短距離無線通信

1、概念：一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過電磁波（紅外、無線電微波）傳輸信息，并且傳輸距離限制在較短的范圍內(nèi)，通常是幾十米以內(nèi)，都可以稱之為短距離無線通信通信距離短 覆蓋距離一般在10200m發(fā)射功率低 一般小于100mW應(yīng)用范圍廣 可自由連接各種個(gè)人便攜式 電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備和 各種家用電器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信息 共享和多業(yè)務(wù)的無線傳輸主要特點(diǎn)：各種短距離無線通信技術(shù)各種短距離無線通信技術(shù)Bluetooth藍(lán)牙技術(shù)IEEE 802.11系列WLAN無線局域網(wǎng)技術(shù) HiperLAN 系列UWB超寬帶技術(shù)Zigbee 紫蜂技術(shù)IrDA 紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)技術(shù)Ad hoc 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)RFID 射頻識(shí)別技

2、術(shù)NFC 短距通信技術(shù)根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)速率可分為高速：最高數(shù)據(jù)速率100Mb/s 通信距離小于10m 典型技術(shù)：高速UWB低速：最低數(shù)據(jù)速率1Mb/s 通信距離小于100m 典型技術(shù)：Zigbee、低速UWB、藍(lán)牙目前主要應(yīng)用于連接下一代便攜式消費(fèi)電器和通信設(shè)備。它支持各種高速率的多媒體應(yīng)用、高質(zhì)量的聲像配送、多兆字節(jié)音樂和圖像文檔傳輸?shù)?。主要用于家庭、工廠與倉庫的自動(dòng)化控制、安全監(jiān)視、保健監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)視、軍事行動(dòng)、消防、貨單自動(dòng)更新、庫存實(shí)時(shí)跟蹤以及游戲和互動(dòng)式玩具等方面的低速應(yīng)用。技術(shù)分類技術(shù)分類WIFI藍(lán)牙UWB超寬屏ZigBee紫蜂IrDA紅外線NFC其他LiFi短距離無線通信Wi-Fi技

3、術(shù) 以太網(wǎng)的一種無線擴(kuò)展，可將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如Pad、手機(jī)）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。它是一個(gè)無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)所持有。為改善基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性而生IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)提供WLAN接入，應(yīng)用最廣泛工作在2.4GHz，采用加強(qiáng)版DSSS傳輸速率動(dòng)態(tài)切換速度不夠高，易受干擾與藍(lán)牙技術(shù)相比，Wi-Fi在數(shù)據(jù)安全性方面要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達(dá)100m左右，可用于整棟辦公大樓Wi-FiAP(Access Point)AP一般稱為網(wǎng)絡(luò)橋接器或接入點(diǎn),

4、它是當(dāng)作傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，因此任何一臺(tái)裝有無線網(wǎng)卡的PC均可透過AP去分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源，其工作原理相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)置無線發(fā)射器的Hub或者是路由無線網(wǎng)卡負(fù)責(zé)接收由AP所發(fā)射信號(hào)的CLIENT端設(shè)備Wi-Fi應(yīng)用覆蓋范圍廣，傳輸速度快PC小型辦公網(wǎng)絡(luò)智能家居手持設(shè)備（大部分）物聯(lián)網(wǎng)藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)愛立信公司開始著手藍(lán)牙技術(shù)的研究開發(fā)工作，意在通過一種短程無線連接替代已經(jīng)廣泛使用的有線連接1994年1998年Ericsson、Nokia、Intel、Toshiba和IBM共同建立特別興趣小組，致力于開發(fā)一種全球通用的小范圍無線通信技術(shù)，即藍(lán)牙技術(shù)至今經(jīng)過十幾

5、年的發(fā)展藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)成熟藍(lán)牙3.0版本，傳輸距離10米，速度1.8M/s，現(xiàn)在藍(lán)牙已經(jīng)發(fā)展到4.0版本傳輸距離能達(dá)到60米，傳輸更穩(wěn)定,不易被其他同頻段信號(hào)干擾特點(diǎn)特點(diǎn)工作在全球開放的2.4GHz ISM頻段使用跳頻頻譜擴(kuò)展技術(shù)把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道(Hop Channel)，在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷地從一個(gè)信道“跳”到另一個(gè)信道同時(shí)多連接，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1Mb/s低功耗、通信安全性好在有效范圍內(nèi)可越過障礙物進(jìn)行連接，沒有特別的通信視角和方向要求組網(wǎng)簡單方便，支持語音傳輸采用“即插即用即插即用”的概念，嵌入藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備一旦搜索到另一藍(lán)牙設(shè)備馬上就可以建立連接，傳輸數(shù)據(jù)

