硬件装置之间主要是通过通信线缆连接的， 采用的操作平台也是基于有线装置的。这种系统虽然在一定的场合有其适用性，但它的缺点 也是明显的： 首先，它不够灵活。因为采用通信线缆这种“硬”连接方式，势必会影响用户躯体的 活动空间和幅度，而这在一些应用场合是必须的，如体育锻炼。 其次，它没有考虑与现有的个人通信终端（如手机、PDA、MP3 等）的融合。这会使 得现有的通信终端成了与可穿戴式计算机实体上相互独立而功能上相互重叠的设备。 针对这种状况，本文提出可穿戴式无线网络的概念。与可穿戴式计算机相比，可穿戴 式无线网络具有以下特点： ⑴ 更好的灵活性。 ⑵ 充分考虑与现有的个人通信终端的融合。 ⑶ 能进行分散控制。这是由于各通信终端都有一定的运算处理能力和存储容量（并且 随着超大规模集成电路的发展，这方面的性能势必会得到进一步的提高）。 ⑷ 更加人性化。用户可根据不同的应用、方便程度、以及个人的喜好来选择合适的主 通信设备以控制整个网络。 由此可见，可穿戴式无线网络应具有比可穿戴式计算机更好的适用性和更广泛的应用 带 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 的 删除的内容: 核心技术 删除的内容: 删除的内容: 用 删除的内容: 三种不同的无 线技术 IEEE802.11b、蓝牙和 HiperLAN/2 删除的内容: 了三种 删除的内容: 不同的 删除的内容: IEEE802.11b 删除的内容: 删除的内容: 蓝牙 HiperLAN/2 删除的内容: 可穿戴式计算 机的 删除的内容: 它不止满足于 充当人的助手，而是努力成 为人的一部分，成为人智力 的扩展和延伸。因此，可 删除的内容: 可穿戴式计算机的诸多优点 和良好的应用前景引起了各 行各业的广泛兴趣。目前， 已有具有初级功能的可穿戴 式计算机推向市场。但总体 而言，可穿戴式计算机的发 展仍处于初级阶段。随着相 关技术的飞速发展，相信会 有更高性能和实用性的可穿 戴式计算机产品面世。 删除的内容: 在 删除的内容: 有 删除的内容: 但又不能互相 替代、实体上相互独立 删除的内容: 这不但加重了 用户的负载，同时也造成了 一些通信终端的功能得不到 应有的发挥。 2 前景，而且它可在现有的各种无线局域网技术的基础上开发。由于现有的各种无线局域网技 术已较为成熟，因而较之可穿戴式计算机，在开发难度和开发周期上具有明显的优势。 2. 可穿戴式无线网络的系统模型 2.1网络模型 当前，适合用来构建可穿戴式无线网络的技术主要有蓝牙和 ZigBee 等。这两种无线技 术均属于 IEEE802.15 家族，工作于 ISM 频段。它们之间的区别如下表 1-1 所示。由于在组 网方式上完全一致，因而用它们构建的可穿戴式网络模型也基本相同。 表 1-1 蓝牙与 ZigBee 的比较 扩频 方式 最高速 据速率 覆盖 范围 接入方式 纠错机制 设备激 活时间 业务类型 蓝牙 FHSS 1Mb/s <10m 轮询-应答 前向纠错 3s 语音+数据 ZigBee DSSS 250kb/s 10-75m CSMA/CA 差错检测/重传 15ms 数据 ⑴ 用蓝牙和 ZigBee 技术构建的可穿戴式无线网络结构 蓝牙和 ZigBee 的组网方式可分为三种形式：星型网、对等网和混合网[2]。采用蓝牙和 ZigBee 技术构建的可穿戴式无线网络宜采用混合结构形式，如图 2.1 所示。它是一个松散的 Ad Hoc 网络，正好符合穿戴的需要。 传感器或其 它终端设备 网络互连 设备 Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ LAP/ MasterMaster /Slave Slave 基站 外部网络 图 2.1 可穿戴式蓝牙网络模型 上图中整个网络被划分为两级层次结构。Ⅰ级匹克网的主设备（Master）连接各Ⅱ级匹克网 的主设备，各Ⅱ级匹克网的主设备在Ⅰ级匹克网中充当从设备（Slave）。每级匹克网均由主 设备负责维护管理。为便于维护和管理整个网络，由Ⅰ级匹克网的主设备充当连接外部网络 的 LAP，并且该主设备不作为Ⅱ级匹克网的主（从）设备。当然，这里的 LAP 并不直接与 有线网直接相连。可充当 LAP 角色的设备可能不止一个，但无论哪个设备作为网关设备， 都应遵循上述的组网原则。 ⑵ 可穿戴式无线网络设备 在上述的两种可穿戴式无线网络中，整个网络内的设备按照角色的不同可分为两种基本 的类型： 传感器或其它终端设备：这类设备只需将采集到的数据传到 Master 即可，不承担任何 管理和维护网络的任务。这类设备主要有传感器、探测器、耳麦和摄像机等。 网络互连设备：网络互连设备不只是负责转发终端设备传来的数据，还必须管理和维 护各Ⅱ级网络。同时这些互连设备之间还必须形成新的网络。因而，网络互连设备应具有一 定的存储容量和数据处理能力。