TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TÌM HIỂU GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG VÔ TUYẾN
THEO CHUẨN IEEE 802.15.4


Lời nói đầu
Trong cuộc sống hiện đại, chúng ta luôn thấy những điều mới, những thách thức mới mà
công nghệ thông tin và viễn thông(ICT) tác động làm thay đổi cuộc sống của chúng ta
theo nhiều cách khác nhau. Từ mức độ này hay mức độ khác, cuộc cách mạng kỹ thuật số
đã lan rộng đến mọi con đường ngõ ngách trên toàn cầu.
Trong mạng viễn thông ngày nay, con người đang quản lý,trao đổi, giao tiếp tranh luận,
mua bán nghĩa là tất cả các loại hình hoạt động mà chỉ có ICT mới làm được. Mạng viễn
thông đã tạo ra một cầu nối liên kết loài người trên khắp hành tinh của chúng ta, và đang
và sẽ luôn mở rộng không ngừng, đầy hứa hẹn, hy vọng. Tuy vậy, trong một dải băng tần
eo hẹp vẫn tồn đọng nhiều thách thức nếu muốn khai thác toàn bộ những tiềm năng đó.
Các nhà khoa học trên thế giới đã nghĩ đến việc sử dụng những băng tần cao hơn, nhưng
việc này đang vấp phải nhưng trở ngại vì công nghệ điện tử và chế tạo vẫn chưa theo kịp
được những lý thuyết, Vì vậy một giải pháp cấp bách được đưa ra là sử dụng chung kênh
tần số, mặc dù vẫn còn nhiều vấn đề phát sinh, ví dụ như nhiễu , xung đột giữa các thiết
bị ,.. vì vậy một trong những chuẩn giao tiếp được nhiều công ty viễn thông sử dụng
trong việc truyên tin là chuẩn giao tiếp vô tuyến IEEE 802.15.4
Hy vọng thông qua vấn đề được đề cập trong bài viết dưới, bạn đọc sẽ có được sự đánh
giá và hiểu biết sâu sắc hơn về chuẩn IEEE 802.15.4 và vai trò cũng như tiềm năng của
công nghệ này trong cuộc sống .


Contents


I.

Nhóm chuẩn IEEE 802.15 ra đời để phục vụ chuẩn WPAN
Chuẩn IEEE 802.15 phân thành 3 loại mạng WPAN
-WPAN tốc độ cao
-WPAN tốc độ trung bình
-WPAN tốc độ thấp (IEEE 802.15.4/LR-WPAN ) dùng trong sản phẩm công
nghiệp có thời hạn ,y học tiêu hao mức năng lượng thấp, không yêu cầu cao về tốc độ
truyền tin và QoS. Chính tốc độ truyền dữ liệu thấp cho phép LR-WPAN tiêu hao ít năng
lượng. Trong chuẩn này thì công nghệ ZigBee/IEEE 802.15.4 chính là một ví dụ điển
hình.
4.Thành phần cơ bản thiết bị trong chuẩn IEEE 802.15.4
Full-funtion device (FFD) là thiết bị đảm nhận tất cả các chức năng trong mạng và
hoạt động như một bộ điều phối mạng PAN, ngoài ra còn có một số thiệt bị đảm nhận
một số chức năng hạn chế tên là RFD( reduced- funtion device). Một mạng tối thiểu phải
có 1 thiết bị FFD, thiêt bị này hoạt động như một bộ điều phối mạng.
FFD có thể hoạt động trong ba trạng thái : Là điều phối viên của toàn mạng PAN
(personal area network) , hay là điều phối viên của mạng con, hoặc đơn giản chỉ là một
thành viên trong mạng. RFD được dùng trong các ưng dụng đơn giản, không yêu cầu gửi
lượng lớn thông tin dữ liệu. Một FFD có thể làm việc với nhiều RFD hay nhiều FFD,
trong khi một RFD chỉ có thể làm việc với một FFD.

II.

