短距離無線通信技術及其融合發展研究
隨著因特網、多媒體和無線通信技術的發展。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觀注。
1 短距離無線通信技術簡介
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發展，短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段，WLAN技術、藍牙技術、UWB技術，以及紫蜂(ZigBee)技術、射頻識別(RFID)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是lOOm以內的通信，分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>loMbits，通信距離
2 無線局域網(WLAN)與IEEE802．11標準族
wLAN顧名思義是一種借助無線技術取代以往有線信道方式構成計算機局域網的手段，以解決有線方式不易實現的計算機的可移動性，使其應用更加不受空間限制。
IEEE802．11無線局域網 (WLAN)是IEEE最初制定的，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，包括IEEE802．1 la、IEEE802．11b 和IEEE 802．11g。IEEE802．11a主要用來解決辦公室局域網和校園網中用戶與用戶終端的無線接入，工作在5 GHzU—NIIfUnlicensed—National Information Infras—tructure)頻帶，物理層速率54Mbps，傳輸層速率25Mbps。它采用正交頻分復用(OFDM)擴頻技術，可提供25Mbps的無線ATM 接口、10Mbps的以太網無線幀結構接口以及TDD／TDMA的空中接口．支持語音、數據、圖像業務。一個扇區可接人多個用戶，每個用戶可帶多個用戶終端。其缺點是芯片沒有進入市場，設備昂貴，空中接力不好，點對點連接很不經濟，不適合小型設備。
Wi—Fi(Wireless Fidelityi~線保真1是屬于無線局域網(WLAN)的一種，通常是指IEEE802．11b產品，是利用無線接人手段的新型局域網解決方案。Wi—Fi的主要特點是傳輸速率高、可靠性高、建網快速、便捷、可移動性好、網絡結構彈性化、組網靈活、組網價格較低等，因此具有良好的發展前景。IEEE 802．11b工作頻段為2．4GHz的ISM 自由頻段，采用直接序列擴頻(DSSS)技術理論上可以達到1 1Mpit／s速率。典型通信距離為2Mbit／s時30～45m，2Mbit／s時為40～75m，2Mbit／s時為75～100m。
IEEE802．11g使用了與IEEE802．1lb相同的2．4GHz的ISM免特許頻段。它采用了兩種調制方式：即IEEE802．11a所采用的OFDM和IEEE802．11b所采用的CCK。通過采用這兩種分別與IEEE802．11a和IEEE802．11b相同的調制方式，使IEEE802．1lg不但達到了IEEE802．11a的54 Mb／s的傳輸速率，同時也實現了與現在廣泛存在的采用IEEE802。llb標準設備的兼容。IEEE802．11g已經被大多數無線網絡產品制造商選擇作為下一代無線網絡產品的標準。
3 藍牙(Bluetooth)技術
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準，也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內，通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯，使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享，也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中．因此，特別適用于小型的移動通信設備，使設備去掉了連接電纜的不便，通過無線建立通信。
藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎．采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時分多址(Time Di．vision Multi—access-TDMA)等先進技術，為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網，并且能夠實現無線連接因特網．其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電，組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。
目前藍牙的標準是IEEE802．15．工作在2．4GHz頻帶，通道帶寬為1Mb／s，異步非對稱連接最高數據速率為723．2kb／s。藍牙速率亦擬進一步增強，新的藍牙標準2．0版支持高達lOMb／s以上速率f4、8及12～20Mb／s)．這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。
作為一個新興技術，藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處，如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問，藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術，它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。
4 紫蜂(ZigBee)技術
新一代的無線傳感器網絡將采用802．15．4(Zig．Bee)協議。ZigBee是一種供廉價的固定、便攜或移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術，主要適合于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入在各種設備中，同時支持地理定位功能。
Zigbee技術的特點主要有：
(1)低速率：ZigBee工作在20～250kbps的較低速率，分別提供250kbps(2．4GHz)、40kbps(915MHz1和20kbps(868MHz)I~原始數據吞吐率，滿足低速率傳輸數據的應用需求。
(2)低時延：ZigBee的響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀態只需15ms．節點連接進入網絡只需30ms，進一步節省了電能。相比較，藍牙需要-10s，Wi—Fi則需要3s。
(3)低功耗、實現簡單：設備可以在電池的驅動下運行數月甚至數年。低功耗意味著較高的可靠性和可維護性，更適合體積小的大量日常應用。
(4)低成本：對用戶來說，低成本意味著較低的設備費用、安裝費用和維護費用。ZigBee設備可以在標準電池供電的條件下(低成本)-r作，而不需要任何重換電池或充電操作(低成本、易安裝)。
(5)網絡容量高：ZigBee通過使用IEEE 802．15．4標準的PHY和MAC層，支持幾乎任意數目的設備，這對于大規模傳感器陣列和控制尤其重要。
ZigBee技術的應用范圍非常廣泛，其中包括智能建筑、軍事領域、工業自動化、醫療設備、智能家居及各種監察系統等。ZigBee技術彌補了低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺，其成功的關鍵在于豐富而便捷的應用，而不是技術本身。
