短距離無線通信技術(shù)

1、短距離無線通信技術(shù)短距離無線通信技術(shù)1.1短距離無線通信以信號有效接發(fā)/傳輸距離為標(biāo)志區(qū)分各種無 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)用范圍也會動態(tài)變化。WWANWMA卜1 WLANWPAN無線無線廣無線無線無線個(gè)域網(wǎng)基站域網(wǎng)城域局域（信網(wǎng)網(wǎng)源）發(fā)送/接收電晞信號覆蓋半徑由近及遠(yuǎn)*J蜂窩通WiMaxWIFIBluetootRFI7/訊技術(shù)WibroWAPIhDi12G/3G/4（韓802.1UWBNFC1G國）1ZigbeeIrDGPRS802.1AKAIrEDGE6LTE中、長距離無線通信，衛(wèi)星通信和長 短距離無線通信，NFC則被視為非接觸超短距離無波、短波則能實(shí)現(xiàn)超長距離無線通信

2、線通信短距離無線通信技術(shù)對比WIFIIrDAZigbe eBluetoot hUWBNFCRFID通信 模 式點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)狀單點(diǎn)對多點(diǎn)點(diǎn)對點(diǎn)通 信 距 離0100m01m10m75m010m010m020cm050m傳 輸 速 度54Mbps1Mbps10K250Kbps1Mbps53.3480M424Kbps安全性低低中高高極高高頻段2.4GHz2.4GHz868MHZ歐 洲915MHz美國2.4GHz3.110.6G13.56MH z多頻段國 際 標(biāo) 準(zhǔn)802.11b802.11g無802.15.4802.15.1x無ECMA340ECMA352成本高低極低低高低低1.1.1 WLANWIFI

3、是WLAN勺主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用中常把 WIFI 與WLAf等價(jià)，其實(shí)這并不嚴(yán)謹(jǐn)，例如，中國對 WLANS制執(zhí)行自有知識產(chǎn)權(quán)的 WAP標(biāo)準(zhǔn)。WLANS用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是802.11，這是一個(gè)龐大的協(xié)議家族。802.11 是 WLAN原始標(biāo)準(zhǔn)，WIFI 應(yīng)用 802.11b 標(biāo)準(zhǔn)，可向11g、11n升級。有興趣的可以比較 執(zhí)行不同標(biāo)準(zhǔn)WIFI設(shè)備的兼容問題。802.11 n和802.11ac是未來最有應(yīng)用潛力的 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。802.11，1997年，原始標(biāo)準(zhǔn)（2Mbit/s，播在 2.4GHz）。802.11a，1999 年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s， 播在5GHZ。802.11b，1999 年，物

4、理層補(bǔ)充（11Mbit/s 播 在 2.4GHz）。WIFI 標(biāo)準(zhǔn)802.11g，2003 年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s， 播在 2.4GHz）。802.11i，2004年，無線網(wǎng)絡(luò)的安全方面的補(bǔ) 充。802.11n，更高傳輸速率的改善，基礎(chǔ)速率提升到72.2Mbit/s，可以使用雙倍帶寬 40MHz此 時(shí)速率提升到150Mbit/s。802.11k，該協(xié)議規(guī)范規(guī)定了無線局域網(wǎng)絡(luò)頻譜 測量規(guī)范。該規(guī)范的制訂體現(xiàn)了無線局域網(wǎng)絡(luò)對頻譜資源智能化使用的需求。802.11p ,這個(gè)通信協(xié)定主要用在車用電子的無 線通信上。802.11ac，802.11n的潛在繼承者，更高傳輸速 率的改善，當(dāng)使用多基

5、站時(shí)將無線速率提高到 至少IGbps,將單信道速率提高到至少500Mbps1.1.2 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)， 通過跳ZigZag形舞蹈和扇動翅膀來告知同伴， 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、低速率的近程無線網(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 力的方式通過無線電波從一個(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，RF

6、ID更多用于標(biāo)識組網(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：Zigbee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廣泛用來構(gòu)建自組網(wǎng)、無線傳感網(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)模塊具有自動識別和配置、動態(tài)拓?fù)?和路由，傳感

7、模塊負(fù)責(zé)采集環(huán)境信息。Zigbee聯(lián)盟預(yù)言未來每個(gè)家庭將擁有50150個(gè)Zigbee器件，應(yīng)用領(lǐng)域包括：家庭和樓宇網(wǎng) 絡(luò)的空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動控制、窗簾的自動控制、煤氣計(jì)量控制、家用電器的 遠(yuǎn)程控制等。案例智能交通道路安全報(bào)警：高速路上的車輛速度都非?？? 一旦前方道路發(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）發(fā) 出道路安全報(bào)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

8、的位置、速度、是否踩剎車等信息，通過 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。無信號燈路口的車輛防碰撞系統(tǒng)：無信號燈的 路口由于車流量小，司機(jī)經(jīng)常因?yàn)槁楸源笠舛?造成車禍?？梢栽诼房谠O(shè)置車輛傳感器和智能防碰撞檢測器，在兩個(gè)交叉方向出現(xiàn)車輛時(shí)， 通過特殊信號及時(shí)提醒司機(jī)避險(xiǎn)。自適應(yīng)巡航控制：高級轎車的自適應(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

