短距离无线通信异军突起，包括无线局域网蓝牙技术无 线保真超宽带以及技术等各种热点技术相继出现，均展 现出各自巨大的应用潜力。其中，低速率低功耗低成本的技术作为 无线传感器网络的主要支撑技术获得广泛的关注。作为种新兴的短距 离无线通信技术，正有力地推动着低速率无线个人区域网络 的发展，可以广泛应用于工业控制家庭自动化 医疗护理智能农业消费类电子和远程控制等领域，将拥有广阔的应用前景。 预计随着技术以及相关技术的发展，低速率应用将日益广泛，在我们的 生活中扮演越来越重要的角色。 的提出弥补了短距离无线通信技术应用研究的空白，现在该技术已 经成为研究的新热点，在不久的未来，基于技术的产品将会形成个新 的浪潮，势不可挡地席卷全球，而它的发展前景将同计算机互联网样融入人 们生活的每个角落，给人们的生活带来方便和快捷。研究组网技术， 可为下步应用打下良好理论基础，方便进行系统设计。本文将结合当今的发展 趋势和的技术特点，对做详细的研究和实验开发。 技术国内外研究概况 国外对技术的研究起步较早，研究也较成熟。联盟成立于 年月，为了推动技术的发展， 和等公司共同成立了联盟，如今已经吸引了 上百家芯片公司无线节点公司和开发商的加入，包括有许多设计家电 通讯节点服务提供玩具等厂商，目前该联盟已经包含了多家会员。 并且还有许多厂商已将纳入产品中。 国内的研究起步较晚，国内模块生产厂家般都受芯片厂家 数量等限制价格，国内市场主要由国外仪器所占领，国内未见成熟的自主研制的 产品，只有些研究性和简单应用的文章出现于期刊杂志。到目前为止， 国内目前除了成都西谷曙光数字技术有限公司，真正将技术开发成产品， 并成功地用于解决几个领域的实际生产问题而外，尚未见到其它报道。不过随着 无线技术大趋势的发展，很多高校和研究机构都已经着手无线组网无线技术应 用方面的研究。特别是与我们日常生活息息相关的近距离无线组网技术的研究和 应用，如中科院计算所的宁波分所就在专门从事无线技术的研究，主要侧重于无 线网络化智能传感器，计算所自行开发可低功耗的多点网络动态组网拓 补协议网络节点管理软件无线网络化智能传感器操作系统。国内的些大学， 如浙江大学山东大学清华大学等也在搞组网和应用的研究，利用 国外厂商的开发平台和芯片建立网络，并应用于智能家居，无线抄表和 物流管理方面。相信随着无线技术研究的深入，会有更多的国产和其他 无线产品投入市场。 技术及其应用 无线技术的简单介绍 概述 技术是种近距离低复杂度低功耗低数据速率低成本的双 向无线通信技术或无线网络技术，是组基于批准的无线标准研 制开发的有关组网安全和应用软件方面的技术，主要适合于承载数据流量较小 的业务，可嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。其目标市场是工业家庭 以及医学等需要低功耗低成本无线通信的应用。相对于现有的各种无线通信技 术，技术是最低功耗和成本的技术。完整的协议套件由高层应用 规范应用会聚层网络层数据链路层和物理层组成。其中，物理层又称实 体层层数据链接层，以及传输过程中的资料加密机制等都是由 所主导的。网络层和应用支持层则由联盟来完成。 协议层 如图所示为的协议层，各层次的作用如下 农作物的产量。 网络层 网络层是位于层与应用层之间的个协议层。网络层的 任务是通过正确操作层提供的功能来向应用层提供合适的服务接口。为了 与应用层交互，网络层逻辑上包含两个服务实体数据服务实体和管理 服务实体。 在协议中，网络层主要负责新建网络加入网络退出网络和网络 报文的路由传输等功能。 网络层的功能 规范定义的层协议，提供数据传输服务和管理服务 ，其逻辑模型如图所示。其中是层提供给层 的数据服务接口，用于将层提供的数据打包成网络层协议数据单元，并将 其传输给相应节点的层或者将接收到的层协议数据单元进行解包， 并将解包后得到的数据传送给本节点的层。也就是说实现两个 层之间的数据传输是层给层提供的管理服务接口 是由层提供给层的数据服务接口是 层提供给层的管理服务接口。网络层管理服务的主要功能有四个方 面构建个新网络设备加入已存在的网络已加入网络的设备从网络中退出 网络报文的路由。 图层模型 网络新建 新建网络的功能只能由具有协调者能力的设备来实现，将其自身初 始化为个新的网络协调者。在接收到上层新建个网络的调用后，该 设备首先在所指定的信道上扫描。如果上层已经确定了网络标识，那么 网络层将确保所给定的不会与所选择信道的现有网络参数产生 冲突。若发现存在冲突，那么，如果有可能则从给定的信道中选择另外个信道， 在这个信道中，所给定的不与信道中的其他网络冲突如果选择不到合 适的信道，则网络层发送标志。如果上层未指定，则网络层在所选 定的信道中选择与任何已存在网络不会冲突的作为新建网络的标识。 旦合适的信道和网络标识确定后，网络层将选择作为 位的网络地址，并通知层，设置为网络地址。这样在指定信道上的网络就 建好了，此时该网络中只有协调者自身个节点。 