物聯(lián)網(wǎng)與近距離無線通信技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)

與近距離無線通信技術(shù)計算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院授課人：江朝元聯(lián)系電話程安排32學(xué)時+10學(xué)時實驗教學(xué)目標(biāo)介紹幾種典型的短距離無線通信技術(shù)的基本原理、技術(shù)特點(diǎn)、通信協(xié)議以及在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。掌握實踐應(yīng)用的基礎(chǔ)知識及應(yīng)用前沿。教學(xué)安排理論與實驗并重，依托“物聯(lián)網(wǎng)工程實驗室平臺”，開展演示、試驗和測試等實踐環(huán)節(jié)，獲得短距離無線通信技術(shù)的實際感受和直接經(jīng)驗。實驗地點(diǎn)長橡廠實驗樓4樓。課程安排考核方式⒈平時成績占30%：包括平時上課考核、作業(yè)和實驗；⒉期終考試占70%：閉卷（或半開卷）考試，以筆試為主。課程安排參考教程

董健等著.物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù).電子工業(yè)出版社.2012.9.1孫弋等著.短距離無線通信及組網(wǎng)技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社,2008.3.

WLAN、藍(lán)牙、ZigBee、自組織網(wǎng)絡(luò)、NS網(wǎng)絡(luò)仿真等第1章物聯(lián)網(wǎng)與近距離無線通信技術(shù)概述主要內(nèi)容：1.1物聯(lián)網(wǎng)概述1.2無線與移動通信概述1.3射頻與微波通信概述1.4近距離無線通信技術(shù)概覽引言科技的時代背景信息技術(shù)三大浪潮20世紀(jì)40-80年代：計算機(jī)(PC\嵌入式\大型機(jī))20世紀(jì)90-2000年代：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(LAN\INTERNET)21世紀(jì)：物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)(移動計算、無線通信、寬帶通信)物聯(lián)網(wǎng)是新一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，是互聯(lián)網(wǎng)的一種延伸網(wǎng)絡(luò)。英文名稱是“InternetofThings”，簡稱：IOT。顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。其包含兩層意思：