1 短距離無線通信技術簡介
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發展，短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段，WLAN技術、藍牙技術、UWB技術，以及紫蜂(ZigBee)技術、射頻識別(RFID)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是lOOm以內的通信，分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>loMbits，通信距離
2 無線局域網(WLAN)與IEEE802．11標準族
wLAN顧名思義是一種借助無線技術取代以往有線信道方式構成計算機局域網的手段，以解決有線方式不易實現的計算機的可移動性，使其應用更加不受空間限制。
IEEE802．11無線局域網 (WLAN)是IEEE最初制定的，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，包括IEEE802．1 la、IEEE802．11b 和IEEE 802．11g。IEEE802．11a主要用來解決辦公室局域網和校園網中用戶與用戶終端的無線接入，工作在5 GHzU—NIIfUnlicensed—National Information Infras—tructure)頻帶，物理層速率54Mbps，傳輸層速率25Mbps。它采用正交頻分復用(OFDM)擴頻技術，可提供25Mbps的無線ATM 接口、10Mbps的以太網無線幀結構接口以及TDD／TDMA的空中接口．支持語音、數據、圖像業務。一個扇區可接人多個用戶，每個用戶可帶多個用戶終端。其缺點是芯片沒有進入市場，設備昂貴，空中接力不好，點對點連接很不經濟，不適合小型設備。
Wi—Fi(Wireless Fidelityi~線保真1是屬于無線局域網(WLAN)的一種，通常是指IEEE802．11b產品，是利用無線接人手段的新型局域網解決方案。Wi—Fi的主要特點是傳輸速率高、可靠性高、建網快速、便捷、可移動性好、網絡結構彈性化、組網靈活、組網價格較低等，因此具有良好的發展前景。IEEE 802．11b工作頻段為2．4GHz的ISM 自由頻段，采用直接序列擴頻(DSSS)技術理論上可以達到1 1Mpit／s速率。典型通信距離為2Mbit／s時30～45m，2Mbit／s時為40～75m，2Mbit／s時為75～100m。
IEEE802．11g使用了與IEEE802．1lb相同的2．4GHz的ISM免特許頻段。它采用了兩種調制方式：即IEEE802．11a所采用的OFDM和IEEE802．11b所采用的CCK。通過采用這兩種分別與IEEE802．11a和IEEE802．11b相同的調制方式，使IEEE802．1lg不但達到了IEEE802．11a的54 Mb／s的傳輸速率，同時也實現了與現在廣泛存在的采用IEEE802。llb標準設備的兼容。IEEE802．11g已經被大多數無線網絡產品制造商選擇作為下一代無線網絡產品的標準。
3 藍牙(Bluetooth)技術
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準，也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內，通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯，使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享，也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中．因此，特別適用于小型的移動通信設備，使設備去掉了連接電纜的不便，通過無線建立通信。
藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎．采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時分多址(Time Di．vision Multi—access-TDMA)等先進技術，為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網，并且能夠實現無線連接因特網．其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電，組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。
目前藍牙的標準是IEEE802．15．工作在2．4GHz頻帶，通道帶寬為1Mb／s，異步非對稱連接最高數據速率為723．2kb／s。藍牙速率亦擬進一步增強，新的藍牙標準2．0版支持高達lOMb／s以上速率f4、8及12～20Mb／s)．這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。
作為一個新興技術，藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處，如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問，藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術，它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。
4 紫蜂(ZigBee)技術
新一代的無線傳感器網絡將采用802．15．4(Zig．Bee)協議。ZigBee是一種供廉價的固定、便攜或移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術，主要適合于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入在各種設備中，同時支持地理定位功能。
Zigbee技術的特點主要有：
(1)低速率：ZigBee工作在20～250kbps的較低速率，分別提供250kbps(2．4GHz)、40kbps(915MHz1和20kbps(868MHz)I~原始數據吞吐率，滿足低速率傳輸數據的應用需求。
(2)低時延：ZigBee的響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀態只需15ms．節點連接進入網絡只需30ms，進一步節省了電能。相比較，藍牙需要-10s，Wi—Fi則需要3s。
(3)低功耗、實現簡單：設備可以在電池的驅動下運行數月甚至數年。低功耗意味著較高的可靠性和可維護性，更適合體積小的大量日常應用。
(4)低成本：對用戶來說，低成本意味著較低的設備費用、安裝費用和維護費用。ZigBee設備可以在標準電池供電的條件下(低成本)-r作，而不需要任何重換電池或充電操作(低成本、易安裝)。
(5)網絡容量高：ZigBee通過使用IEEE 802．15．4標準的PHY和MAC層，支持幾乎任意數目的設備，這對于大規模傳感器陣列和控制尤其重要。
ZigBee技術的應用范圍非常廣泛，其中包括智能建筑、軍事領域、工業自動化、醫療設備、智能家居及各種監察系統等。ZigBee技術彌補了低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺，其成功的關鍵在于豐富而便捷的應用，而不是技術本身。
文章版權歸西部工控xbgk所有，未經許可不得轉載。
上一篇：2007年全球風能發電大幅增加
下一篇：南京電氣研制成功特高壓變壓器套管
服務咨詢