从理论上说，各 Master 均可充当 LAP，但实际上并没有这 删除的内容: 当前可用来构 建无线局域网的技术主要有 802.11b、蓝牙、HiperLAN/2、 以及 HomeRF 等（IrDA 属光 通信，这里不予讨论）。除 HiperLAN/2 外，另外三种无 线技术均工作于 ISM 频段。 而其中的 HomeRF 则是 DECT 和 IEEE802.11 相互融 合的产物，通常应用于家庭 环境。因此上述各项无线技 术可谓各有特色。本文尝试 分别采用 802.11b、蓝牙和 删除的内容: ⑵ 删除的内容: 蓝牙 删除的内容: 技术 删除的内容: 是由蓝牙 SIG 推出的一种新的无线互连技 删除的内容: 3 删除的内容: IEEE 已于 2002 年 3 月批准了基于蓝牙 1.1 删除的内容: 这 删除的内容: 式网络 删除的内容: 可穿戴式蓝牙 的网络模型如图 2.2 所示。 删除的内容: 2 删除的内容: 同样，在 删除的内容: 删除的内容: ⑶ 删除的内容: 三种 删除的内容: AP（蓝牙匹克 网中的 删除的内容: ，下同） 删除的内容: ，以便数据的转 发 删除的内容: AP 删除的内容: 与外网连接的 网关设备 ... [1] ... [3] ... [2] ... [6] ... [5] ... [4] ... [7] 3 样的必要。在本模型中，充当网关的 LAP 只作为Ⅰ级网络的成员，负责管理和维护Ⅰ级网 络，而不作为Ⅱ级网络的基站。这样做的目的是为防止同一设备担任过多的角色，会增加设 备的复杂度。可充当网络互连设备的设备有 PDA、GPS、头戴设备、MP3、手机以及 PTT （Push To Talk）等，其中手机等亦可充当与外网联系的网关。 2.2 服务原理 无论是采用哪种无线技术构建可穿戴式无线网络，都应能提供基本的服务和管理功能， 这些功能包括内部数据传输、基于 Web 的服务和网络管理服务等。 ⑴ 内部数据传输 内部数据传输是可穿戴式无线网络最基本的服务要求。在网络内部，Ⅰ级网络和Ⅱ级网络可 采用不同的数据传输模式。在Ⅱ级网络中，传感器等终端设备与 Master 之间通常采用点到 点传输模式，这是因为通常情况下Ⅱ级网络中的终端只需单项发送数据即可，且各通信终端 之间一般不具有需要建立直接路由来完成的大量的通信业务。而在Ⅰ级网络中, Master 则既 可采用点对点传输，也可采用点对多点传输。但 Slave 之间若需进行点对点通信则必须脱离 原来的匹克网，单独组建新的匹克网。 很显然，同一Ⅱ级网络中终端设备之间若需进行数据传输，则须经 Master 转发。若某一Ⅱ 级网络中的终端设备要向其它Ⅱ级网络中的终端设备发送数据，则必须经过Ⅰ级网络中的 LAP 转发。当Ⅰ级网络中的设备需要向外部网络传送数据时，可考虑通过作为网关的 LAP 来转发，或建立虚连接。 ⑵ Web 访问 通常情况下，只有Ⅰ级网络中的设备才具有 Web 访问的需求和条件。Web 访问应通过 网关来进行，这主要是考虑到网络的安全性。建立与 Web 站点的连接后，可以考虑采用 C/S 模式来提供业务，这些业务应包括 FTP 服务、E-mail 服务、以及音频和视频服务等。对语 音业务，可以考虑采取 VoIP 技术。 ⑶ 网络管理服务 网络管理的任务是为维护整个网络的可靠运行。为了设备间建立通信连接和维护管理网 络的方便，通常情况下都要对网络中的设备分配逻辑地址。在 IPv6 尝未启用之前，肯定很 难做到把实际的 IP 地址作为各通信设备的逻辑地址。但作为网关的设备应拥有实际的 IP 地 址，这样有利于进行 Web 访问。当然，如果必要，也可考虑将网关设备作为 DHCP 服务器， 但这样显然会加重网关设备的工作负荷。事实上，也可利用各无线技术自己的地址编址和分 配 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 为检测网络内部设备的活动状态，可以向整个网络或特定的Ⅱ级网络发布广播消息。 并根据反馈的情况对整个网络进行诊断，以便及时向使用者发出预警。当然，也可发布包含 特定网络设备地址的广播消息，这种情况通常发生在消息发布者需要与该设备建立联系的时 候。 3. 可穿戴式无线网络核心技术 尽管目前无线局域网技术已较为成熟，可作为开发可穿戴式无线网络的基础，但要将其 真正应用于可穿戴式无线网络还需解决多项关键难题，这些难题集中体现了可穿戴式无线网 络的核心技术，它主要表现在以下方面： 3.1 网络设计 网络设计首先要尽可能的保证系统功能的发挥和网络的稳定。相对有线技术而言，采 用无线技术的可穿戴式网络在组网上有较大的灵活性。 除此之外，网络设计还应考虑人的体形特征和行为习惯。良好的网络结构应具有穿戴 删除的内容: ⑷ 种可穿戴式无线网络的 比较 上述三种可穿戴式网络的网 络结构都是基于两级层次 的，采用更多重的网络结构 可能会导致系统性能的下 降。同时，在设备较少的情 况下完全可以采用单一的网 络结构，这样会使系统变得 更简单有效。