對于通信系統(tǒng)淺談無線通訊技術(shù)

1、對于通信系統(tǒng)淺談無線通訊技術(shù) 論文關(guān)鍵詞:無線通訊 重要作用 bluetooth uwb 論文摘 要:隨著因特網(wǎng)、多媒體和無線通訊技術(shù)的發(fā)展,人們與信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)密不可分。當(dāng)今無線通訊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(dāng)前無線通訊產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的強烈追求,作為無線通訊技術(shù)一個重要分支的短距離無線通訊技術(shù)正逐漸引起越來越廣泛的關(guān)注。本文通過bluetooth和uwb的技術(shù)對比及多角度的分析,證實了藍(lán)牙+uwb作為下一代高速無線通訊技術(shù)的可能。 前言 目前,我國大型石化企業(yè)在廠內(nèi)的通訊方式,一般仍然采用傳統(tǒng)的有線傳輸方式,即依靠有線通訊電纜來傳輸信號,配合以傳統(tǒng)的程控交

2、換機和防爆電話,防爆揚聲器等等設(shè)備終端來實現(xiàn)在防爆區(qū)與非防爆區(qū)之間的通訊。這樣的通訊系統(tǒng)龐大,線纜眾多不易于人員維護,加之廠區(qū)內(nèi)部腐蝕性氣體,工作環(huán)境,自然環(huán)境等經(jīng)年累月極容易造成設(shè)備的線纜損壞,影響通訊,由于是有線電纜連接在事故發(fā)生時更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷,對企業(yè)的事故救援,員工的人身安全,都造成巨大的損失。所以要大力發(fā)展無線通訊網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)的應(yīng)用。 1、無線通訊技術(shù)的重要作用 石化工廠廠區(qū)面積大,人員分布散,防爆區(qū)內(nèi)移動作業(yè)人員和零散作業(yè)人員眾多。無線通訊系統(tǒng)對滿足人員通訊需要,加強防爆區(qū)內(nèi)分布人員的動態(tài)管理,優(yōu)化廠區(qū)網(wǎng)路結(jié)構(gòu),實現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn),調(diào)度指揮的有線,無線互聯(lián)互通,相互結(jié)合

3、的信息傳遞,保證企業(yè)安全高效的生產(chǎn)具有十分重大的現(xiàn)實意義。 2、常用的無線通訊技術(shù)分析 目前廣泛應(yīng)用的無線通訊技術(shù)主要有g(shù)prs/cdma、數(shù)傳電臺、擴頻微波、無線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術(shù)等。 2.1 數(shù)字電臺用于點對點或點對多點的工作環(huán)境,能夠提供標(biāo)準(zhǔn)rs-232接口,可直接與計算機、rtu、plc等數(shù)據(jù)終端連接,實現(xiàn)透明傳輸。數(shù)傳電臺的傳輸速率從120019.2kbit,傳輸距離2050公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數(shù)傳電臺技術(shù)比較成熟,標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。但隨著gprs/cdma技術(shù)的日漸成熟,相應(yīng)的設(shè)備價格的降低,使得在很多應(yīng)用場合中數(shù)傳電臺被gprs/cdma所取代。但同時,

4、數(shù)傳電臺的相關(guān)技術(shù)也在不斷發(fā)展,智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高帶寬的數(shù)傳電臺也不斷涌現(xiàn)。 2.2 擴頻微波和無線網(wǎng)橋技術(shù)是近幾年興起的一門數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。擴頻微波最大優(yōu)點在于較強的抗干擾能力,以及保密、多址、組網(wǎng)、抗多徑等,同時具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣等特點,特別適合野外聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。而無線網(wǎng)橋是無線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。無線網(wǎng)橋是為使用無線(微波)進行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c對點網(wǎng)間互聯(lián)而設(shè)計。它是一種在鏈路層實現(xiàn)lan互聯(lián)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,可用于固定數(shù)字設(shè)備與其他固定數(shù)字設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離(可達(dá)50km)、高速(可達(dá)百mbps)無線組網(wǎng)。這兩項技術(shù)都可以用來傳輸對帶寬要求相當(dāng)高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量

