✓802.11的IP 通信软件结构
(a) 3个站点的自组网 （DS）
(b) 2个站点在AP协调下组网
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➢WiFi技术特点
✓无线电波的覆盖范围广，Wi-Fi的覆盖半径可达100m。 ✓传输速度快，Wi-Fi技术传输速度非常快，可以达到11Mbit/s（802.11b） ✓稳定性和可靠性高 ✓无需布线 ✓健康安全， IEEE802.11规定的发射功率不可超过100mW ✓不足之处在于覆盖面积有限（一般为100m左右）和移动性不佳
➢ 短距离无线通信技术：蓝牙Bluetooth、Wi-Fi、红外线(IrDA)、ZigBee、超宽带、NFC等。 ➢ 常用的无线网络的设备：包括便携式计算机、台式计算机、手持计算机、个人数字助
理PDA、移动电话等。
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4.2.2 WiFi技术
➢WiFi技术的概念
✓WiFi全称Wireless Fidelity，又称802.1lb标准，是IEEE定义的一个无线网络通信工业标准 （IEEE802.11）。802.11b定义了使用直接序列扩频调制技术，在2.4GHz频带传输速率为 11Mbit/s，在信号较弱或有干扰的情况下，传输速率为5.5Mbit/s、2Mbit/s和1Mbit/s。
➢ 现场设备：指安装在现场的工作设备如传感器、变送器、执行器、控制器等。具体说 来有开关、阀门、气缸、电机、灯光、温度、压力、流量等方面的信号检测和参量控制。
➢ 通信特点：由于现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自 都具有数字计算和数字通信能力，成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点，实 现数据传输与信息共享，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
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4.2.2 ZigBee技术
➢ZigBee技术概述
✓ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术，主要适 用于自动控制和远程控制领域，是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制而提出的。
✓ZigBee是IEEE 802.15.4技术的商业名称，其联盟由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、 美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司等组成，已经吸引了上百家芯片公司、无线 设备开发商和制造商加盟。
➢分层模型通信原理
层号 1 2 3 4 5 6 7
层名 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层
表4-1 OSI模型分层情况
工作任务 比特流传输 成帧、纠错 选线、寻址 收发 同步 编译 管理、协同
接口要求 物理接口定义 介质访问方案 路由器选择 数据传输 对话结构 数据表达 应用操作
了物理层国际标准IEC 1158-2发展起来的。
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4.2 无线通信技术
4.2.1 概述
➢ 根据涵盖范围：既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括 为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术等。
➢ 根据用途可分为：无线个域网WPAN，如ZigBee等；无线局域网WLAN，如Wi-Fi等；无 线城域网WMAN，如WiMAX等，无线广域网WWAN，如GIS、GPRS等。
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➢协议特点：现场总线具有完全开放的网络通信协议，具有互操作性和互换性。 ➢本质特征：现场总线控制把大量的控制信息交由智能仪表在现场处理，实现了信息处理
的现场化，可以说现场总线既是一种通信网络，也是一种控制系统。
4.1.2 现场总线通信协议模型
➢OSI参考模型：7个层次
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✓ WiFi由AP和无线网卡组成，接入点AP当于一个内置无线发射器的集线器Hub或者路由器Router ，无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的客户端设备。因此，任何一台装有无线网卡的PC均可 透过AP分享有线局域网络甚至广域网络的资源。
➢WiFi网络结构和原理
✓ IEEE802.11标准定义了介质访问接入 控制层MAC和物理层PHY。
操作内容 数据收发 访问控制 路径选定 端口确认 会话管理 数据构造 信息交换
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4.1.2 现场总线类型及应用
➢现场总线技术比较成熟，类型也很多，目前国际认可的有近30种。
➢比较常用的有：
✓ 基金会现场总线FF：由美国Fisher公司和Honeywell公司联合创立 ✓ 区域控制网络（CAN）总线：由德国Bosh公司推出 ✓ LonWorks总线：美国埃施朗公司开发，并与摩托罗拉和日本东芝公司共同倡导 ✓ ProfiBus总线：德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准 ✓HART（Highway Addressable Remote Transducer）总线：由罗克韦尔自动化公司等提出 ✓P-NET现场总线：由丹麦Process-Data A/S公司研究并开发 ✓InterBUS总线：广泛应用于制造业和机器加工业，由德国的Phoenix Contact公司推出 ✓World FIP：是欧洲标准EN 50170的3个组成部分之一，是在法国标准FIP C46-601/607的基础上采纳
➢ 通信方式：数字通信有串行和并行两种基本方式
✓ 并行通信：传输量大，但传输距离受限，常用于机箱内部各设备间的通信，如计算机主板和硬 盘之间的通信就采用并行数据总线；
✓ 串行通信：通信量小，但可进行长距离传输，适合于控制系统和现场设备间只有零星简短报文 发送的情况。
➢ 控制特点：采用智能现场设备，可以单独进行、分小组进行、集中进行，也可以根 据具体情况动态地组合，实现了真正意义上的分布式控制。
✓ 物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频 段上。
✓总数据传输速率设计为2 Mbit/s （802.11）到54Mbit/s（802.11g）。
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➢WiFi网络的组成
✓基本组成：网络成员和结构站点 ✓通信和组网的形式：
•以自组网（Ad hoc）的方式进行通信和组网 •在基站BS或者访问点AP的协调下进行通信和组网
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物联网技术及应用（第2版）
物联网技术及应用
第4章 通信与网络技术
主要内容
4.1 现场总线 4.2 无线通信网络技术 4.3 新一代无线通信及网络技术
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4.1 现场总线
4.1.1 概述
➢ 现场总线：是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、全开放、全双工、多节点的 串行通信工业控制网络。