Mô hình lớp vật lý của giao thức IEEE 802.15.4


Như hình trên, giao thức này bao gồm hai phần thấp nhất của mô hình OSI, tầng
vật lý và liên kết dữ liệu. Phần này đảm nhận nhiệm vụ chuyển thông tin kĩ thuật
số từ tầng trên đưa xuống thành sóng điện từ trong không gian. Điều này có được
bằng cách sử dụng kĩ thuật điều chế số trên bit, gồm có điều chế dịch phaBPSK/QPSK, ngoài ra điều chế biên độ xung ASK, dựa trên PSSS cũng được sử
dụng. Kĩ thuật nào sẽ được sử dụng bởi nhà sản xuất tùy thuộc vào yêu cầu tốc độ

b. Chỉ số chất lượng đường truyền(LQI)
-

Chỉ số chất lượng đường truyền LQI là đặc trưng chất lượng gói tin nhận

-

được
Giá trị kết quả LQI được giao cho tầng mạng và tầng ứng dụng xử lý .

c. Chỉ số đánh giá kênh truyền (CCA)
-

Nhiệm vụ của CCA : kiểm tra xem khi nào 1 kênh rỗi hay bận Có ba

-

phương pháp để thực hiện việc kiểm tra này:
CCA 1 : “Năng lượng vượt ngưỡng”. CCA sẽ thông báo kênh truyền bận

-

trong khi dò ra bất kỳ năng lượng nào vượt ngưỡng ED.
CCA 2 : “Cảm biến sóng mang”. CCA thông báo kênh truyền bận chỉ khi
nhận ra tín hiệu có đặc tính trải phổ và điều chế của IEEE802.15.4. Tín hiệu

-

này có thể thấp hoặc cao hơn ngưỡng ED.
CCA 3 : “Cảm biến sóng mang kết hợp với năng lượng vựơt ngưỡng”.

+ Điều khiển cơ chế CSMA-CA cho truy nhập kênh
+ Quản lý duy trì cơ chế GTS
+ Cung cấp mối liên kết tin cậy giữa 2 kênh MAC tương đương

III.

Mô hình điều chế giao thức truyền thông IEEE

802.15.4
1.

Điều chế BPSK của tín hiệu PHY tại dải tần 868/915 MHz

Tốc độ truyền dữ liệu của IEEE 802.15.4 PHY tại băng tần 868 MHz có thể đạt tới
20kb/s, và có thể đạt tới 40kb/s ở băng tần 915MHz.


Sơ đồ điều chế

Mã hóa vi phân hay còn gọi là mã hóa trước. Khi cho tín hiệu nhị phân vào bộ mã hóa
này thì bit có giá trị 0 sẽ được chuyển tiếp, có nghĩa là số được tách là số 1 nếu số liền
trước nó là số 0 và ngược lại . Nếu một số được tách xung sai, lỗi này sẽ có xu hướng lan
truyền đi, và để loại trừ việc này thì Lender đã đề nghị việc mã hóa trước số các dữ liệu.
Có nghĩa là nếu chuỗi số dữ liệu thô là Rn thì ta sẽ phát đi chuỗi số En theo quy tắc

- Bộ ánh xạ bit thành chip


Mỗi bit đầu vào có thể ánh xạ sang chuỗi giả ngẫu nhiên (PN) 15-chip theo như bảng
dưới đây. Trong khoảng thời gian mỗi symbol thì ký tự Co được truyền đầu tiên , ký tự


Biểu thức sau đây chỉ cách mà O-QPSK có thể diễn đạt:

Công thức mô tả dạng xung nửa sin.


KẾT LUẬN
Cùng với những yêu cầu ngày càng tăng về chất lượng và sự đa dạng dịch vụ ngày
càng trở lên rõ ràng nhằm cung cấp những dịch vụ tốt nhất, thuận tiện nhất cho khách
hàng. Nhu cầu sử dụng các dịch vụ truy cập Internet tốc độ cao cho các thiết bị di động sẽ
ngày càng phát triển. Vì vậy nghiên cứu về IEEE802.15.4 sẽ là một đòi hỏi thiết yếu, cơ
bản và làm cơ sở cho các nghiên cứu, triển khai các dự án, đề tài sau này.
Trong khuôn khổ của môn học này, chúng em chỉ mong muốn đưa ra những vấn đề
cơ bản về khái niệm, cấu trúc, nguyên lý, ứng dụng và sự cải tiến của IEEE802.15.4 so
với hệ thống 3G hiện tại và LTE, để thấy được IEEE802.15.4 là bước phát triển trong
tương lai đối với hệ thống thông tin di động trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Đây là
kết quả của quá trình học tập và việc tìm hiểu vấn đề quanh những tài liệu có liên quan từ
nhiều nguồn tư liệu được tổng hợp lại. Tuy nhiên, do trình độ và thời gian có hạn, bản
báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của
thầy cô giáo để có thể hoàn thiện thêm kiến thức của mình. Chúng em xin chân thành
cảm ơn.