目录
由于我没有开通校园网,所以笔记本电脑上网都是必须要手机开启热点,然后电脑连接手机热点。那天无意在手机的连接与共享中发现了USB共享网络,还有蓝牙共享网络,但是只有USB共享网络可用,蓝牙可能是硬件原因无法连接,因此无法共享网络。计算机网络按覆盖范围被分为广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)、个人区域网(PAN)。主要是覆盖范围的不同,当然,因为覆盖范围的大小也会对技术做出要求。我向大家介绍的是个人区域网(PAN,Personal Acess Network)。
一.Bluetooth
我对这种通信技术的了解不是很多,但是却比WIFI更早接触到。原来家里的棒棒机上就有这个功能,那是还以为是一个游戏。后来在计算机基础课程里才知道是一种无线通信技术。现在最流行的使用就是进行音频设备的连接。而对于我来说,它只有在文件传输的时候被使用,似乎目前智能手机之间不通过特殊软件就能进行无线传输的只有蓝牙。但是和开启WIFI热点的几M/s的传输速率相比,传输速度“有待提高”。其实它更多的还是应用在物联网中,低能耗蓝牙使用电池可以连续工作4~5年,非常适合作为物联网中传感器的通信技术。
蓝牙是爱立信公司于1994年推出的一种无线通信技术,是最早的无线个人区域网。它工作在2.4GHz频率,可以实现全球通用。第一代通信速率只有720kbit/s(换算下来90KB/s),速率确实很低,但是蓝牙发展很快,最新版本是2020年发布的蓝牙5.2,速率已达到2MB/s,覆盖范围已达300m。IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气与电子工程师协会)曾将蓝牙标准化,不过后来被弃用,目前蓝牙的标准由蓝牙技术联盟制定。
以下是蓝牙技术的概述:
来源:蓝牙技术联盟
蓝牙采用TDM(Time Division Mutiple,时分复用)和跳频扩频FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum)技术。TDM是在连接的不同时段传输不同的信号,以此实现多路复用,提高数据传输速率;FHSS是快速改变载波信号在不同频道之间的频率,以提高信道的可靠性和安全性。工作原理是将一个主设备和最多7个设备组成一个“微微网”,这种网络没什么特别的地方,主要是覆盖范围小。但是一个设备可以连接多个设备,因此可以借此将多个“微微网”组成覆盖范围更大的网络。
二.ZigBee
ZigBee的前身是1998年由 Intel、lBM等产业巨头发起的“ Homerflite”技术,“ZigBee”中的“Bee”是蜂群的意思,这是因为ZIgBee联盟取名时的灵感来自于蜜蜂跳“Z”字形舞来告知同伴花朵的位置。2000年12月成立了工作小组起草IEEE802.15.4标准, Zigbee联盟成立于2001年8月。因为其低成本、低功耗、覆盖范围广的特性,被大量使用在物联网中。
ZigBee从上到下有四层协议栈,分别是应用层,网络层,数据链路层,物理层,但是上两层由ZigBee联盟制定,而下两层则使用IEEE802.15.4的相关标准
ZigBee协议栈
应用层主要是开发者根据需求进行开发,实现器件之间的通信。
网络层采用星形拓扑或网状拓扑,最多有255个结点,连接设备分为FFD(Full-Function Device,全功能设备)和RFD(Reduced-Function Device,精简功能设备),FFD可以作为路由器,也叫协调器,转发和接收与其相连接的RFD的数据。因此可以实现网络的扩充,结点上限为65535(2^16-1),以下是ZigBee组网示意图
ZigBee组网示意图
数据链路层使用IEEE802.11(即无线局域网标准)的CSMA/CA协议,这个协议是在通信前检查信道(理解为通信线路)是否空闲(工作设备的数量较低),空闲状态则若信道若是空闲,则开始数据传输;若没有收到确认,则进行一段时间的等待再检查;若仍没有收到确认,继续延长时间等待,如此重复下去,知道检查到信道处于空闲状态。但是如果一直没有收到确认,等待时间达到一个固定之后就会停止发送,并向上层报告错误。
物理层主要是与现实世界进行交互,向数据链路层提供服务。
三.USB(RNDIS协议)
USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)是1994年当时的计算机大厂联合推出的产品(现在的标准由USB-IF制定),当时的数据传输速率也很低,USB1.0版本(1996年发布,不是最早的版本)仅有1.5Mbit/s,换算下来187.5KB/s。最大的特点是“热插拔”,就是在电脑开机状态下就能直接进行连接,和“即插即用”,就是物理线接上后电脑自动安装驱动程序,然后使用。以上两种特点,使电脑与便携式设备的连接变得简单方便。
USB信号使用分别标记为D+和D-的双绞线传输,它们各自使用半双工的差分信号并协同工作,以抵消长导线的电磁干扰。USB连接手机和电脑后,一般会弹出三个连接选项:仅充电、传输照片、传输文件。我见过的USB有Mini USB、Micro USB、USB type-C(网络上搜索还有其他,读者自行查阅),从外观上很好区分,成“凸”字形是Mini USB,较薄成梯形的是Micro USB,没有突起,上下对称的是USB type-C,三种的传输速率也不相同,以下为部分USB版本对应传输速率
USB版本及传输速率
如果电脑使用USB(似乎只有Type-C支持)访问手机移动网络资源,电脑需要安装RNDIS(RemoteNDIS,远程网络驱动接口规范),“NDIS”是“Network Device Interface Specification”的缩写,意为网络驱动接口规范,目的是使服务器或工作站拥有多个协议,用户可以和支持不同协议的设备网络通信。RNDIS自从Windows XP开始就被集成到Windows系统中了。
手机连接之前
手机连接后
本人手机是Andriod12系统,可以在自己手机的设置中搜索“USB共享网络”,或打开开发者选项启用。