由于 IEEE802.11b、蓝牙和 HiperLAN/2 三种无线技术各 有特点，用它们构建的可穿 戴式网络的优缺点可总结如 删除的内容: 这里所说的数 据传输是指通信设备随机发 删除的内容: 采用不同技术 的可穿戴式无线网络所使用 删除的内容: ， 删除的内容: （含图 2.3 中的 网络Ⅲ，下同） 删除的内容: AP 删除的内容: 数据传输是单 向的（传感器等之类的通信 删除的内容: ， 删除的内容: IEEE802.11b 网 络中的 AP 之间通常通过令 删除的内容: ） 删除的内容: 。但与 HiperLAN/2 不同，蓝牙中的 删除的内容: AP 删除的内容: ，甚至是Ⅰ级网 络中的 LAP 转发 删除的内容: 删除的内容: AP（ 删除的内容: ） 删除的内容: 但这种灵活性 也只是相对的，特别是对 ... [9] ... [12] ... [10] ... [11] ... [8] ... [13] 4 方便、舒适，重量轻、便于携带，有一定的抗震性等特征，同时还应尽量使网络的结构简单、 使用方便（特别是操作和阅读方面的服务）。 3.2 输入输出装置[3][4] 输入输出装置是实现可穿戴式无线网络人-机交互的重要接口，人-机交互的灵活性和方 便性不止会影响系统功能的充分发挥，而且还会影响到市场上的推广应用。 输入装置既包括手写板、键盘、麦克风等由人操控的装置，也包括摄像头、GPS、传感 器等专门的数据输入装置。输入装置除实现语音和数据的输入外，还应能满足控制上的要求； 输出装置包括耳机、显示装置和触动装置等。输出装置不仅要向使用者提供信息服务，同时 还应体现使用者的意志和要求。当然，不同的应用所需要的输入输出装置不一定相同，应根 据实际需要来配置。 3.3 多功能集成装置 应当说，满足穿戴式无线网络需要的具有特定功能的设备目前市场上大都已经具备， 有些功能之间还进行了整合设计，如耳麦、触摸屏等。但这些设备大多不具有无线接口，所 以需要对它们进行集成，并在外壳上重新设计以符合人体穿戴的需要。对那些在网络中承担 多种角色的设备而言，多功能集成的需要就更为迫切，也更为重要。例如，作为网关的手机 不仅应具有手机的各项功能，还应承担管理整个可穿戴式无线网络和进行数据转发的任务， 这显然具有一定的挑战性。 多功能集成装置的集成度越高、设备越微型化，就越能更好地满足穿戴式无线网络的 需要。当然，这有赖于超大规模集成电路的进一步发展。 3.4 操作平台 针对可穿戴式无线网络的要求，应提供与其硬件设备相对应的操作平台。操作平台同 样可根据具体的应用需求来开发，但它们应具备基本的为保障整个网络稳定运行的各项管理 服务。总体说来，可以直接借鉴当前在手机等移动终端上使用的掌上 OS，并在此基础上进 一步开发；也可采用 Linux 来开发专用的 OS。前种方式将明显有利于缩短开发周期，并可 重用现有的应用软件，其缺点是功能有限；后种方式可具有很强的针对性，其缺点是没有相 应的应用软件支撑，开发难度较大。 3.5 网络顽存性[5] 网络的顽存性体现在它对周围环境的适应能力。它主要表现在两个方面：网络连接的可 靠性和稳定性、网络的抗干扰能力。网络的顽存性在很大程度上决定了网络的服务质量 （QoS）。由表 1-1 可知，蓝牙和 ZigBee 技术都有一些增强环境适应性的技术措施。例如在 抗干扰方面，ZigBee 和蓝牙分别采用了 DSSS、FHSS 技术；在纠错机制方面，蓝牙和 ZigBee 分别采用了前向纠错机制和差错检测/重传机制等等。但是，由于当前无线设备的迅猛增多， 无线设备的使用环境也随之恶化，在加之它们都工作于 ISM 频段，因而有必要研究更可靠 的技术措施来保障网络的顽存性。 3.6 能源 对可穿戴式无线网络，网络中的设备通常通过电池来供电。电池一个周期的平均工作 时间一方面取决于电池的容量，另一方面也与设备的能耗和电源的使用效率有关。 目前，在大规模集成电路的推动下，很多电子设备都在向小型化和微型化方向发展。 比较而言，电源技术并没有取得实质性进展，从而使得在很多移动通信设备中电池所占重量 和体积的比例越来越大。因而寻找新的替代能源将是一项具有重要意义的课题。 在现阶段只能通过电池供电的情况下，除要求使用者应养成良好的操作习惯外，可从 硬件和软件两方面来着手以提高电池的平均工作时间。硬件方面，应尽可能地提高设备的集 删除的内容: 5 删除的内容: 6 删除的内容: 7 删除的内容: 在上述的 删除的内容: 三种可穿戴式 无线网络模型中，三种无线 删除的内容: 采用了 删除的内容: 来提高网络的 环境适应能力。 删除的内容: IEEE802.11b 删除的内容: ，而在 HiperLAN/2 中则采用了自动 频率分配技术 删除的内容: 同时， HiperLAN/2 对 QoS 的支持、 删除的内容: 对 FEC 删除的内容: 的支持 删除的内容: 、以及 删除的内容: IEEE802.11b 使 用的动态速率漂移 删除的内容: 策略 删除的内容: ，都增强了它们 的环境适应性。 