短距離無線通信技術

短距離無線通信技術202331120231

隨著因特網、多媒體和無線通信技術的開展，人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，低功耗、微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求，作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的關注。

短距離無線通信：泛指在較小的區(qū)域內〔數十米〕提供無線通信的技術。一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息，并且傳輸距離限制在較短的范圍內，通常是幾十米或者數百米以內，就可以稱為短距離無線通信。

短距離無線通信系統(tǒng)主要工作在高頻段，使用全向天線和線路板天線。一個典型的短距離無線通信系統(tǒng)根本包括一個無線發(fā)射器和一個無線接收器。短距離無線通信自由地連接各種個人便攜式電子設備、計算機外部設備和各種家用電氣設備，實現信息共享和多業(yè)務的無線傳輸。應用場景眾多，特別是頻率資源稀缺情況。

短距離無線通信相對于長距離無線通信有很多的區(qū)別，主要如下特點：〔1〕短距離通信〔2〕低功耗〔3〕低本錢〔4〕無中心，自組網，對等通信〔5〕無需申請無線頻道

近年來，由于數據通信需求的推動，加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速開展，短距離無線通信技術的應用步伐不斷加快，經歷了一個快速開展的階段，藍牙技術、WIFI技術、IrDA技術、UWB技術、以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。藍牙在1998年，由愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司五家廠商提出。藍牙是一種開放性的短距無線通信技術標準，它主要應用于移動設備間的小范圍連接,可把內嵌有藍牙芯片的計算機、和多種便攜通信終端互聯起來，為其提供語音和數字接入效勞，實現信息的自動交換和處理。藍牙藍牙使用2.4G頻段，采用快跳頻技術進行通信，因而具有較高的抗干擾能力和平安性能。藍牙技術可以支持數據和語音傳輸，最高速率為1Mbps，其作用范圍視微波發(fā)射功率而定：0dbm的功率的作用距離為10米，20dbm的功率作用距離為100米。藍牙具有低本錢高速率的特點，并且藍牙的使用和維護本錢要低于其他任何一種無線技術。目前藍牙技術開發(fā)重點是多點連接，即一臺設備同時與多臺〔最多7臺〕其他設備互聯。WIFIWi-Fi，是由一個名為“無線以太網相容聯盟〞〔WirelessEthernetCompatibilityAlliance,WECA〕的組織所發(fā)布的業(yè)界術語，中文譯為“無線相容認證〞。它是一種短程無線傳輸技術，能夠在數百英尺范圍內支持互聯網接入的無線電信號，主要用于解決辦公室無線局域網和校園網中用戶與用戶終端的無線接入。WIFIWIFI是由AP(AccessPoint)和無線網卡組成的無線網絡，無線電波的覆蓋范圍廣，半徑可達100米，廠商進入該領域的門檻比較低，只要在機場、車站、圖書館等人員較密集的地方設置“熱點〞，并通過高速線路將因特網接入上述場所，由于熱點所發(fā)射出的電波可以到達距接入點半徑數十米至100米的地方，用戶只要將支持WLAN的筆記本電腦或智能拿到該區(qū)域內，即可高速接入因特網。WIFI傳輸質量有待改進，但傳輸速度非?？欤渲蠭EEE802.11b最高為11Mbps〔局部廠商在設備配套的情況下可以到達22Mbps〕，IEEE802.11a為54Mbps，IEEE802.11g也是54Mbps。IrDAIrDA是紅外線數據協(xié)會IrDA(InfraredDataAssociation)提出的紅外連接技術，是點對點的數據傳輸協(xié)議，通信距離一般在0到1米之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質為波長900納米左右的近紅外線。IrDA已被全球范圍內的眾多廠商采用，目前主流的軟硬件平臺均提供對它的支持，它的軟硬件技術都很成熟，在小型移動設備，如PDA、上廣泛使用。IrDAIrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，是第一個實現無線個人局域網(PAN)的技術，具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點，傳輸距離距離短，速率較高，直線數據傳輸，適于傳輸大容量的文件和多媒體數據。此外，紅外線發(fā)射角度較小(30度錐角以內)，傳輸上平安性高。IrDA的缺乏在于它是一種視距傳輸，中間不能被其他物體阻隔，該技術只能用于2臺(非多臺)設備之間的連接。UWBUWB〔UltraWideband〕是一種無載波通信技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號，UWB能在10米左右的范圍內實現數百Mbit/s至數Gbit/s的數據傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢，主要應用于室內通信、高速無線LAN、家庭網絡、無繩、平安檢測、位置測定、雷達等領域。UWBUWB技術特點：〔1〕高速的數據傳輸，空間容量大，以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數據傳輸，一般要求UWB信號的傳輸范圍為10m以內，其傳輸速率可達500Mbit/s。〔2〕UWB發(fā)射器直接用脈沖小型鼓勵天線，系統(tǒng)結構的實現比較簡單，工程造價廉價。〔3〕UWB系統(tǒng)的可輻射功率非常有限，3.1

GHz～10.6

GHz頻段總輻射功率僅0.55

mW，功率小，適合短距離傳輸?！?〕UWB信號采用持續(xù)時間極短的窄脈沖，其時間、空間分辨能力都很強，UWB信號的多徑分辨率極高，且高精度的測距、定位能力。ZigbeeZigbee〔紫蜂〕是基于標準的低功耗個域網協(xié)議,是一種短距離、低功耗的雙向無線通信技術。Zigbee技術主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反響時間數據傳輸的應用，適合于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。ZigbeeZigbee技術特點：〔1〕低功耗，發(fā)射功率僅為1mW，在低耗電待機模式下，2節(jié)5號干電池可支持1個節(jié)點工作6～24個月，甚至更長。〔2〕時延短，響應速度快，但傳輸速率低，ZigBee工作在20～250kbps的較低速率,分別提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868MHz)的原始數據吞吐率。〔3〕近距離，傳輸范圍一般介于10～100m之間?！?〕網絡容量大，采用星狀、片狀和網狀網絡結構最多一個主節(jié)點可管理254個子節(jié)點。〔5〕本錢低，平安可靠。RFID射頻識別即RFID〔RadioFrequencyIDentification〕技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據的通信技術。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無需人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

Adhoc無線自組織網絡(AdhocNetwork)是由一組帶有無線通信收發(fā)裝置的移動終端節(jié)點組成的一個多跳臨時性無中心網絡，可以在任何時刻、任何地點快速構建起一個移動通信網絡，并且不需要現有信息根底網絡設施的支持，網絡中的每個終端可以自由移動，地位相等，而且具有分組轉發(fā)能力。也稱為多跳無線網(Multi-hopWirelessNetwork)。NFC近場通信〔NearFieldCommunication，NFC〕，又稱近距離無