9、位置價(jià)格信息、餐館位置信息、In ter net 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，對駕駛員會更加方便。無線抄表用帶自組網(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)，自動將電表計(jì) 數(shù)傳至小區(qū)物業(yè)管理平臺，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)間捕獲燃火信息對撲救至關(guān)重要。通 過飛播大量傳感網(wǎng)模塊，實(shí)時(shí)動態(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)自組織 建網(wǎng)將信息傳回中繼站點(diǎn)或控制中心。戰(zhàn)場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)場物理（聲音、震動

10、、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。未來戰(zhàn)爭會更多將傳感網(wǎng)獲取的戰(zhàn)場 信息與單兵作戰(zhàn)平臺集成，成為戰(zhàn)場數(shù)據(jù)鏈的 重要組成部分。無線監(jiān)控電影機(jī)械師中杰森斯坦森監(jiān)視對象總是 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 WMANWiMax是無線城域網(wǎng)WMA的典型應(yīng)用技術(shù)，從 其傳輸速率上看也屬于4G無線通信技術(shù)。作為 線纜和xDSL的無線擴(kuò)展技術(shù)，是為解決寬帶接 入"最后一公里“的問題而設(shè)計(jì)的。通常也將 WiMAX爾為無線DSL其在“最后一公里”接入市場的主要競爭對手是XDSL WiMax理

11、想的市 場定位應(yīng)該是高速數(shù)據(jù)在固定、便攜和低速移 動中的應(yīng)用。從其技術(shù)特性分析， WiMax是更適合固網(wǎng)運(yùn)營 商建設(shè)城域網(wǎng)的無線接入選擇，如某些偏僻的 鄉(xiāng)村要接入通信干網(wǎng)時(shí)，固網(wǎng)運(yùn)營商在線路鋪 設(shè)上有較高成本，而移動運(yùn)營商則要負(fù)擔(dān)較高 基站建設(shè)成本，回報(bào)卻是相對較少的用戶需求， 選擇成本適中的WiMax技術(shù)過度無疑更具競爭 力。1.1.4 RFIDRFID組成和特點(diǎn)標(biāo)簽（Tag）:由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo) 簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo) 對象。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。R

12、FID系統(tǒng)最重要的優(yōu)點(diǎn)是非接觸識別，它能 穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢等條形碼無法使用 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 案例： 射頻識別應(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)動物歷史信息，病人檔案。在倉儲運(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 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)輸過程中，閱讀器將電子標(biāo)簽的 信息通過衛(wèi)星或電話線傳輸?shù)竭\(yùn)輸部門的數(shù)據(jù) 庫，電子標(biāo)簽每通過一個(gè)檢查站，數(shù)據(jù)庫的數(shù) 據(jù)就得到更新，當(dāng)電子標(biāo)簽到

13、達(dá)終點(diǎn)時(shí)，數(shù)據(jù) 庫關(guān)閉。與此同時(shí)，貨主可以根據(jù)權(quán)限，訪問 在途可視化網(wǎng)頁，了解貨物的具體位置，這對 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)的營業(yè)額能達(dá)到這個(gè)數(shù)字，就可以在美國1000家最大企業(yè)的排行榜中名 列700位左右。注：Tag成本制約RFID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，車皮車號自動識別，傳統(tǒng)的人 工識別和刷漆視頻圖像識別有各種缺陷，通過

14、 RFID識別實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)的實(shí)時(shí)化、自動化，提高 作業(yè)效率和資源利用率，降低管理成本。1.1.5近場通訊NFCNFC Vs RFID Vs 藍(lán)牙NFC芯片具有相互通信功能，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。NFCB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。NFC專輸速度不如藍(lán)牙，不能滿足需要較高帶 寬的應(yīng)用需求。應(yīng)用案例：近來智能手機(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

15、系統(tǒng)使用的交通卡，使用該手機(jī), 用戶只需開設(shè)一個(gè)預(yù)付費(fèi)賬戶就可以購買車票 和在某些商場購物。由于NFC技術(shù)的安全等級極高，在安全要求高 的場所和私密領(lǐng)域，通過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)，必須以米 集設(shè)備主動采集和識別二維條碼所含的信息。應(yīng)用覆蓋一維條碼的應(yīng)用領(lǐng)域，倉儲運(yùn)輸、快 遞、批發(fā)零售。由于二維條碼信息量更大，也 被用來作為身份識別（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.

16、7紅外通信小型移動設(shè)備短距低速數(shù)據(jù)交換，手機(jī)、PDA 遙控器，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)可移動使用，受限于信號強(qiáng)度，只能在距母 機(jī)有限的范圍內(nèi)使用?；貞浶§`通的工作方式，小靈通是接入到基站 再并入固網(wǎng)。1.1.9 無線個(gè)域網(wǎng) WPAN藍(lán)牙近距離、低成本，設(shè)計(jì)用來連接不同設(shè)備，實(shí) 現(xiàn)有線連接無線化。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

17、機(jī)的電纜，無不造成了一個(gè)雜 亂無序的工作環(huán)境。在某些情況下，這會增加 辦公室危險(xiǎn)，如員工可能會被電線絆倒或被電 纜纏繞?，F(xiàn)在，藍(lán)牙無線技術(shù)，辦公室里再也 看不到凌亂的電線，整個(gè)辦公室也像一臺機(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，讓手做它該做的事。超寬帶UWB曾被認(rèn)為是WPA未來的主流技術(shù)，