删除的内容: IEEE802.11b 和 蓝牙 删除的内容: 是使用 删除的内容: 必须 删除的内容: 完善的 删除的内容: 以提高可穿戴 式无线 5 成度，并利用新型元器件进行节能设计以降低设备的能耗；软件方面，应设计合理的设备工 作模式和节能模式，同时开发相应的算法以使信号的发射功率具有自适应特性。 3.7安全 安全问题也是无线网络固有的问题。解决安全问题的前提是使用者要有安全意识，其次 才是技术和管理上的问题。当前很多无线网络都提供了认证和加密等方面的安全功能，但仅 有这些措施是不够的！然而，安全措施的增多会加重网络设备的运行负担，降低网络的运行 效率，这是矛与盾的关系。 有关无线网络的安全问题在很多文献中都有深入的讨论[6][7]，这里不再赘述。 4. 可穿戴式无线网络的应用 可穿戴式无线网络可粗略地理解为无 线局域网技术在个体上的实现（见图 4.1）。 可以说，在不同的领域都有可穿戴式无线网 络的应用需求。 4.1 军事应用 军事领域是可穿戴式无线网络最有潜 力的应用领域之一，特别是对情报搜索、敌 后侦察等军事任务而言情况更是如此。对这 类应用，通常要求 系统中配备有耳麦、摄 像装置、 GPS 装置、具有显示和存储功能的通信设备 等，以便侦察人员通过系统与外界保持通信 联系、确定自己所处的 位置、方便地进行侦察活动。 4.2 工业应用 在工业生产领域，当空间环境等因素导致很多有线检测设备不能进行正常的作业，或 者由于需要多个检测设备协同工作、而使用有线连接很不方便的时候，可应用可穿戴式无线 网络。这不仅会带来方便，而且还可及时的获取、处理和传输数据，提高检测效果。 4.3 医疗保健和助残 对可穿戴式无线网络具有吸引力的另一个领域是医疗保健和助残。例如，可通过在病人 身上安放多个传感器或其它医疗设备（还可根据需要将传感器安放到病人的体内），以检测 病人的体征；对那些不需要住院治疗而又需要随时观察病情的病人，也可在病人身上安放一 定数量的传感器，并通过无线网络发送的数据及时了解病人的最新情况。而对于残疾人，则 更可以通过可穿戴式无线网络上的各项设备获取使用者或周边环境的信息，然后根据具体的 情况提供帮助或告警信息（语音的或图像的）。 4.4 日常生活应用 在现实生活中，很多人其实都同时携带有多个终端。如果采用可穿戴式无线网络将这 些终端连接起来，将能带来很多方便。例如可通过手机及时地下载朋友推荐的音乐、然后传 送到自己的 MP3 上欣赏等。 可穿戴式无线网络还可为旅游探险者带来方便或提供安全保障，如此等等。 5. 结论 头部 设备 输入输出 或/和 控制设备 腰部设备 胸部传感器 手部设备 背部或腰 部设备 脚部传 感器 腿部或膝盖 部传感器 图 4.1 可穿戴式无线网络应用于人体的示意图 删除的内容: 8 删除的内容: 9 6 目前，无线局域网在很大程度上还是在扮演“电缆替代者”的角色，还没有成为人们 “形影不离”的朋友甚至是人逻辑上的一部分。本文提出的可穿戴式无线网络的概念将进一 步密切无线局域网和人的关系。本文对用两种不同的无线技术构建的可穿戴式无线网络模型 进行了可行性研究，分析了其中的关键技术，对今后开展可穿戴式无线网络的研究具有启发 和推动作用。 参考文献： [1] 陈东义.可穿戴式计算机的发展与趋势[J].重庆大学学报,2000,23（3）：119-121. [2] IEEE 802.15 Working Group.IEEE802.15 Standard[C].http://grouper.ieee.org/groups/802/15, March 2002 [3] THOMAS B,TYERMAN S,GRIMMER K.Evaluation of three input mechanisms for wearable computers[A].Proceedings of the International Symposium on Wearable Computers[C].Los Alnmitos,CA,USA:IEEE Computer Society,1997,2-9 [4] NTTIN SAWHNEY,CHRIS SCHMANDT.Speaking and Listening on the Run:Design for Wearable Audio Computing[A].Proceedings of the 2ND International Symposium on Wearable Computing.Pittsburgh[C].Pennsylvania:IEEE Computer Society,1998,108-115 [5] Pahlavan K,Krishnamurthy P.无线网络原理[M].