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IEEE 802.15工作组与IEEE 802.15系列标准的介绍

浏览:18917  来源:通信人在线  日期:2020-09-11

一、关于IEEE 802.15工作组

1、概述

19983IEEE 802标准委员会(LMSC)成立了IEEE 802.15工作组(WGWorking Group),该工作组(WG)成立之初叫无线个人网络研究组,19995月改称为无线个人区域网络(WPANWireless Personal Area Network)工作组。成立IEEE 802.15工作组的目的,主要是致力于研究WPAN和短距离无线网络标准化问题。在网络构成上,WPAN位于整个网络链的末端,用于解决同一地点终端与终端间的连接。个人区域网络(WPAN)设想将在便携式和移动计算设备之间产生无线互连,例如PC、外围设备、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、呼机和消费电子等,该网络使用这些设备可以在不受其他无线通信干扰的情况下进行相互通信和互操作。WPAN是基于计算机通信的专用网,是在个人操作环境下需要相互通信的装置构成的一个网络,无需任何中央管理装置。对于单个设备而言要求既能提供主控功能又具有从属功能的能力,除此之外,还要求设备能够很容易地接入或离开现有网络。系统要适合运行图像、MP3和视频剪辑等多种类型的文件。WPAN所覆盖的范围一般在10 m半径以内。

目前,IEEE 802.15工作组又改名为无线专业网络(WSNWireless Specialty Networks)工作组,其研究范围进行了调整和扩充。它当然仍包括无线个人区域网络(WPAN)标准的内容,特别是IEEE 802.15.4,已在全球广泛部署。它又突出的是开发针对新兴物联网(IoTInternet of Things)的无线网络的开放共识标准,使下述这些设备能够相互通信和互操作,包括移动设备、可穿戴设备、光学无线通信(OWCOptical Wireless Communications)设备、自动驾驶汽车等。另外是发布具有广泛市场适用性并有效处理与其他有线和无线网络解决方案的共存和互操作性问题的标准,推荐的实践或指南。工作组还致力于成为新技术和新应用的孵化器,并发布了第一个利用THz RF频段进行数据中心高速无线互连和重新配置的标准。802.15还是第一个制定OWC全球标准的组织。

2、关于下设的任务组

IEEE 802.15工作组(WG)根据要研究的项目下设了不同的任务组(TGTask Group),且这些TG是在不断的变化之中,有的早期的TG因完成或终止而关闭或休眠,如IEEE 802.15.1任务组、IEEE 802.15.3任务组、IEEE 802.15.5任务组等,目前活跃的主要是IEEE 802.15.4任务组及其它几个任务组。IEEE 802.15工作组(WG)曾经下设了十多个任务组(TG),其基本情况详见下表1-2,包括任务组名称、研究的内容及目前活跃情况等。

1-2IEEE 802.15工作组曾经下设的任务组情况

二、关于IEEE 802.15的系列标准

1、标准的编号

IEEE 802.15的无线个人区域网络(WPAN)工作组,包括不同的任务组(TG)所研究制定的标准,其标准也都是以编号802.15为根编号。不同的TG制定的标准,后缀相应任务组的编号x(参见表1-2),即IEEE 802.15.x。如TG1的基于蓝牙的低速率WPAN标淮编号为IEEE 802.15.1;如TG3的更高速率WPANHR-WPAN)标淮编号为IEEE 802.15.3;等等。

另外,各任务组(TG)对于所研究的标准,不同功能要求(如增强、补充等)的标准,或不同版本的修订案标准,可再用后缀一位或两位小写英文字母来标识。如IEEE 802.15.3aIEEE 802.15.4z等。

一个完整的IEEE 802.15的标准编号还应后缀发布年号,如IEEE 802.15.3-2016IEEE 802.15.4s-2018,等等。

欲具体了解IEEE 802标准编号规则情况请进入

2、标准的基本情况

我们知道,IEEE 802.15工作组是研究制定无线个人区域网络(WPAN)领域的标准,其标准同样是研究制定的是网络的媒体访问控制层(MAC)和物理层(PHY)规范。关于IEEE 802.15标准MACPHY规范重点是三个方面:一是基于蓝牙的无线个人区域网络(WPAN)方面,即IEEE 802.15.1系列标准;二是高数据速率无线个人区域网络(WPAN)方面(HR-WPAN),即IEEE 802.15.3系列规范;三是低数据速率无线个人区域网络(WPAN)方面(LR-WPAN),即IEEE 802.15.4系列标准。

另外,IEEE 802.15工作组还制定了WPAN相关应用方面的标准,如可在人体(但不仅限于人体)内部或周围进行操作(BANBody Area Networks),这是由TG6所制定的IEEE 802.15.6标准。还有针对对等感知通信(PACPeer Aware Communications )的无线个人局域网(WPAN),这是由TG8所制定的IEEE 802.15.8标准。等等。

