无线个人网路(WPAN)和无线分散式感知/控制网路(WDSC)中的网路设备可能会由不同的公司进行开发生产，所以一个统一的协定或标準显得尤其重要。

目前，IEEE 802.15 WPAN共拥有4个工作组：

· 蓝牙WPAN工作组 蓝牙是无线个人区域网路的先驱。在初始阶段，IEEE并没有制定蓝牙相关的标準，所以经过一段快速发展时期后，蓝牙很快就有了产品兼容性的问题。现在，IEEE决定製定行业标準来开发能够相互兼容的蓝牙晶片、网路和产品。

· 共存组 为所有工作在2.4GHz频带上的无线套用建立一个标準。

· 高数据率 WPAN工作组 其802.15.3标準适用于高质量要求的多媒体套用领域。

· 802.15.4工作组 为了满足低功耗、低成本的无线网路要求，IEEE标準委员会在2000年12月份正式批准并成立了802.15.4工作组，任务就是开发一个低数据率的WPAN(LR-WPAN)标準。它具有複杂度低、成本极少、功耗很小的特点，能在低成本设备(固定、便携或可移动的)之间进行低数据率的传输。

目前该标準仍处于不断改善和修订阶段，预计于2003年初推出正式标準。802.15.4无线发射/接收机及网路被Motorola、Philips、Eaton、Invensys和Honeywell这些国际通信与工业控制界巨头们极力推崇。

IEEE 802.15 TG4 FEATURES

Data rates of 250 kbps, 40 kbps, and 20 kbps.

Two addressing modes; 16-bit short and 64-bit IEEE addressing.

Support for critical latency devices, such as joysticks.

CSMA-CA channel access.

Automatic network establishment by the coordinator.

Fully handshaked protocol for transfer reliability.

Power management to ensure low power consumption.

16 channels in the 2.4GHz ISM band, 10 channels in the 915MHz I and one channel in the 868MHz band.

IEEE 802.15.4 满足国际标準组织 (ISO)开放系统互连(OSI)参考模式。它包括物理层、介质访问层、网路层和高层。

IEEE 802.15.4 提供两种物理层的选择(868/915 MHz和2.4GHz)，物理层与MAC层的协作扩大了网路套用的範畴。这两种物理层都採用直接序列扩频(DSSS)技术，降低数字积体电路的成本，并且都使用相同的包结构，以便低作业周期、低功耗地运作。2.4G物理层的数据传输率为250kb/s,868/915MHz物理层的数据传输率分别是20 kbps、40 kbps。

2.4GHz物理层的较高速率主要归因于一个较好的调製方案：基于DSSS方法(16个状态)的準正交调製技术。来自PPDU的二进制数据被依次(按位元组从低到高)组成4位二进制数据符号，每种数据符号(对应16状态组中的一组)被映射成32位伪噪音CHIP，以便传输。然后这个连续的伪噪音CHIP序列被调製(採用最小移位键控方式MSK)到载波上，即採用半正弦脉冲波形的偏移四相移相键控(O_QPSK)调製方式。

868/915MHZ物理层使用简单DSSS方法，每个PPDU数据传输位被最大长为15的CHIP序列(m-序列)所扩展。即被多组+1，-1构成的 m-序列编码，然后使用二进制相移键控技术调製这个扩展的位元序列。不同的数据传输率适用于不同的场合。举例如下，868/915MHz物理层的低速率换取了较好的灵敏度(-85dbm/2.4G,-92dbm/868,915MHz)和较大的覆盖面积，从而减少了覆盖给定物理区域所需的节点数。2.4G物理层的较高速率适用于较高的数据吞吐量、低延时或低作业周期的场合。

IEEE 802.15.4 MAC层的特徵是：联合 ，分离，确认帧传递，通道访问机制， 帧确认，保证时隙管理，和信令管理。MAC子层提供两个服务与高层联繫，即通过两个服务访问点(SAP)访问高层。通过MAC通用部分子层SAP(MLDE-SAP)访问MAC数据服务,用MAC层管理实体SAP(MLME-SAP)访问MAC管理服务。这两个服务为网路层和物理层提供了一个接口。

灵活的MAC帧结构适应了不同的套用及网路拓扑的需要，同时也保证了协定的简洁。MAC帧的通用格式如图2所示。

帧控制说明了如何看待帧的其余部分及它们包含什幺。序列号是传输数据帧及确认帧的序号。仅当确认帧的序列号与上次数据传输帧的序列号一致时，才能判定数据传输业务成功。帧校验序列是16位循环冗余校验。净荷(payload)是MAC帧要承载的上层数据。它的栏位长度可变。