北京:科学出版社.2003 [6] Aziz A,Diffie W.Privacy and authentication for wireless local area networks[J].IEEE personal communications,First quarter,1994:25-31 [7] 刘 堃,林 生,等.无线网络安全防护（译著）[M].北京:机械工业出版社.2003 The Research and Applications of The Wearable Wireless Network ZHENG Wu1 , JIN Chun2 , YANG Zhi-yuan1 （1. Dep. of Application Technology,Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing,400065,China;2. Chongqing Bluetooth Wireless Technology Research Institute, Chongqing,400039,China） Abstract: According to the idea of WearComp, This work firstly proposes conception of the Wearable Wireless Network（WWN）and constructs the WWN model based on Bluetooth technology and ZigBee technology, then analyse service principle of the model and illustrate key technologies of the WWN. Lastly, the prospective applications of the WWN in several fields are given . Key Words: Wearable Wireless Network Bluetooth ZigBee Model 作者简介： 郑武，男，1974 年生。重庆邮电学院讲师，硕士。主要从事无线局域网、网络安全等方面 的教学和科研工作。金纯，男，重庆蓝牙无线技术研究所所长，美国芝加哥 Illinois 大学计 算机专业博士。现主要从事无线局域网方面的研究和开发工作。杨致远，男，重庆邮电学院 讲师。 通信地址：重庆邮电学院应用技术学院；邮编：400065 电话：（手）13883129991 电子邮件：zhwweb@sina.com 带格式的 带格式的 删除的内容: 自无线局域网 的概念诞生起，人们就期待 着它能尽早改变人们的生 活。这种期待在无线局域网 已走进人们生活的今天正在 变为现实。但…试图…三种 删除的内容: [2] IEEE.IEEE Standard for wireless LAN media access control and physical layer specification[C]. IEEE 802.11,1999 删除的内容: 3….1… [4] Jamshid K-J.HiperLAN type2 for broadband wireless communication[C].Ericsson Review, 2002（2） 删除的内容: 5 删除的内容: 6 删除的内容: 7 删除的内容: 8 删除的内容: 9 删除的内容: Key…Technolo gies of 删除的内容: firstly,…three …s…IEEE802. 11b…、…Bluetooth…and HiperLAN/2 differently,then… …illuminat es …those …s….…K… are analysed…Expect …t…lastly 删除的内容: IEEE802.11b ... [15] ... [16] ... [18] ... [17] ... [14] 页 2: [1] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 14:45:00 当前可用来构建无线局域网的技术主要有802.11b、蓝牙、HiperLAN/2、以及HomeRF等（IrDA 属光通信，这里不予讨论）。除 HiperLAN/2 外，另外三种无线技术均工作于 ISM 频段。而 其中的 HomeRF 则是 DECT 和 IEEE802.11 相互融合的产物，通常应用于家庭环境。因此上 述各项无线技术可谓各有特色。本文尝试分别采用 802.11b、蓝牙和 HiperLAN/2 技术来构 建不同的穿戴式无线网络。 ⑴ 可穿戴式 IEEE802.11b IEEE802.11b 是在 IEEE802.11 的基础修改制定的[2]。在采用 IEEE802.11b 技术的无线局域 网中可有两种基本的网络结构形式：基本服务群（BSS）和自组网（Ad Hoc）。