Сети WPAN - семейство стандартов IEEE 802.15

Семейство стандартов IEEE 802.15 образует беспроводную сеть WPAN (Wireless Personal Area Network) которая обеспечивает беспроводную связь между различного типа устройствами на небольших расстояниях. Стандарты, которые входят в это семейство:

¾ Bluetooth - IEEE 802.15.1,

¾ IEEE 802.15.3,

¾ ZigBee - IEEE 802.15.4,

¾ UWB (Ultra Wideband) - IEEE 802.15.4a/b.

Стандарт IEEE 802.15 (Bluetooth)- универсальный радиоинтер­фейс, обеспечивающий связь на малых расстояниях нескольких элект­ронных устройств. Используя Bluetooth, легко организовать временное соединение между компьютером и МС, между несколькими компьютера­ми, включая управляющие и исполнительные устройства.

Аппаратура Bluetooth работает в нелицензируемом диапазоне 2,4-2,483 ГГц, где выделено 79 каналов шириной 1 МГц. Каналы прону­мерованы: к = 0...78, центральные частоты каналов (МГц) определяют по формуле

fk = 2402 + к (9)

Сквозная скорость в радиотракте 1 Мбит/с, что обеспечивает создание ассиметричного канала передачи данных на скоростях 723,3/57,6 Кбит/с или полнодуплексного канала на скорости 433,9 Кбит/с. При передаче по ра­диоканалу используют гауссову ЧММС. В устройствах предусмотрена обязательная регулировка уровня мощности от 20 до 4 дБм. Чувствительность приемника не хуже -70 дБм.

Соединения и пикосети Bluetooth построены по иерархическому принципу. В каждой сети есть ведущее устройство - мастер и одно или несколько ведомых (slave), рис. 21. Мастер управляет процессом обме­на информацией, устанавливает в сети временную синхронизацию, ре­гулирует мощность передатчиков ведомых устройств. В пикосети к одно­му мастеру можно подключить до 7 активных ведомых. Вместе с тем организация соединений в Bluetooth достаточно «демократична»: уст­ройство, инициирующее обмен информацией, становится мастером.

Так как в диапазоне 2,4 ГГц кроме Bluetooth работают сети стан­дартов IEEE 802.11b,g, а также разнообразная медицинская, домашняя (СВЧ-печи) и другая аппаратура, возникает проблема защиты каналов связи от помех. Для этого в Bluetooth используют передачу с прыгающей частотой, меняющейся по псевдослучайному закону. Информацию в Bluetooth передают пакетами, размещаемыми во временных интервалах (ВИ) длительностью 625 мкс. В каждом активном Bluetooth модуле работает таймер - счетчик ВИ. Полный цикл составляет 227 ВИ.

Каждый следующий пакет передают на другой частоте в соответ­ствии с часами мастера, под которые подстраиваются все ведомые уст­ройства. Всего за одну секунду происходит 1600 переключений частоты.

Иерархия мастер-ведомый распространяется и на процесс обмена пакетами: мастер размещает свои пакеты в четных ВИ, ведомый - в нечетных.