开题报告--IEEE 802.11与IEEE 802.15.4链路层数据帧转换器设计

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1、 本科毕业设计开题报告 论文题目 IEEE 802.11 与 IEEE 802.15.4 链路层数据帧转换器设计 2 IEEE 802.11IEEE 802.11 与与 IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4 链路层数据帧转换器设计链路层数据帧转换器设计 一、 选题的背景与意义 1.1 研究开发的目的 近年来，无线网络得到了快速的发展，在此过程中也出现了各种无线网络数 据传输标准，诸如 WiFiTM、Wireless USB、BluetoothTM、Wibree，不同的协 议标准对应不同的应用领域。例如，WiFiTM大量数据的传输，Wireless USB 主 要用于视频数据的传

2、输等 1。 现今，物联网技术也得到了高速的发展，与此相关的技术有 RFID、无线传 感器网络。与此同时，各种无线传感器网络协议标准也日渐规范化，其中较为引 人注目的是 IEEE 802.15.4 标准。 该标准主要针对无线低速网络， 把低能量消耗、 低速率传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间的 低速互联提供统一的标准 2。其低能耗、低成本的特点使其能够很好的应用于环 境数据监测、家庭自动化控制、工业自动化控制。但其低速率传输的特点又限制 了其吞吐量。而以大吞吐量为设计目标的 WiFiTM则能够很好的弥补 802.15.4 标准的缺陷，如果两者能够有机结合将大有可为 3

3、。因此，如何使 802.15.4 网 络和 802.11 网络之间能够相互通信成为了我们首先需要考虑的问题。由于网络 协议的分层设计，在数据链路层之上无线传感器网络和无线局域网均可采用 TCP/IP 协议栈进行通信，但在数据链路层，由于两者的帧格式不同，无法相互 通信。 本课题的目标就是设计一个合理的 802.15.4 和 802.11 链路层数据帧转换 算法，使得两个网络之间能够可靠、高效地通信。 1.2 无线局域网的发展历程及其特点 1) 第一代无线局域网 1985 年，FCC 颁布的电波法为无线局域网的发展扫清了道路。它为无线局域 网分配了两种频段：专用频段，用于蜂窝电话和个人通信服务的

4、 12GHz 频段； 免许可证频段，主要是 ISM 频段，902928MHz 和 2.4002.4835GHz。此后几年， 许多无线局域网的产品如 NCR 的 2.4GHz 产品，RangeLAN 的 900MHz 产品陆续上 市 5，它们可以被认为第一代无线局域网产品。 3 2) 第二代无线局域网 1997 年 6 月 26 日，IEEE802.11 标准制定完成，并与 1997 年 11 月 26 日发 布。 从 1998 年开始， 许多厂商相继推出基于 IEEE802.11 标准的无线局域网产品， 它们属于第二代无线局域网设备。第二代无线局域网设备大都工作在 2.4002.4835GHz

5、 频段，传输速度为 12Mb/s。 3) 第三、四代无线局域网 1999 年 9 月提出的 IEEE 802.11a 和 IEEE 802.11b 标准，传输速率分别可达 54Mb/s 和 11Mb/s。2002 年通过的 IEEE 802.11g 标准，它允许通过的最大传输 速率为 54Mb/s，但仍工作于 2.4GHz 频段，与 IEEE 802.11b 标准兼容。2009 年 通过了 IEEE 802.11n 标准，可将传输速率提高到 300Mb/s 设置 600Mb/s。其中， 符合 IEEE 802.11b 标准的产品已经较为普及，可以将它归为第三代无线局域网 产品；而将符合 IEE

6、E 802.11a、IEEE 802.11g 标准的产品成为第四代无线局域 网产品；符合 IEEE 802.11n 标准的产品则是第四代和第五代之间的过渡产品。 4) 第五代无线局域网 802.11ac 的核心技术主要基于 802.11a，继续工作在 5.0GHz 频段上以保证 向下兼容性，但数据传输通道会大大扩充，在当前 20MHz 的基础上增至 40MHz 或者 80MHz， 甚至有可能达到 160MHz。 再加上大约 10%的实际频率调制效率提升， 新标准的理论传输速度最高有望 达到 1Gbps，是 802.11n 300Mbps 的三倍多。 无线局域网的特点 1. 无线局域网的优点 1) 移动性 “无线”就意味着可移动，这一特性使得无线设备的通信范围不再受环境条 件的限制，拓宽了网络传输的地理范围 3。 2) 灵活性 安装简易，使用简便，组网灵活，这使得无线局域网可以部署到线缆无法连 接的地方。组网方式灵活多样，可以通过基础结构接入骨干网，也可以自组 网，还可以在不同网间移动。 3) 可伸缩性 可以很方便的增减、移动和修改设备，