MAC数据帧被送至物理层，作为物理层帧数据(PPDU)的一部分。

网路层包括逻辑链路控制子层。802.2标準定义了LLC,并且通用于诸如802.3,802.11及802.15.1等802系列标準中，而MAC子层与硬体联繫较为紧密，并随不同的物理层实现而变化。网路层负责拓扑结构的建立和维护、命名和绑定服务，它们协同完成定址、路由及安全这些必须的任务。这个标準的网路层被期望能自己组织和维护。

IEEE 802.15.4标準支持多种网路拓扑结构，包括星型，树状型，簇型。套用的设计选择决定了拓扑结构；一些套用，诸如PC外设，适合低延时的星型连线，而对于别的，诸如涉及安全要求领域，适合大面积的簇型拓扑结构。

可升级 卓越的网路能力，可对多达254个的网路设备进行动态设备定址。

适应性 与现有控制网路标準无缝集成。通过网路协调器(Coordinator)自动建立网路，採用CSMA-CA方式进行信道存取。

可靠性 为了可靠传递,提供全握手协定。

★与蓝牙的比较

在过去的几年内，蓝牙技术引起了极大的关注。在文章的第一部分已经提到，蓝牙被重新定义为802.15.1。大多数了解蓝牙的读者可能会有一个共同的问题：蓝牙 (802.15.1)与802.15.4的本质区别是什幺？为什幺通信、控制工业会注重对WPAN的新技术802.15.4的投资。

* 802.15.4和蓝牙很相似, 二者均用于WPAN。

* 802.15.4适用于感测器、玩具和家庭自动控制，同时注重于低速数据或短操作时间的控制和通信网路；蓝牙则是在ad-hoc(peer to peer)网路中擅长携带型音频、携带型萤幕图表图象及档案的传输。

* 802.15.4 设计特点是能够合理地最佳化能源的使用。一块正常电池的使用寿命可以达到2年以上；蓝牙的能耗与行动电话类似(需定期充电)；

★802.15.4技术的套用和挑战

产品的方便灵活、易于连线、实用可靠及可继承延续是市场的驱动力。IEEE 802.15.4的早期客户将是高端工业用户，这是由于802.15.4主要套用于工业控制、远程监控和楼宇自动化领域，后期802.15.4的市场将转向消费者和家庭用户，主要套用于家庭自动化、安全和互动式玩具，其市场的动力来将自其低造价、小功耗以及便于使用的特点，最终每个 802.15.4发射接收机的价格将低于5美元。

对于工业市场领域来说，感应器网路是主要市场对象。将感应器和802.15.4WPAN设备组合，进行数据收集、处理和分析，就可以决定是否需要或何时需要用户操作。无线感应器套用实例包括恶劣环境下的检测，诸如涉及危险的火和化学物质的现场、监测和维护正在旋转的机器等等。在这些套用上，一个802.15.4WPAN网路可以极大的降低新感应器网路的安装成本并简化对现有网路的扩充。

802.15.4 网路另一个充满魅力的套用领域是精作农业。使用自动化的远程控制网路的智慧型设备实现农场经营的信息化和软体化是精作农业的新範例。这需要成千上万个带感测器的LR-WPAN设备组成网状网路。感应器将收集有关田地的信息，比如土地湿度、氮浓缩量和土壤的PH值等，每个感应器将经过计算的数据传输到它相应的LR-WPAN设备，并通过网路将其返回到一个中央数据採集设备。精作农业的网路套用属802.15.4LR-WPAN的低端套用，仅需通过已部署的网路设备每天进行少许数据的传输。

针对巨大的中国市场和2008年国际奥林匹克运动会，802.15.4技术产品将在中国的环境监测和保护领域发挥重要的作用。利用该技术可以对污染源，特别是各工厂废水，废气的排放口进行实时监测控制，在每个排放口安装相应感应器，完成样本的採集、分析和最终的流量测定。就目前的环境来说，污染源的数量大的惊人, 仅北京地区的排污口就有几万个。

802.15.4 将提供一个低成本的用于数据採集和传输的网状网路，网路上每个监测点只需在有限的时间内传送几个比特的数据，数据流是异步的，并在数据等待时间上限制极小，这些因素利于电池使用寿命的延长。

802.15.4 WPAN套用的挑战在于它的网路拓扑结构。由于实际套用需用网状拓扑结构，所以一些节点可使用能量感知来获取生存所需能源，同时充当其他节点的中继器，以便转发信息到最终目的地。网路配置也不适合採用手动配置，应该实现自我配置。