短距離無線通信技術(shù)綜述(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上短距離無線通信技術(shù)綜述 隨著網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對無線通信的需求越來越大，也出現(xiàn)了許多的無線通信協(xié)議。文章對目前使用較廣泛的藍(lán)牙、802.11(Wi-Fi)和IrDA無線協(xié)議分別進(jìn)行了闡述，比較了他們技術(shù)上的異同點(diǎn)，討論了在選擇、使用這些技術(shù)時應(yīng)注意的問題，對較具發(fā)展?jié)摿Φ男聼o線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)UWB，ZigBee也進(jìn)行了闡述。對他們的未來應(yīng)用進(jìn)行了展望。 隨著Internet的飛速發(fā)展，從WAN到MAN，再到LAN，PAN，這些技術(shù)已逐漸成熟。目前，各類網(wǎng)絡(luò)中最具增長潛力的是無線網(wǎng)絡(luò)，許多機(jī)構(gòu)會選擇采用無線局域網(wǎng)（WLAN）來拓展他們的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，獲得在機(jī)構(gòu)區(qū)域內(nèi)部

2、移動接入網(wǎng)絡(luò)的能力。 怎樣不通過電纜，擺脫物理連接上的限制，使設(shè)備互聯(lián)起來呢？為了找到這個問題的答案，十多年來，人們不斷探索，形成了當(dāng)今令人眼花繚亂的無線通信協(xié)議和產(chǎn)品。其中，最流行的關(guān)于短距離無線數(shù)據(jù)通信的3個標(biāo)準(zhǔn)是藍(lán)牙(Bluetooth),802.11(Wi-Fi)和IrDA。1 藍(lán)牙11藍(lán)牙簡介愛立信在1994年開始研究一種能使手機(jī)與其附件（如耳機(jī)）之間互相通信的無線模塊，4年后，愛立信、諾基亞、IBM等公司共同推出了藍(lán)牙技術(shù)，主要用于通信和信息設(shè)備的無線連接。 藍(lán)牙工作頻率為24 GHz，有效范圍大約在10 m 半徑內(nèi)。在此范圍內(nèi)，采用藍(lán)牙技術(shù)的多臺設(shè)備，如手機(jī)、微機(jī)、激光打印機(jī)等能

3、夠無線互聯(lián)，以約1 Mbs的速率相互傳遞數(shù)據(jù)，并能方便地接入互聯(lián)網(wǎng)。隨著藍(lán)牙芯片價格和耗電量的不斷降低，藍(lán)牙已成為許多高端PDA和手機(jī)的必備功能。12藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用及市場展望 作為一種電纜替代技術(shù)，藍(lán)牙具有低成本高速率的特點(diǎn)，他可把內(nèi)嵌有藍(lán)牙芯片的計算機(jī)、手機(jī)和多種便攜通信終端互聯(lián)起來，為其提供語音和數(shù)字接入服務(wù)，實現(xiàn)信息的自動交換和處理，并且藍(lán)牙的使用和維護(hù)成本據(jù)稱要低于其他任何一種無線技術(shù)。目前藍(lán)牙技術(shù)開發(fā)重點(diǎn)是多點(diǎn)連接，即一臺設(shè)備同時與多臺（最多7臺）其他設(shè)備互聯(lián)。今后，市場上不同廠商的藍(lán)牙產(chǎn)品將能夠相互聯(lián)通。 藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用主要有以下3類： （1）語音數(shù)據(jù)接入是指將一臺計算機(jī)通過安全的

4、無線鏈路連接到通信設(shè)備上，完成與廣域網(wǎng)的聯(lián)接。 （2）外圍設(shè)備互連是指將各種設(shè)備通過藍(lán)牙鏈路連接到主機(jī)上。 （3）個人局域網(wǎng)（PAN）如圖1所示，主要用于個人網(wǎng)絡(luò)與信息的共享與交換。 藍(lán)牙產(chǎn)品涉及PC、筆記本電腦、移動電話等信息設(shè)備和AV設(shè)備、汽車電子、家用電器和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。藍(lán)牙的支持者們預(yù)言說，一旦支持藍(lán)牙的芯片變得非常便宜，藍(lán)牙將置身于幾乎所有產(chǎn)品之中，從微波爐一直到衣服上的紐扣。 藍(lán)牙在個人局域網(wǎng)中獲得了很大的成功，應(yīng)用包 括無繩電話，PDA與計算機(jī)的互聯(lián)，筆記本電腦與手機(jī)的互聯(lián)，以及無線RS232，RS485接口等。 采用藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備使用方便，可自由移動。與無線局域網(wǎng)相比，藍(lán)牙無線

