短距離無(wú)線通信技術(shù)

1、短距離無(wú)線通信技術(shù) 1.1 短距離無(wú)線通信 以信號(hào)有效接發(fā)/傳輸距離為標(biāo)志區(qū)分各種無(wú)線技術(shù)，由于技術(shù)不斷融合和發(fā)展，具體 技術(shù)的應(yīng)用范圍也會(huì)動(dòng)態(tài)變化。 蜂窩通訊技術(shù) 2G/3G/4G GPRS EDGE LTE WiMWibro（韓 WIWA Bluetooth UWB Zigbee RFID NFC IrDA 中、長(zhǎng)距離無(wú)線通信，衛(wèi)星通信和長(zhǎng)波、短波則能實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離無(wú)線通信 短距離無(wú)線通信，NFC則被視為非接觸超短距離無(wú)線通信 WWAN 無(wú)線廣域網(wǎng) WM無(wú)線城域網(wǎng) WLAN 無(wú)線局域網(wǎng) WPAN 無(wú)線個(gè)域網(wǎng) 無(wú)線基站（信源） 發(fā)送/接收 WIFI IrDA Zigbee Bluetooth

2、UWB NFC RFID短距離無(wú)線通信技術(shù)對(duì)比 = WIFI是WLAN的主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用中常把WIFI與WLAN等價(jià)，其實(shí)這并不嚴(yán)謹(jǐn)，例如，中國(guó)對(duì)WLAN強(qiáng)制執(zhí)行自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的WAPI標(biāo)準(zhǔn)。 = WLAN應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是，這是一個(gè)龐大的協(xié)議家族。 宇網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動(dòng)控制、窗簾的自動(dòng)控制、煤氣計(jì)量控制、家用電器的遠(yuǎn)程控制等。 通信模式 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 網(wǎng)狀 單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 通信距離 0100m 01m 10m75m 010m 010m 020cm 050m 傳輸速度 54Mbps 1Mbps 10K250Kbps 1Mbps 480M 424Kbps 安全性 低 低 中 高 高

3、 極高 高 頻段 868MHZ915MHz美國(guó) 多頻段 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 無(wú) 無(wú) ECMA340 ECMA352 成本 高 低 極低 低 高 低 低 1.1.1 WLAN 是WLAN原始標(biāo)準(zhǔn)，WIFI應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，可向11g、11n升級(jí)。有興趣的可以比較執(zhí)行不同標(biāo)準(zhǔn)WIFI設(shè)備的兼容問(wèn)題。 和是未來(lái)最有應(yīng)用潛力的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 = ，1997年，原始標(biāo)準(zhǔn)（2Mbit/s，播在）。 = ，1999年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，播在5GHz）。 = ，1999年，物理層補(bǔ)充（11Mbit/s播在）。 WIFI標(biāo)準(zhǔn) = ，2003年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，播在）。 = ，2004年，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全方面的

4、補(bǔ)充。 = ，更高傳輸速率的改善，基礎(chǔ)速率提升到s，可以使用雙倍帶寬40MHz，此時(shí)速率提升到150Mbit/s。 = ，該協(xié)議規(guī)范規(guī)定了無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)頻譜測(cè)量規(guī)范。該規(guī)范的制訂體現(xiàn)了無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜資源智能化使用的需求。 = ，這個(gè)通信協(xié)定主要用在車用電子的無(wú)線通信上。 = ，的潛在繼承者,更高傳輸速率的改善，當(dāng)使用多基站時(shí)將無(wú)線速率提高到至少1Gbps，將單信道速率提高到至少500Mbps。 1.1.2 Zigbee 仿生學(xué)思想 Zigbee一詞源自蜜蜂群在發(fā)現(xiàn)花粉位置時(shí)，通過(guò)跳ZigZag形舞蹈和扇動(dòng)翅膀來(lái)告知同伴，達(dá)到交換信息的目的。借此稱呼一種專注于低功耗、低成本、低復(fù)雜度、低速率的

5、近程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。 Zigbee實(shí)現(xiàn)在數(shù)百上千個(gè)微小的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（Zigbee網(wǎng)絡(luò)模塊）之間互相協(xié)調(diào)通信，以接力的方式通過(guò)無(wú)線電波從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，最后接入計(jì)算設(shè)備或由其它熱點(diǎn)如WiMax、WIFI等中繼。 Zigbee Vs Bluetooth Vs RFID 用途：Zigbee和藍(lán)牙更多用于數(shù)據(jù)傳輸，RFID更多用于標(biāo)識(shí) 組網(wǎng)：Zigbee組網(wǎng)自由限制小最多可組成65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)，藍(lán)牙最多與相鄰8個(gè)設(shè)備組網(wǎng) 速率：Zigbee是低速，藍(lán)牙是高速（技術(shù)在不斷融合和發(fā)展，低速率是相對(duì)的） 功耗：Zigbee低功耗，兩節(jié)干電池常能支持模塊應(yīng)用半年之久，藍(lán)牙高耗能 激活：Zigbe

