聚焦IEEE802.15与无线个人区域网标准

文章介绍了国际上制订无线个人区域网(WPAN:Wireless Personal Area Network)技术标准的IEEE 802.15工作组的发展和组成、各任务组涉及制订的技术标准及其相关应用和未来发展趋势。

无线区域网和认知无线电技术(1)

802.22工作组的主要任务是开发和建立一套基于认知无线电(CR)技术,在现有电视频段利用暂时空闲的频谱进行无线通信的区域网空中接口标准。由于基于802.22协议的无线区域网(WRAN)工作在现有电视频段中,要求不能对正在广播的电视频谱产生干扰,所以WRAN采用了CR技术,对电视频段进行感知和测量,利用动态频谱管理技术找到空闲频谱进行再分配。CR技术将是未来无线通信的发展方向之一。本讲座将分3期对无线区域网和认知无线电技术进行介绍,第1讲介绍无线区域网和IEEE802.22工作组情况,包括WRAN背景、802.22系统、802.22空中接口等;第2讲介绍CR技术和实现其的基础——软件无线电(SDR)技术,包括无线电知识描述语言(RKRL)和认知循环、无线电频谱礼仪等;第3讲介绍802.22WRAN频谱共存问题和CR技术的应用。

IEEE 802.22——第一个基于认知无线电的国际标准

在过去的十年时间里,无线通信和无线网络技术迅速发展,无线局域网（WLAN）、无线个域网（WPAN）、无线城域网（WMAN）的数量呈几何级数增长,再加上3G/4G移动通信的普及,使移动数据业务量急速增加。但是目前的频谱资源分配方式是静态的,大量优质的低频段频谱资源处于闲置或半闲置状态。所幸的是,认知无线电技术的发展为这种矛盾提供了解决方案。

无线个人区域网MAC协议的能量有效性分析

通过对MAC层能量消耗因素的分析,介绍了能量优化的原则,从而得出通过设计MAC协议来提高无线个人区域网能量效率的方法．通过对IEEE802．15．4 MAC协议能量有效性的仿真研究可以看出,尽管IEEE802．15．4标准的设计目标为低功耗,但这种标准在ad hoc网络中的能量效率仍然不够理想．因此,设计适用于无线个人区域网并且能量效率高的MAC协议仍然是十分有价值和具有挑战性的工作．

无线个人区域网安全机制的分析

为保护无线个人区域网的安全性,IEEE802.15.3MAC层采用了结合AES算法和CCM模式的加密和认证方式。就CCM模式如何保证消息的完整性和机密性进行了分析。提出时安全防范的补充见解。

ZigBee无线个人区域网技术在汽车网络的应用

介绍ZigBee技术的源起及ZigBee堆栈的结构,阐述ZigBee无线个人区域网的特点及在汽车网络的应用。

基于Radio Environment Map的IEEE802.22 WRAN系统

介绍了IEEE802.22无线区域网(WRAN)技术,它使用电视频段,其主要技术是认知无线电,以实现频谱的动态接入。同时阐述了配备无线环境映射(REM)数据库的WRAN系统可以更好实现WRAN的各项功能,同时保证对授权用户的保护。通过实验仿真证明,事件学习算法(CBL)和知识学习算法(KBL)与REM相结合,可进一步为IEEE802.22 WRAN提供更好的服务质量以支持不同的应用。

IEEE 802.22标准的MAC层协议分析

介绍了IEEE 802.22(WRAN,无线区域网)标准提出的背景和进展情况,对IEEE 802.22草案中的MAC(媒体接入控制)层技术进行了描述,介绍并分析了WRAN系统对授权用户的检测和WRAN系统的自共存机制等方面的内容,说明了WRAN未来的研究方向并展望了其市场应用前景。

IEEE 802.22授权频带多周期循环检测性能分析

认知无线电使用动态频率接入,应具备自动检测无线电频谱空洞功能。基于多周期循环检测算法,研究了IEEE802.22WRAN授权用户频带的特征感知方案。其基本思想是利用周期平稳信号的自相关函数以及协方差函数特性,计算自相关值的协方差,比较估计值与门限值,判决原信号是否具有循环平稳性,从而识别出各种信号类型。仿真利用两类授权用户信号特点进行精细感知,并着重分析了循环周期长度和延时等参数对检测性能的影响。结果表明增加计算自相关函数时的循环周期长度或采样点数,降低延时,都有利于信号检测,从而验证了该算法的优良性。

IEEE新无线技术小组：以电视频带实现宽带通信

国际标准化团体IEEE将于2004年10月正式成立IEEE802．22工作组。IEEE802．22别名称为“Wireless Regional Area Network(WRAN．无线区域网络)”。该工作组的目的是使用一种称为“认知无线电(Cognitive Radio)”的技术，将分配给电视广播的VHF／UHF频带(北美为54MHz-862MHz)的频率用作宽带访问线路。这是继2002年实现民用的“UWB”之后又一新的无线频率应用技术。

会议两大标准对垒，DS-UWB稍占上风

2005年1月21日至27日在美国加州Monterey举行的IEEE 802．15无线个人区域网络(WPAN)中期会议期间，在802．15.3a WPAN(高速率)标准化会议的几轮投票中，DS-UWB成为802．15．3a WPAN标准提案的唯一候选，但由于未获得75％的支持率，标准化的僵局仍在持续。而在802．15．4a WPAN(低速率)标准化会议中，802．15．4a工作组主席建议包括中、欧首度合作提交的一项标准在内的全部26项标准尽快进行相互融合。

基于NS2的IEEE802.15.4协议的研究与仿真

本文在分析IEEE802.15.4协议的基础上,重点研究了星型网络拓扑中在信标使能模式下信标级数的改变、节点数的增加以及发送数据方式的改变对能量剩余、端到端延时、平均分组递交率这三个性能参数的影响,并在NS2仿真环境下进行了仿真。为今后在应用中更好的配置协议和信标级数、以期在开发应用中达到更可靠、节能的效果提供了理论基础。