5、信號傳輸業(yè)務(wù)。 3、短距離無線通訊技術(shù)簡介 “藍(lán)牙(bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),也是目前國際上最新的一種公開的無線通訊技術(shù)規(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi),通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),使得近距離內(nèi)各種通訊設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無縫資源共享,也可以實現(xiàn)在各種數(shù)字設(shè)備之間的語音和數(shù)據(jù)通訊。由于藍(lán)牙技術(shù)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訊設(shè)備,使設(shè)備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通訊。 藍(lán)牙技術(shù)以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ),采用高速跳頻(frequency hopping)和時分多址(time division multi-

6、accesstdma)等先進技術(shù),為固定與移動設(shè)備通訊環(huán)境建立一個特別連接。作為一個新興技術(shù),藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)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(lán)牙技術(shù)已成為近年應(yīng)用最快的無線通訊技術(shù),它必將在不久的將來滲透到生活的各個方面。 4、超寬帶(uwb)技術(shù)研究 超寬帶(ultra-widebanduwb)技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代末,此前主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)等通訊設(shè)備中使用。隨著無線通訊的飛速發(fā)展,人們對高速無線通訊提出了更高的要求,超寬帶技術(shù)又被重新提出,并倍受關(guān)注。uwb是指信號帶寬大于500mhz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%

7、的無線通訊方案。與常見的使用連續(xù)載波通訊方式不同,uwb采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續(xù)的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達(dá)幾ghz,因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百分之一。在高速通訊的同時,uwb設(shè)備的發(fā)射功率卻很小,僅僅是現(xiàn)有設(shè)備的幾百分之一,對于普通的非uwb接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,uwb可以與現(xiàn)有無線電設(shè)備共享帶寬。uwb是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通訊方式,它有望在無線通訊領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。uwb的特點如下: 4.1 抗干擾性能強:uwb采用跳時擴頻信號,系統(tǒng)具有較大的處理增益,在發(fā)射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸

8、出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。 4.2 傳輸速率高:uwb的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十mbit/s到幾百mbit/s,有望高于藍(lán)牙100倍。 4.3 帶寬極寬:uwb使用的帶寬在1ghz以上,高達(dá)幾個ghz。超寬帶系統(tǒng)容量大,并且可以和目前的窄帶通訊系統(tǒng)同時工作而互不干擾。 4.4 消耗電能少:通常情況下,無線通訊系統(tǒng)在通訊時需要連續(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,并且在需要時才發(fā)送脈沖電波,所以消耗電能少。 4.5 保密性好:uwb保密性表現(xiàn)在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù);另一方面

9、是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低,用傳統(tǒng)的接收機無法接收。 4.6 發(fā)送功率非常小:uwb系統(tǒng)發(fā)射功率非常小,通訊設(shè)備可以用小于1mw的發(fā)射功率就能實現(xiàn)通訊。低發(fā)射功率大大延長了系統(tǒng)電源工作時間。 4.7 成本低,適合于便攜型使用:由于uwb技術(shù)使用基帶傳輸,無需進行射頻調(diào)制和解調(diào),所以不需要混頻器、過濾器、rf/tf轉(zhuǎn)換器及本地振蕩器等復(fù)雜元件,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化,成本大大降低,同時更容易集成到cmos電路中。 5、結(jié)束語 總之,無線通訊方式由于其建立物理鏈路簡單易行,成本低,可以根據(jù)現(xiàn)場需求及時調(diào)整項目方案,靈活性好,系 統(tǒng)的功能擴展方便,因此特別適合石化行業(yè)對通信鏈路的要求。 參考文獻: 1方旭明,何蓉.短距離無線與移動通訊網(wǎng)絡(luò)m.北京:人民郵電出版社,2004.