1. 短距离无线通信特点:通信距离短,覆盖距离一般为10~200m。无线发射器的发射功率较低,发射功率一般小于100mW。工作频率多为免付费、免申请的全球通用的工业、科学、医疗频段。 2. 短距离无线通信技术的概念:指集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合型智能信息系统,并且其传输距离限制在一个较短的范围内。 3. 低成本、低功耗和对等通信是短距离无线通信技术的三个重要特征和优势。 4. 常见的无线通信技术有IrDA技术、蓝牙技术、WIFI技术、RFID技术、UWB技术、Zigbee技术。 5. 以数据传输为主要功能的无线网络技术称为无线数据网络。 ALOHA协议是一种使用无线广播技术的分组交换计算机网络协议,也是最早最基本的无线数据通信协议。 ### 无线传感器网络基础知识 #### 一、短距离无线通信技术概述 - **特性与应用场景**:短距离无线通信技术通常适用于需要近距离信息传输的场景,如家庭自动化、个人区域网络(PAN)、穿戴设备互联等。这类技术的显著特点是通信距离短(大约10至200米),发射功率较低(一般小于100mW)。工作频段多选用免费且无需申请许可的ISM频段(工业、科学和医疗频段),如2.4GHz和5.8GHz等。 - **综合智能信息系统**:短距离无线通信技术不仅限于数据传输,还包括信息采集和处理等功能,使其成为一种集成式的智能信息系统。这种技术的应用范围广泛,例如在智能家居中用于智能家电的互联,在工业领域用于设备的状态监测等。 - **三大优势**:低成本、低功耗和对等通信是短距离无线通信技术的重要特征。这些优势使得该技术在许多应用场景中变得十分实用,尤其是在电池供电的小型设备中。 #### 二、常见无线通信技术介绍 - **IrDA技术**:Infrared Data Association,主要用于红外线数据传输,如旧式笔记本电脑和打印机的连接。 - **蓝牙技术**:一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术,能够在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑等众多设备之间进行无线信息交换。 - **WIFI技术**:Wireless Fidelity的缩写,是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术,设备可以通过WLAN接入互联网。 - **RFID技术**:Radio Frequency Identification,一种利用无线电波读取特定信息的技术,常用于物流追踪和物品识别。 - **UWB技术**:Ultra-Wideband,一种无载波通信技术,可以发送和接收极窄脉冲的无线技术,具有较高的数据传输速率和低功耗特性。 - **Zigbee技术**:一种低速短距离传输的无线网络协议,主要应用于自动控制和远程控制领域,如智能家居和工业控制等。 #### 三、无线数据网络及其协议 - **无线数据网络**:主要功能是数据传输的无线网络技术,其架构与传统的有线网络相似,但通过无线方式进行连接。这类网络在移动性和灵活性方面具有明显优势。 - **ALOHA协议**:一种基于无线广播技术的分组交换计算机网络协议,最初用于夏威夷大学的实验系统。ALOHA协议分为纯ALOHA和时隙ALOHA两种形式。其中,纯ALOHA协议允许任意节点随时发送数据包;时隙ALOHA则将时间划分为固定长度的时隙,每个时隙只能发送一个数据包,从而减少了冲突的机会。 - **ALOHA技术特点**:原理简单,易于实现,适用于无线设备。不过,由于缺乏冲突检测机制,其在网络负载较高时的性能会下降。 #### 四、无线局域网技术 - **传输媒体**:无线局域网的传输媒体主要有两种——无线电波和红外线。无线电波方式根据调制方式不同又分为扩展频谱方式和窄带调制方式。扩展频谱方式虽然牺牲了频带宽度,但提高了通信系统的抗干扰能力和安全性;而窄带调制方式则具有较高的频带利用率,但可靠性较低。 - **红外线方式**:最大的优点是不会受到无线电干扰,使用也不受国家无线电管理委员会的限制。但红外线对非透明物体的透过性差,因此传输距离有限。 #### 五、无线传感器网络的关键技术和应用 - **关键技术**:无线传感器网络涉及多项关键技术,包括拓扑控制、安全机制、时间同步和定位机制等。 - **拓扑控制**:旨在优化网络结构,提高网络性能和可靠性。 - **安全机制**:主要包括机密性、消息认证、完整性鉴别等。 - **时间同步**:如RBS、TINY/MINI-SYNC和TPSN等机制,确保网络中各个节点的时间一致性。 - **定位机制**:基于距离的定位机制通过测量节点间的实际距离或方位来确定未知节点的位置。 - **数据管理系统**:结构主要有集中式、半分布式、分布式以及层次式结构。数据存储采用网络外部存储、本地存储和以数据为中心的存储等方式。 - **应用领域**:无线传感器网络的应用极为广泛,涵盖了军事、智能家居、环境监测、建筑物质量监控、医疗护理等多个领域。 ### 总结 无线传感器网络是当前信息技术领域中一项重要的技术发展成果。通过对短距离无线通信技术的理解,我们可以更好地把握这项技术的基本特性和优势。同时,通过了解常见的无线通信技术及其应用场景,我们能够更加深入地认识到无线传感器网络在现代生活中扮演的重要角色。随着技术的不断进步和发展,无线传感器网络将在更多领域展现出其独特的价值和潜力。
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