6、e 的響應(yīng)速度較快，從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。藍(lán)牙需要310s、WiFi 需要3s。 Zigbee應(yīng)用 = Zigbee廣泛用來(lái)構(gòu)建自組網(wǎng)、無(wú)線傳感網(wǎng)，當(dāng)前超火的技術(shù)。 = 傳感網(wǎng)設(shè)備通常由網(wǎng)絡(luò)模塊+傳感模塊+電池構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)模塊具有自動(dòng)識(shí)別和配置、動(dòng)態(tài)拓?fù)浜吐酚?，傳感模塊負(fù)責(zé)采集環(huán)境信息。 = Zigbee 聯(lián)盟預(yù)言未來(lái)每個(gè)家庭將擁有50150個(gè)Zigbee器件，應(yīng)用領(lǐng)域包括：家庭和樓 案例 智能交通 = 道路安全報(bào)警：高速路上的車輛速度都非?？欤坏┣胺降缆钒l(fā)生意外（車輛拋錨、碰撞；道路塌陷等），前方的車輛（或故障車輛自動(dòng)）發(fā)出道路安全報(bào)

7、警信息，及時(shí)通知后面的車輛，以避免造成（更大的）事故。 = 交通擁塞信息通知和實(shí)時(shí)路況感知：在城市道路路況實(shí)時(shí)采集的基礎(chǔ)上，通過(guò)路口網(wǎng)絡(luò)設(shè)施將信息及時(shí)傳遞給車輛，并且在車輛之間分發(fā)共享。 = 協(xié)作式的車輛碰撞避免：每個(gè)車輛感知周圍的車輛的位置、速度、是否踩剎車等信息，通過(guò)智能裝置分析，及時(shí)感知危險(xiǎn)狀況并提醒駕駛員，從而避免駕駛員判斷不足造成的車禍。這在駕駛員視線受限的情況下非常有用。 = 無(wú)信號(hào)燈路口的車輛防碰撞系統(tǒng)：無(wú)信號(hào)燈的路口由于車流量小，司機(jī)經(jīng)常因?yàn)槁楸源笠舛斐绍嚨??？梢栽诼房谠O(shè)置車輛傳感器和智能防碰撞檢測(cè)器，在兩個(gè)交叉方向出現(xiàn)車輛時(shí)，通過(guò)特殊信號(hào)及時(shí)提醒司機(jī)避險(xiǎn)。 = 自適應(yīng)巡航控

8、制：高級(jí)轎車的自適應(yīng)巡航控制依賴于自組網(wǎng)的支持；而自適應(yīng)巡航控制又為“巡航車隊(duì)”（多個(gè)速度一致的車排成一個(gè)隊(duì)伍，車與車之間距離比較短，可以提高高速道路的吞吐率）的運(yùn)行提供了可能。 = 信息服務(wù)：包括道路信息服務(wù)、天氣信息服務(wù)、加油站位置價(jià)格信息、餐館位置信息、= WiMax是無(wú)線城域網(wǎng)WMAN的典型應(yīng)用技術(shù)，從其傳輸速率上看也屬于4G無(wú)線通信技術(shù)。作為線纜和xDSL的無(wú)線擴(kuò)展技術(shù)，是為解決寬帶接入最后一公里的問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。通常也將WiMAX稱為無(wú)線DSL。其在“最后一公里”接入市場(chǎng)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是XDSL。WiMax理想的市場(chǎng)定位應(yīng)該是高速數(shù)據(jù)在固定、便攜和低速移動(dòng)中的應(yīng)用。 = 從其技術(shù)特性

9、分析，WiMax是更適合固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商建設(shè)城域網(wǎng)的無(wú)線接入選擇，如某些偏僻的鄉(xiāng)村要接入通信干網(wǎng)時(shí)，固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商在線路鋪設(shè)上有較高成本，而移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商則要負(fù)擔(dān)Internet及交互式信息服務(wù)等。其它如一些傳統(tǒng)的服務(wù)方式，比如交通誘導(dǎo)或停車誘導(dǎo)，采用自組網(wǎng)作為補(bǔ)充，對(duì)駕駛員會(huì)更加方便。 無(wú)線抄表 = 用帶自組網(wǎng)模塊的智能電表替代傳統(tǒng)電表，居民樓中的智能電表構(gòu)成自組網(wǎng)，自動(dòng)將電表計(jì)數(shù)傳至小區(qū)物業(yè)管理平臺(tái)，取代傳統(tǒng)人工閱讀抄表記錄的消耗。 森林防火 = 冬季干燥容易燃燒森林大火，如何在廣袤的林區(qū)第一時(shí)間捕獲燃火信息對(duì)撲救至關(guān)重要。通過(guò)飛播大量傳感網(wǎng)模塊，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集林區(qū)濕度、溫度、風(fēng)力、火焰等并由各個(gè)結(jié)點(diǎn)自組