在基本服务 群中，多个无线设备同一个唯一的被称作 AP 的基站联系，所有的数据均通过基站转发。而 在自组网中，任意两个或多个需要进行通信的无线设备均可组建一个独立的网络，且采用 CSMA/CA 的访问机制。籍此，我们可构建可穿戴式 IEEE802.11b 的网络模型，如图 2-1 所 示。 在图中，整个穿戴式无线网络被划分为两级层次结构。Ⅰ级网络可看成是自组网，网内的 设备均是Ⅱ级网络的 AP；Ⅱ级网络可看成基本服务群，网内的设备有 AP 和其它终端设备。 由此可见，在这种结构中 AP 成了两级网络之间通信的纽带，但与传统意义上的 AP 不同， 它并不直接与有线网直接相连。 传感器或其 它终端设备 网络互连 设备 AP Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅱ AP AP AP 基站 外部网络 图 2.1 可穿戴式 IEEE802.11b 网络模型 页 2: [2] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 14:49:00 是由蓝牙 SIG 推出的一种新的无线互连技术 页 2: [3] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:08:00 IEEE已于2002年3月批准了基于蓝牙 1.1版本的WPAN标准 IEEE802.15.1。蓝牙WPAN 由匹克（Piconet）网组成，每个匹克网由一个主设备和七个同步的活动从设备和/或几乎无 限多个非活动虚连接的从设备构成。因此，蓝牙匹克网 页 2: [4] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:11:00 可穿戴式蓝牙的网络模型如图 2.2 所示。 页 2: [5] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:12:00 AP（蓝牙匹克网中的 页 2: [6] 删除的内容 zhengwu 2004-9-1 12:03:00 ，以便数据的转发 页 2: [7] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:13:00 与外网连接的网关设备 页 3: [8] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:14:00 ⑷ 种可穿戴式无线网络的比较 上述三种可穿戴式网络的网络结构都是基于两级层次的，采用更多重的网络结构可能 会导致系统性能的下降。同时，在设备较少的情况下完全可以采用单一的网络结构，这样会 使系统变得更简单有效。由于 IEEE802.11b、蓝牙和 HiperLAN/2 三种无线技术各有特点， 用它们构建的可穿戴式网络的优缺点可总结如下： IEEE802.11b：IEEE802.11b 作为穿戴式网络技术的主要缺点是其采用的 CSMA/CD 接 入方式和直接序列扩频技术，这在网络设备增多、或应用环境中同类设备较多的 情况下会导致网络性能的下降。不过，IEEE802.11b 是目前市场上最为成熟的无线 局域网技术，且提供多媒体业务，因而仍然具有竞争优势。 蓝牙：蓝牙最适合穿戴的优点是其设备轻便小巧、低的功耗和良好的抗干扰性能。但 蓝牙较低的通信速率很难满足多媒体业务的需要，对数据吞吐率要求较高的 LAP 设备而言矛盾也比较突出。同时，蓝牙只对语音提供同步连接，对数据则是异步 无连接的，因而可靠性稍差。 HiperLAN/2：将 HiperLAN/2 作为穿戴式无线技术只能说是一种尝试――因为其无 法穿透人体，所以具有较大的局限性。但 HiperLAN/2 是三种技术中带宽最高的， 且是面向连接的，因而对那些要求较高数据吞吐率的需求而言应有一定的诱惑力。 由此可见，三种无线技术都很难在各个方面都满足穿戴式网络的需要。如果在可穿戴 式网络中综合运用上述三种无线技术，可能会收到更好的效果。例如，在用蓝牙构建的穿戴 式网络中将 LAP 设备换成 HiperLAN/2 中的 AP 设备，这样就可充分利用蓝牙和 HiperLAN/2 各自的优点。当然，这需要 AP 设备同时具备蓝牙和 HiperLAN/2 的收发能力，同时还应考 虑两种无线技术的共存问题（特别是对蓝牙和 IEEE802.11b 而言）。 页 3: [9] 删除的内容 zhengwu 2004-9-1 12:05:00 这里所说的数据传输是指通信设备随机发送（或转交）的数据（如传感器发送的数据）。 页 3: [10] 删除的内容 zhengwu 2004-9-1 12:07:00 采用不同技术的可穿戴式无线网络所使用的数据传输机制并不完全相同。 