5、系統(tǒng)更小、更輕薄，成本及功耗更低，信號的抗干擾能力強(qiáng)。 IBM、索尼和東芝等公司已經(jīng)推出同時支持藍(lán)牙 和80211b的筆記本電腦。微軟也表示，一旦支持藍(lán)牙的外圍設(shè)備開始問世，出現(xiàn)了足夠多的設(shè)備驅(qū)動程序，他將在Windows XP中增加對藍(lán)牙的支持。韓國和臺灣的許多公司也利用其在手機(jī)、電腦開發(fā)制造上的優(yōu)勢，積極介入藍(lán)牙技術(shù)的研發(fā)，并不斷有產(chǎn)品推出?？梢灶A(yù)料，藍(lán)牙技術(shù)將和PC、移動電話、數(shù)碼相機(jī)一樣迅速流行。 2802.11(Wi-Fi)Wi-Fi(Wireless Fidelity,無線高保真）也是一種無線通信協(xié)議，正式名稱是IEEE80211b，與藍(lán)牙一樣，同屬于短距離無線通信技術(shù).Wi-Fi

6、速率最高可達(dá)11 Mbs。雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍(lán)牙技術(shù)要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達(dá)100 m左右，不用說家庭、辦公室，就是小一點(diǎn)的整棟大樓也可使用。 最初的IEEE80211規(guī)范是在1997年提出的，稱為80211b，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，他的工作頻率也是24 GHZ，與無繩電話、藍(lán)牙等許多不需頻率使用許可證的無線設(shè)備共享同一頻段。起先,Wi-Fi元件昂貴，兼容性不好，安全性也不能令人滿意。隨著時間推移，這些問題逐步得到解決，且隨著Wi-Fi協(xié)議新版本，如80211a和80211g的先后推出,Wi-Fi的應(yīng)用將越來越廣泛。 80211

7、a標(biāo)準(zhǔn)還沒有被工業(yè)界廣泛接受。他工作在5 GHz頻率范圍，傳輸速率54 Mbs，使用正交頻分多路復(fù)用（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM）調(diào)制技術(shù)，比80211b采用的補(bǔ)碼鍵控（Complementary Code Keying，CCK）調(diào)制方案快，但他不向后兼容80211b。 Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴(kuò)展，理論上只要用戶位于一個接入點(diǎn)四周的一定區(qū)域內(nèi)，就能以最高約11 Mbs的速度接入Web。但實際上，如果有多個用戶同時通過一個點(diǎn)接入，帶寬被多個用戶分享,Wi-Fi的連接速度一般將只有幾百kb/s的信號不受墻壁阻隔，但在建筑物內(nèi)的

8、有效傳輸距離小于戶外。 Wi-Fi技術(shù)的最具誘惑力的方面在于將Wi-Fi與基于XML或Java的Web服務(wù)融合起來之后，可以大幅度減少企業(yè)的IT成本。例如，許多企業(yè)選擇在每一層樓或每一個部門配備80211b的接入點(diǎn)，而不是采用電纜線把整幢建筑物連接起來。這樣一來，可以節(jié)省大量鋪設(shè)電纜所需花費(fèi)的資金。 WLAN未來最具潛力的應(yīng)用將主要在SOHO（SmallOffice Home Office，在家辦公）、家庭無線網(wǎng)絡(luò)以及不便安裝電纜的建筑物或場所。目前這一技術(shù)的用戶主要來自機(jī)場、酒店、商場等公共熱點(diǎn)場所。微軟推出的桌面操作系統(tǒng)Windows XP和嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE，都包含了對Wi

9、-Fi的支持。其中，Windows CE同時還包含對Wi-Fi的競爭對手藍(lán)牙等其他無線通信技術(shù)的支持。 由于投資80211b的費(fèi)用降低，許多廠商介入這一領(lǐng)域。Intel推出了集成WLAN技術(shù)的筆記本電腦芯片組，不用外接無線網(wǎng)卡，就可實現(xiàn)無線上網(wǎng)。國內(nèi)的聯(lián)想、清華同方、方正等公司都推出無線網(wǎng)卡等無線網(wǎng)絡(luò)解決方案。 一些廠商為了爭奪市場，推出同時支持80211a，80211b和80211g的芯片，這種芯片可以在24 GHz 和52 GHz的波段以54 Mbs的速率傳輸數(shù)據(jù)。至少已經(jīng)有一家公司發(fā)布了同時支持Wi-Fi和藍(lán)牙的芯片。摩托羅拉、諾基亞和韓國三星公司等廠商，計劃在他們的手機(jī)產(chǎn)品中加入Wi-