10、織建網(wǎng)將信息傳回中繼站點(diǎn)或控制中心。 戰(zhàn)場(chǎng)物化采集 = 向難以獲得情報(bào)的戰(zhàn)地空投大量傳感網(wǎng)模塊，采集戰(zhàn)場(chǎng)物理（聲音、震動(dòng)、地形等）、化學(xué)（爆炸物殘留 氣體、化學(xué)武器）信息，供作戰(zhàn)分析和決策。未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)會(huì)更多將傳感網(wǎng)獲取的戰(zhàn)場(chǎng)信息與單兵作戰(zhàn)平臺(tái)集成，成為戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈的重要組成部分。 無(wú)線監(jiān)控 = 電影機(jī)械師中杰森斯坦森監(jiān)視對(duì)象總是隨手在隱蔽處粘一個(gè)攝像頭，這個(gè)小東西肯定包含一個(gè)自組網(wǎng)模塊， 杰森找個(gè)僻靜角落監(jiān)控就好了。 1.1.3 WMAN 較高基站建設(shè)成本，回報(bào)卻是相對(duì)較少的用戶需求，選擇成本適中的WiMax技術(shù)過(guò)度無(wú)疑更具競(jìng)爭(zhēng)力。 1.1.4 RFID RFID組成和特點(diǎn) 標(biāo)簽（Tag）：由耦合

11、元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。Tag之間是不能通信的，NFC芯片之間可以通信。 閱讀器（Reader）：讀?。ㄒ部蓪懭耄?biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持或固定讀寫器。 RFID系統(tǒng)最重要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識(shí)別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢等條形碼無(wú)法使用的惡劣環(huán)境閱讀標(biāo)簽，并且閱讀速度極快，大多數(shù)情況下不到100毫秒。 = 射頻識(shí)別應(yīng)用很火，電子通行證（比如公園或足球賽套票），一卡通、門禁系統(tǒng)、行李包裹分揀、物流管理（和二維碼有重疊有區(qū)別），養(yǎng)殖業(yè)動(dòng)物歷史信息，病人檔案。 = 在倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸管理方面采用RFID技術(shù)，只需要在貨物的外包裝上的安裝電子標(biāo)簽，在運(yùn)輸檢查

12、站或中轉(zhuǎn)設(shè)置閱讀器，就可以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的可視化管理。在運(yùn)輸過(guò)程中，閱讀器將電子標(biāo)簽的信息通過(guò)衛(wèi)星或電話線傳輸?shù)竭\(yùn)輸部門的數(shù)據(jù)庫(kù)，電子標(biāo)簽每通過(guò)一個(gè)檢查站，數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)就得到更新，當(dāng)電子標(biāo)簽到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)閉。與此同時(shí)，貨主可以根據(jù)權(quán)限，訪問(wèn)在途可視化網(wǎng)頁(yè)，了解貨物的具體位置，這對(duì)提高物流企業(yè)的服務(wù)水平有著重要意義。 = RFID有助于解決零售業(yè)兩個(gè)最大的難題：商品斷貨（因?yàn)楸P庫(kù)的耗時(shí)）和損耗（因盜竊和供應(yīng)鏈被攪亂而損失的產(chǎn)品），而現(xiàn)在單是盜竊一項(xiàng)，沃爾瑪一年的損失就差不多有20億美元，如果一家合法企業(yè)的營(yíng)業(yè)額能達(dá)到這個(gè)數(shù)字，就可以在美國(guó)1000家最大企業(yè)的排行榜中名列700位左右。注：Tag成

13、本制約RFID案例： = 近來(lái)智能手機(jī)廣泛應(yīng)用NFC 作為電子支付、手機(jī)錢包技術(shù)。如，利用預(yù)置NFC芯片的智能手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)購(gòu)買景區(qū)門票的電子支付，支付的同時(shí)亦可下載景區(qū)的導(dǎo)游圖、景點(diǎn)海報(bào)等信息。內(nèi)置NFC芯片的諾基亞6131i預(yù)下載了一項(xiàng)可以在市政交通系統(tǒng)使用的交通卡，使在零售和物流業(yè)應(yīng)用的細(xì)度，標(biāo)簽打在一管牙膏上和打在一件牙膏上的成本差異。 = 鐵路車輛調(diào)度，車皮車號(hào)自動(dòng)識(shí)別，傳統(tǒng)的人工識(shí)別和刷漆視頻圖像識(shí)別有各種缺陷，通過(guò)RFID識(shí)別實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)的實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化，提高作業(yè)效率和資源利用率，降低管理成本。 1.1.5 近場(chǎng)通訊NFC NFC Vs RFID Vs 藍(lán)牙 NFC芯片具有相互通信功