6、應(yīng)用：語音/數(shù)據(jù)接入 將一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過安全的無線鏈路連接到通信設(shè)備上 完成與廣域網(wǎng)的連接外圍設(shè)備互聯(lián) 將各種設(shè)備通過藍(lán)牙鏈路連接到主機(jī)上個(gè)人局域網(wǎng)（PAN） 主要用于個(gè)人網(wǎng)絡(luò)與信息的共享與交換超寬帶技術(shù)超寬帶技術(shù)( Ultra Wideband UWB)通過基帶脈沖作用于天線的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，是一種無載波通信技術(shù)。窄脈沖窄脈沖(小于1ns)產(chǎn)生極大帶寬的信號(hào)。工作波段工作波段 3.110.6 GHz主要應(yīng)用 應(yīng)用于小范圍、高分辨率，能夠穿透墻壁、地面和身體的 雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中 適用于對(duì)速率要求非常高適用于對(duì)速率要求非常高(大于大于100Mb/s)的局域網(wǎng)的局域網(wǎng)UWB通過在較寬的頻譜上傳送極低功

7、率的信號(hào)能在10米左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百M(fèi)bit/s至數(shù)Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率 脈沖采用 脈位調(diào)制(PPM) 或 二進(jìn)制移相鍵控(BPSK)調(diào)制UWB特點(diǎn)特點(diǎn)抗干擾性能強(qiáng) 帶寬極寬消耗電能少保密性好發(fā)送功率非常小UWB技術(shù)特點(diǎn) UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào)，系統(tǒng)具有較大的處理增益 發(fā)射時(shí) , 將微弱的無線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲 接收時(shí), 將信號(hào)能量還原出來，在解擴(kuò)過程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益 因此，與IEEE 80211a、IEEE80211b和藍(lán)牙相比，在同等碼速條件下， UWB具有更強(qiáng)的抗干擾性，傳輸速率高，有望高于藍(lán)牙100倍抗干擾性能強(qiáng) 帶寬極寬消耗電能小保

8、密性好發(fā)送功率非常小UWB技術(shù)特點(diǎn)抗干擾性能強(qiáng) UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達(dá)幾個(gè)GHz 超寬帶系統(tǒng)容量大，并且可以和窄帶通信系統(tǒng)同時(shí)工作而互不干擾 這在頻率資源日益緊張的今天，開辟了一種新的時(shí)域無線電資源帶寬極寬消耗電能小保密性好發(fā)送功率非常小UWB技術(shù)特點(diǎn)抗干擾性能強(qiáng) 帶寬極寬 通常情況下，無線通信系統(tǒng)在通信時(shí)需要連續(xù)發(fā)射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能小消耗電能小保密性好發(fā)送功率非常小UWB技術(shù)特點(diǎn)抗干擾性能強(qiáng) 帶寬極寬消耗電能小 采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解

9、出發(fā)射數(shù)據(jù) 系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機(jī)無法接收保密性好發(fā)送功率非常小UWB技術(shù)特點(diǎn)抗干擾性能強(qiáng) 帶寬極寬消耗電能小保密性好 通信設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長系統(tǒng)電源工作時(shí)間。而且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對(duì)人體的影響也會(huì)很小。發(fā)送功率非常小UWB技術(shù)的應(yīng)用軍事民用探測隱蔽軍事目標(biāo)預(yù)警機(jī)、艦船UWB雷達(dá)UAV/UGV數(shù)據(jù)鏈探測地雷家電設(shè)備及便攜設(shè)備之間的無線數(shù)據(jù)通信汽車防沖撞傳感器地質(zhì)勘測及可穿透障礙物的傳感器ZigBee是一組基于IEEE批準(zhǔn)通過的802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn) 是一個(gè)有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要適用于 自動(dòng)控制領(lǐng)域 可以