IEEE 802.15工作组还有其它任务组在制定与802.15相关的其它标准,如共存机制的标准IEEE 802.15.2WPAN中网状拓扑功能的IEEE 802.15.5标准;等等。上述的IEEE 802.15标准项目,大多已完成标准的研究与制定工作,其相应的任务组(TG)已处于关闭状态或进入休眠状态,目前其基本情况汇总于下表2-2中。IEEE 802.15工作组研究制定了众多标准,有许多已经撤销了或废止了。目前IEEE 802.15工作组正在开发针对新兴物联网(IoTInternet of Things)的无线网络的开放共识标准。

2-2IEEE 802.15已关闭或进入休眠状态的标准项目

三、关于IEEE 802.15的相关标准介绍

下述仅简要介绍802.15.1(蓝牙)、802.15.3HE-WPAN)和802.15.4HE-WPAN)三个标准。而下附件3整理汇总了IEEE 802.15工作组研究制定的所有标准的更具体的内容介绍,含盖了目前IEEE已发布过的所有802.15.1~802.15.10系列标准,包括相应标准的范围和目的介绍、标准的版本和修订案的介绍、标准的功能及技术介绍等。

附件3IEEE 802.15的系列标准具体介绍

1、基于蓝牙的WPAN标准:IEEE 802.15.1

IEEE 802.15.1标准是由IEEE 802.15工作组与蓝牙特别兴趣小组(SIG)合作共同完成的。IEEE 802.15.1是用于无线个人网络的无线媒体访问控制(MAC)和物理层(PHY)规范。标准的目标在于在个人操作空间(POSPersonal Operating Space)内进行无线通信。蓝牙无线系统就是一种最先出现的解决WPAN应用的技术,它的主要特点是功率消耗低,系统小型化且成本低。

源于蓝牙v1.1版的IEEE802.15.1标准已于2002614日由IEEE-SA的标准部门批准成为一个正式标淮,即802.15.1-2002,它可以同蓝牙v1.1完全兼容。2005年又发布了802.15.1-2002修订版802.15.1-2005(也称802.15.1a),仅限于将802.15.1-2002(蓝牙规范1.1)和蓝牙规范1.2之间的更改合并到802.15.1-2002中。至此,IEEE 802.15.1标准的研究已经关闭,后来这两个版本的标准也已被撤销,其新的标准由蓝牙特别兴趣小组(SIG)开发发布。IEEE 802.15.1标准的更多具体内容介绍详见附件3中。

欲详细了解蓝牙(Bluetooth)技术的标准情况介绍的请进入

2HR-WPAN标准:IEEE 802.15.3

IEEE 802.15.3是针对高速无线个域网(HR-WPAN)制定的无线媒体访问控制层(MAC)和物理层(PHY)规范。HR-WPAN的主要目标是解决个人空间内各种办公设备及消费类电子产品之间的无线连接,以实现信息的快速交换、处理、存储等,其应用场合包括办公室、家庭。HR-WPAN应属于超宽带(UWB)技术的范畴。

欲详细了解超宽带(UWB)技术介绍请进入

20038IEEE批准了IEEE 802.15.3的第1个版本标准IEEE 802.15.3-2003,后来IEEE 802.15.3任务组又相继研究推出了802.15.3a802.15.3b802.15.3c标准,这些是对IEEE 802.15.3的功能的扩充或技术上的扩展,发布了802.15.3b-2005802.15.3c-2009标准(802.15.3a未完成)。在2016年发布了第1次修订版IEEE 802.15.3-2016,代替了802.15.3-2003802.15.3b-2005802.15.3c-2009。在2017年又相继发布了三个对802.15.3-2016的修订案:802.15.3e802.15.3d802.15.3f,是对802.15.3-2016的功能与技术的扩充。IEEE 802.15.3这些标准的版本与修订案更多具体内容介绍详见附件3中。

3LR-WPAN标准:IEEE 802.15.4

IEEE 802.15.4任务组(TG4)成立于200012月,是目前802.15工作组中最活跃的任务组,发布的标准最多。IEEE 802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(低于250kbit/s)、工作在2.4GHz的无线技术(欧洲868MHz,美国915MHz),用于个域网(WPAN)和对等网状网络。支持传感器、交互式玩具、智能徽章、远端控制和家用自动化等,不适合传输语音,通常连接距离小于100m。这一技术方案的能耗和复杂度都很低,电池寿命可以达到几个月甚至几年。802.15.4ZigBee应用层和网络层协议的基础。

欲详细了解ZigBee技术介绍的请进入

802.15.4标准的第1个版本是发布于2003101日的IEEE 802.15.4-2003,目前在2006年、2011年、2015年和2020年进行了4次修订。当然,在这些版本之后,针对相应的版本TG4又推出了有关修正案,对相应的版本的功能、技术或应用进行了补充、扩展。这些修正案众多(目前其编号已由4a4z),有的正式批准为标准,有的发布的是草案(Draft)。对于这些修正案有的已经被后续修订版所取代,有的目前仍然有效。IEEE 802.15.4这些众多标准版本和修订案的更多具体内容介绍详见附件3中。

欲进一步了解IEEE 802标准委员会(LMSC)的其它802.x标准情况介绍的请进入

附录
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