14、能，并具有計(jì)算能力，還可含有加密邏輯電路或加密/解密模塊。 NFC通常用于私密領(lǐng)域的超短距離非接觸式通信。RFID通常僅用于標(biāo)識(shí)。 NFC傳輸速度不如藍(lán)牙，不能滿足需要較高帶寬的應(yīng)用需求。 應(yīng)用案例： 用該手機(jī)，用戶只需開設(shè)一個(gè)預(yù)付費(fèi)賬戶就可以購(gòu)買車票和在某些商場(chǎng)購(gòu)物。 = 由于NFC技術(shù)的安全等級(jí)極高，在安全要求高的場(chǎng)所和私密領(lǐng)域，通過(guò)NFC技術(shù)制作門禁卡、智能鑰匙。 1.1.6 二維條碼 = 本質(zhì)上是一種信息編碼和表示技術(shù)，必須以采集設(shè)備主動(dòng)采集和識(shí)別二維條碼所含的信= 近距離、低成本，設(shè)計(jì)用來(lái)連接不同設(shè)備，實(shí)現(xiàn)有線連接無(wú)線化。如手機(jī)免提，游戲手柄，鼠標(biāo)鍵盤耳機(jī)等。 = 辦公室因各種電線電

15、纜糾纏不清而非?；靵y。從為設(shè)備供電的電線到連接計(jì)算機(jī)至鍵盤、打印機(jī)、鼠標(biāo)和手機(jī)的電纜，無(wú)不造成了一個(gè)雜亂無(wú)序的工作環(huán)境。在某些情況下，這會(huì)增加辦公室危險(xiǎn)，如員工可能會(huì)被電線絆倒或被電纜纏繞?，F(xiàn)在，藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)，辦公室息。 = 應(yīng)用覆蓋一維條碼的應(yīng)用領(lǐng)域，倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、快遞、批發(fā)零售。由于二維條碼信息量更大，也被用來(lái)作為身份識(shí)別（ 車票、身份證）。 = 支付寶有個(gè)基于二維條碼的轉(zhuǎn)賬和紅包派發(fā)應(yīng)用，可以由用戶制作二維條碼將賬戶和轉(zhuǎn)賬金額等信息封裝在二維碼中，通過(guò)短信、郵件收到二維條碼的其他用戶讀取條碼信息后即可實(shí)現(xiàn)資金轉(zhuǎn)賬。 1.1.7 紅外通信 = 小型移動(dòng)設(shè)備短距低速數(shù)據(jù)交換，手機(jī)、PDA、遙控器

16、，由于紅外的直射特性，連接受工作距離、工作角度（視角）等限制。 = 藍(lán)牙通信無(wú)角度限制，通信距離也較紅外更遠(yuǎn)，但藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用成本較高。 1.1.8 無(wú)繩電話 = 俗稱子母機(jī)，母機(jī)相當(dāng)于子機(jī)的接入網(wǎng)關(guān)，子機(jī)可移動(dòng)使用，受限于信號(hào)強(qiáng)度，只能在距母機(jī)有限的范圍內(nèi)使用。 = 回憶小靈通的工作方式，小靈通是接入到基站再并入固網(wǎng)。 1.1.9 無(wú)線個(gè)域網(wǎng)WPAN 藍(lán)牙 里再也看不到凌亂的電線，整個(gè)辦公室也像一臺(tái)機(jī)器一樣有條不紊地高效運(yùn)作。 = 啟用藍(lán)牙的設(shè)備能夠創(chuàng)建自己的即時(shí)網(wǎng)絡(luò)，用戶之間能夠共享演示稿或其它文件，不受兼容性或電子郵件訪問(wèn)的限制 = 藍(lán)牙技術(shù)在日常生活中應(yīng)用最廣的就是在支持藍(lán)牙的手機(jī)通話設(shè)備上，如手機(jī)藍(lán)牙耳機(jī)，車載免提藍(lán)牙，藍(lán)牙使駕駛更安全，很多車主都感到開車時(shí)接聽電話不方便：一只手扶著方向盤，另一只手舉著電話接聽，不但妨礙換擋、影響安全，兩只眼睛盯著前車還得四下踅摸警察，12分實(shí)在不禁罰；車載免提系統(tǒng)接聽電話比較方便，將雙手空出來(lái)，讓手做它該做的事。= 曾被認(rèn)為是WPAN未來(lái)的主流技術(shù)，商業(yè)化進(jìn)程已終止，藍(lán)