10、嵌入各種設(shè)備中 同時(shí)支持地理定位功能 用于個(gè)人區(qū)域網(wǎng)和對(duì)等網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、 經(jīng)濟(jì)、高效、低數(shù)據(jù)速率(250kb/s)Zigbee 紫蜂技術(shù) Zigbee 頻帶和頻帶傳輸率情況頻帶使用范圍數(shù)據(jù)傳輸率信道數(shù)2.4GHz(ISM)全世界250kb/s16868MHz歐洲20kb/s1915MHz(ISM)美國40kb/s10該頻段為全球通用的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)(ISM)頻段是免付費(fèi)、免申請(qǐng)的無線電頻段ZigBee技術(shù)是一種可以構(gòu)建一個(gè)由多達(dá)數(shù)萬個(gè)無線數(shù)傳模塊組成的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似現(xiàn)有的移動(dòng)通信CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離：75m幾百米幾公里 ZigBee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其他各種網(wǎng)絡(luò)連

11、接 Zigbee網(wǎng)絡(luò) 功耗低 兩節(jié)五號(hào)電池可支持長達(dá)6個(gè)月到2年 左右的使用時(shí)間 可靠 采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù) 預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競爭和沖突 傳輸速率低 10250kb/s，專注于低傳輸應(yīng)用 成本低 ZigBee 協(xié)議免收專利費(fèi)，采用ZigBee技術(shù) 產(chǎn)品的成 本一般為同類產(chǎn)品的幾分之一甚至十分之一 時(shí)延短 針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀 態(tài)激活的時(shí)延都非常短，通常時(shí)延都在1530ms之間 Zigbee技術(shù)特點(diǎn) 優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰?具有星、網(wǎng)和叢樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能力 具有無線網(wǎng)絡(luò)自愈能力，能簡單地覆 蓋廣闊范圍 網(wǎng)絡(luò)容量大 可支持多達(dá)650

12、00個(gè)節(jié)點(diǎn) 安全 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能加密算法 采用通用的AES-128 工作頻段靈活 使用的3個(gè)頻段均為免執(zhí)照頻段 Zigbee技術(shù)特點(diǎn) Zigbee技術(shù)的應(yīng)用 應(yīng)用于家庭的照明、溫度、安全、控制等ZigBee模塊可安裝在電視、燈泡、遙控器、兒童玩具、游戲機(jī)、門禁系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和其他家電產(chǎn)品中 Zigbee技術(shù)的應(yīng)用 通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)收集各種信息，并將信息回饋到系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，以利于工廠整體信息之掌握。例如火警的感測和通知，照明系統(tǒng)的感測，生產(chǎn)機(jī)臺(tái)的流程控制等，都可由ZigBee網(wǎng)絡(luò)提供相關(guān)信息，以達(dá)到工業(yè)與環(huán)境控制的目的 韓國的NURI Telecom在基于Atm

13、el和Ember 的平臺(tái)上成功研發(fā)出基于ZigBee技術(shù)的 自動(dòng)抄表系統(tǒng) Zigbee技術(shù)的應(yīng)用 如果沿著街道、高速公路及其他地方分布式地裝有大量ZigBee終端設(shè)備，就不再擔(dān)心會(huì)迷路。安裝在汽車?yán)锏钠骷⒏嬖V你當(dāng)前所處的位置，正向何處去全球定位系統(tǒng)(GPS)也能提供類似的服務(wù)，但是這種新的分布式系統(tǒng)能夠提供更精確、更具體的信息。即使在GPS覆蓋不到的樓內(nèi)或隧道內(nèi)，仍能繼續(xù)使用此系統(tǒng) Zigbee技術(shù)的應(yīng)用 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，利用傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地監(jiān)測每個(gè)病人的血壓、體溫和心率等信息有助于醫(yī)生快速做出反應(yīng)，減少醫(yī)生查房的工作負(fù)擔(dān)，特別適用于對(duì)重危患者的監(jiān)護(hù)和治療IrDA技術(shù)(Infrared Data Association)紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(huì) 成立于1993年，是致力于建立紅外線無線連接的非營利組織。IrDA技術(shù)是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，它也許是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)無線個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動(dòng)設(shè)備(如PDA、手機(jī))上廣泛使用。1