页 3: [11] 删除的内容 zhengwu 2004-9-1 12:08:00 数据传输是单向的（传感器等之类的通信终端只需接收指令，并按照指令的要求发送数据即 可），而 页 3: [12] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:37:00 IEEE802.11b 网络中的 AP 之间通常通过令牌环进行传输；HiperLAN/2（蓝牙）网络中的 AP （ 页 3: [13] 删除的内容 zhengwu 2004-9-1 11:48:00 但这种灵活性也只是相对的，特别是对 HiperLAN/2 等这类不能穿透人体的无线技术而 言，情况就更为微妙。 页 6: [14] 删除的内容 zhengwu 2004-9-1 11:55:00 自无线局域网的概念诞生起，人们就期待着它能尽早改变人们的生活。这种期待在无 线局域网已走进人们生活的今天正在变为现实。但 页 6: [14] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:52:00 试图 页 6: [14] 删除的内容 zhengwu 2004-9-1 12:11:00 三种 页 6: [15] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 14:44:00 3 页 6: [15] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 14:44:00 .1 页 6: [15] 删除的内容 zhengwu 2004-9-1 11:42:00 [4] Jamshid K-J.HiperLAN type2 for broadband wireless communication[C].Ericsson Review, 2002（2） 页 6: [16] 删除的内容 zhengwu 2004-11-11 14:21:00 Key 页 6: [16] 删除的内容 zhengwu 2004-11-11 14:21:00 Technologies of 页 6: [17] 带格式的 zhengwu 2004-11-11 14:16:00 带格式的 页 6: [17] 带格式的 zhengwu 2004-11-11 14:16:00 带格式的 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 23:03:00 firstly, 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:18:00 three 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:35:00 s 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:16:00 IEEE802.11b 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:22:00 、 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:17:00 Bluetooth 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-1 11:43:00 and HiperLAN/2 differently,then 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 23:07:00 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 23:06:00 illuminates 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:31:00 those 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:31:00 s 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:23:00 . 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 23:07:00 K 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 23:07:00 are analysed 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:32:00 Expect 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 22:32:00 t 页 6: [18] 删除的内容 zhengwu 2004-9-19 23:08:00 lastly