设备加入网络 设备加入网络功能就是通过与已加入网络的协调者或路由器设备建立连接 来实现的。当设备与网络协调者或路由器连接后，将形成父子关系，前者为 子设备，后者为父设备。 设备与网络连接的方式有两种种是子设备主动与指定的进行连接 另种是子设备预先指定的父设备主动先将子设备加入到中，而后子设备 再通过孤立点方式加入到中。下面对子设备主动加入网络的方式进行阐述。 当子设备接收到加入网络命令后，如果子设备已经同网络连接，则返回出错 标志，否则尝试连接其范围内的网络协调者或路由器。具体加入的流 程如图所示。 图子设备连接的基本流程 首先，子设备要获取其范围内具有允许连接能力的网络协调者或路由 器的地址信息。因而首先发送信标请求命令，其范围内具有允许连接能力 的网络协调者或路由器接收到该命令后都会发送各自的信标帧在这里采取时间 最短的策略，子设备将加入最先接收到的信标所对应的中。但若段时间 未接收到信标，则退出。 在获取了要加入的父设备信息后，子设备向父设备发送连接请求命令。父设 备接收到连接命令后，检查当前资源是否能够再接收设备加入中。若资源 满足后，父设备将存储子设备地址，并为子设备分配位的网络地址，同时生 成连接响应命令帧，向连接请求子设备发送有未处理数据的应答帧若资 源不满足，则直接发送无未处理数据的应答帧。 子设备在段时间内等待接收来自父设备的应答帧，接收到后判断父 设备是否有本设备的未处理数据，若无或在指定时间内未接收到应答帧则 退出。 当子设备判断父设备有未处理数据，则向父设备发送数据请求命令父设备 接收到该命令后，发送缓存的连接响应命令帧子设备接收到后，更新其设备网 络地址父设备地址信息等参数。此时子设备就完成了加入的整 个过程。 设备退出网络 对于已连接网络的设备主要有两种从网络中断开连接的方式子设备自身主 动要求断开连接父设备要求子设备从网络中断开连接。 子设备自身主动要求断开连接。子设备首先检查自身是否已经加入网络，并 且父设备是否与要断开连接的对象相同接着子设备组织断开连接请求命令帧， 并发送给父设备注意按照协议规定，子设备在发送了断开连接请求命 令后，无论父设备是否做出断开连接响应，子设备均将其父设备信息清空，表示 子设备已经从网络中退出当父设备成功接收到断开连接请求命令时，在其邻居 表中检查是否存在该子设备，若存在则将该子设备从邻居表中移除。 父设备要求子设备从网络中断开连接。父设备首先检查要断开连接的对 象是否在其邻居表中，若在则生成断开连接请求命令帧，并发送给指定子设备 与子设备主动要求断开连接样，无论父设备是否收到子设备的应答，都将该子 设备从邻居表中移除当子设备成功接收到断开连接命令后，将父设备信息清空。 网络报文的发送与接收 网络报文的发送 网络报文的发送相对比较简单首先，根据不同的报文类型封装相应的网络 报文，其中报文的源地址为本设备网络地址，目的地址为最终的目的设备网络地 址再调用层数据帧的封装函数组织数据帧，其中数据帧的源地址 为本设备地址，而目的地址是通过相应的路由算法计算出来的下跳节点的地址 信息帧组织好后，将该数据帧发送给下跳节点，由下跳节点来负责接收 转发。 网络报文的接收 层成功接收到数据帧后，将去除帧头帧尾域，剩下数据载荷域作为 网络报文传递给网络层。网络层接收报文的处理流程如图所示。 接收处理报文流程 当网络层成功接收到网络报文后，首先根据报文头域检查是否为合法的网络 报文，主要检查报文类型是否合法若不是数据报文或三种类型的命令报文，则 对该报文进行报文出错处理。 当为合法的命令报文时，取得具体的命令类型，并根据不同的命令进行相应 的命令处理应答。 当为合法的数据报文时，由于网络终端设备没有路由转发功能，因此设备类 型不同，处理也不尽相同。对于自身是网络终端设备时，根据报文的目的地址域 检查该数据报文是否属于自己的，若是，则将报文载荷域传递给上层，供上层处 理否则，丢弃该数据报文。对于具有路由转发能力的网络协调者或路由器设备， 若不是自己的数据报文，根据报文的目的地址和路由算法计算下跳节点的地址 信息，再调用层程序接口将该数据报文转发给下跳节点若是自己的数 据报文同样将报文载荷域传递给上层协议，由上层来进步处理。 网络的漫游 是的缩写，即无线访问接入点。如果无线网卡可 比作有线网络中的以太网卡，那么就是传统有线网络中的，也是目前 组建小型无线局域网时最常用的设备。相当于个连接有线网和无线网的桥 梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到起，然后将无线网络接入以太 网这正是名称的本义。 当网络环境存在多个，且它们的微单元互相有定范围的重合时，无线 用户可以在整个网络覆盖区内移动，无线网卡能够自动发现附近信号强度最大的 ，并通过这个收发数据，保持不间断的网络连接，这就称为无线漫游。 要想成功实现网络的无线漫游，除了网络建设外，能够保证在整个网络覆盖 区域都具有良好服务质量的测试测量系统也十分关键。