10、Fi功能。 更多新的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)正在制定之中。速度更快的80211g使用與80211b相同的正交頻分多路復(fù)用調(diào)制技術(shù)。他工作在24 GHz頻段，速率達(dá)54 Mbs。比目前通用的80211b快了5倍。80211g標(biāo)準(zhǔn)本質(zhì)上擴(kuò)展了80211b在24 GHz頻段的性能，通過使用OFDM技術(shù)，獲得了54 Mbs的高速，并且完全向后08兼容80211b，他將最終取代80211a。80211g雖然還在草稿階段，但是根據(jù)最近國際消費(fèi)電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢判斷，80211g將有可能被大多數(shù)無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品制造商選擇作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。 3IrDA 紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會IrDA（Infrared DataAssociation）

11、成立于1993年，是致力于建立紅外線無線連接的非營利組織。起初，采用IrDA標(biāo)準(zhǔn)的無線設(shè)備僅能在1 m范圍內(nèi)以1152 kbs速率傳輸數(shù)據(jù)，很快發(fā)展到4 Mbs的速率，后來，速率又達(dá)到16 Mbs。 IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)，他也許是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)（PersonalAreaNetwork，PAN）的技術(shù)。目前他的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動設(shè)備，如PDA、手機(jī)上廣泛使用。事實上，當(dāng)今每一個出廠的PDA及許多手機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)等產(chǎn)品都支持IrDA。 IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。他還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便

12、、簡單易用的特點(diǎn)。由于數(shù)據(jù)傳輸率較高，適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。 IrDA的不足在于他是一種視距傳輸，2個相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其他物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺（非多臺）設(shè)備之間的連接。而藍(lán)牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。 表1列出了以上3種短距離無線通信協(xié)議特性的比較。 4UWB 超寬帶技術(shù)UWB（Ultra Wideband）是另一個新發(fā)展起來的無線通信技術(shù)。UWB通過基帶脈沖作用于天線的方式發(fā)送數(shù)據(jù)。窄脈沖（小于1 ns）產(chǎn)生極大帶寬的信號。脈沖采用脈位調(diào)

13、制（Pulse PositionModulation，PPM）或二進(jìn)制移相鍵控（BPSK）調(diào)制。UWB被允許在31106 GHz的波段內(nèi)工作。他主要應(yīng)用在小范圍、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。除此之外，這種新技術(shù)適用于對速率要求非常高（大于100 Mbs）的LANs或PANs。 軍事部門已對UWB進(jìn)行了多年研究，開發(fā)出了分辨率極高的雷達(dá)。直到2002年2月14日，美國FCC（聯(lián)邦通信委員會）才準(zhǔn)許該技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域。所以對于商業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域，UWB還是新鮮事物。但據(jù)報道，一些公司已開發(fā)出UWB收發(fā)器，用于制造能夠看穿墻壁、地面的雷達(dá)和圖像裝置，這種裝置可以用來檢查道路、橋

14、梁及其他混凝土和瀝青結(jié)構(gòu)建筑中的缺陷，可用于地下管線、電纜和建筑結(jié)構(gòu)的定位。另外，在消防、救援、治安防范及醫(yī)療、醫(yī)學(xué)圖像處理中都大有用武之地。 UWB的一個非常有前途的應(yīng)用是汽車防撞系統(tǒng)。戴姆勒克萊斯勒公司已經(jīng)試制出用于自動剎車系統(tǒng)的雷達(dá)。在不久的將來，這種防撞雷達(dá)將成為高級汽車的一個選件。 UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費(fèi)娛樂方面的無線個人局域網(wǎng)（PANs）?？疾飕F(xiàn)有的無線通信方式，80211b和藍(lán)牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù)；54 Mbs速率的80211a標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費(fèi)用昂貴。而UWB有可能在10 m范圍內(nèi)，支持高達(dá)110 Mbs的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡單、經(jīng)濟(jì)地完成視頻數(shù)據(jù)處理。 5ZigBee ZigBee可以說是藍(lán)牙的同族兄弟，他使用24 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。他的基本速率是250 kbs，當(dāng)降低到28 kbs時，傳輸范圍可擴(kuò)大到134 m，并獲得更高的可靠性。另外，他可與254個節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)?？杀人{(lán)牙更好地支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動化應(yīng)用。人們期望能在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域