第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其網(wǎng)絡(luò)端由PC延伸和擴(kuò)展到了與所有物品相關(guān)的嵌入式終端，可進(jìn)行信息物-物、人-物、人與人的信息交換。定義：物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。1.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念與定義1、物聯(lián)網(wǎng)的概念/view/1136308.htm物質(zhì)世界短距離無線通信網(wǎng)有線光纖通信網(wǎng)1.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念與定義互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)PCPCPCPCRFIDGPS二維碼傳感器人與人交流物與物交流物與人交流2、物聯(lián)網(wǎng)的基本特征互聯(lián)網(wǎng)特征：需要聯(lián)網(wǎng)的“物品”，一定要能夠互聯(lián)互通形成網(wǎng)絡(luò)。識別與通信特征：納入物聯(lián)網(wǎng)的“物品”，一定要具備自動識別與物物通信的能力。智能化特征：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有信息智能感知、智能處理、智能控制的能力。1.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念與定義物聯(lián)網(wǎng)的概念最早由MITAuto-ID中心Ashton教授于1999年在研究射頻識別技術(shù)（RFID）時首先提出。2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的報告，正式提出明確的概念：無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷，從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動進(jìn)行信息交換。射頻識別技術(shù)，傳感器技術(shù)，納米技術(shù)，智能嵌入式技術(shù)將達(dá)到廣泛的應(yīng)用。1.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念與定義3、物聯(lián)網(wǎng)的由來4、物聯(lián)網(wǎng)的四四大支撐技術(shù)術(shù)傳感技術(shù)：微型/智能傳感、RFID電子標(biāo)識通信技術(shù)：寬帶通信、短短距離無線通通信嵌入式計算技技術(shù)：嵌入式處理器器、操作系統(tǒng)統(tǒng)云計算技術(shù)：：基礎(chǔ)設(shè)施即服服務(wù)（LaaS），平臺即服服務(wù)（PaaS）和軟件即服服務(wù)（SaaS）。1.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念念與定義/view/1316082.htm5、幾個術(shù)語概概念的對比物聯(lián)網(wǎng)與傳感感網(wǎng)傳感網(wǎng)是由大大量智能傳感感器組成的信信息感知網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的前生，現(xiàn)現(xiàn)在是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的組成部分分。物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的延伸和和擴(kuò)展，互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的核心和基基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)與泛在在網(wǎng)泛在網(wǎng)是物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)景，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)是泛在網(wǎng)的的前期。1.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念念與定義1.1.2物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)結(jié)構(gòu)感知層傳輸層支撐層應(yīng)用層射頻識識別智能傳傳感GPS定位二維碼碼識別別其他標(biāo)標(biāo)識光纖互互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)衛(wèi)星通信網(wǎng)移動通信網(wǎng)WLAN網(wǎng)短距離無線網(wǎng)云計算算人工智智能數(shù)據(jù)挖挖掘分布式式處理理虛擬現(xiàn)現(xiàn)實嵌入式式計算算專家系系統(tǒng)編/解碼系統(tǒng)集集成全面感知可靠傳輸智能處理1.1.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的發(fā)發(fā)展概概況重慶：：2010年，成成立““國家家物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用示示范基基地””無錫：：2009年，成成立““國家家物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)研研發(fā)基基地””以人為為本，，發(fā)展展無所所不在在的4U網(wǎng)絡(luò)。。即實實現(xiàn)所所有人人與人人、物與物物、人與物物之間間的連連接（（Ubiquitous[普及]，Universal[萬能]，User-oriented[面向用用戶]，Unique[獨(dú)特]）。韓國的的“U-Korea”戰(zhàn)略略1.1.3物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的發(fā)發(fā)展概概況重點(diǎn)支支持““無所所不在在的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)””相關(guān)關(guān)的技技術(shù)研研發(fā)及及科技技應(yīng)用用，希希望通通過““U-Korea”計劃劃的實實施帶帶動國國家信信息產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的的整體體發(fā)展展。日本的的“U-Japan”計劃劃2005年2月，新新加坡坡資訊訊通信信發(fā)展展局發(fā)發(fā)布名名為““下一一代I-Hub”的新計計劃，，標(biāo)志志著該該國正正式將將“U”型網(wǎng)絡(luò)絡(luò)構(gòu)建建納入入國家家戰(zhàn)略略。該該計劃劃旨在在通過過一個個安全全、高高速、、無所所不在在的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實實現(xiàn)下下一代代的聯(lián)聯(lián)接。。新加加坡坡““下下一一代代I-Hub””計劃劃1.1.3物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的的發(fā)發(fā)展展概概況況美國的““智慧的的地球””2008年11月，IBM公司總裁裁彭明盛提出“智慧的地地球”（SmartPlanet）這一概念念，建議議新政府府投資新新一代的的智慧型型基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施，闡闡明其短短期和長長期效益益。2009年1月28日，奧巴巴馬就任任美國總總統(tǒng)后與與美國工工商業(yè)領(lǐng)領(lǐng)袖舉行行了一次次“圓桌桌會議””，對此此給予了了積極的的回應(yīng)，，認(rèn)為““智慧的的地球””有助助于美國國的“巧巧實力””（SmartPower）戰(zhàn)略，是繼繼互聯(lián)網(wǎng)之后后國家發(fā)展的的核心領(lǐng)域。。1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展展概況歐盟的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)行動計劃2006年歐盟成了專專業(yè)工作組，，進(jìn)行RFID技術(shù)研究。2008年發(fā)布了《2020年的物聯(lián)網(wǎng)——未來路線》2009年歐盟制訂了了《物聯(lián)網(wǎng)——?dú)W洲行動計劃劃》。目前，歐盟已將物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)納入到預(yù)預(yù)算高達(dá)500億歐元的歐盟盟“第七個科技框框架計劃（2007—2013年）”中。1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展展概況中國的“感知知中國”2009年8月溫家寶在考考察無錫高新新微納傳感器器工程技術(shù)中中心時指出，，要積極創(chuàng)造造條件，在無無錫建立中國國的傳感網(wǎng)中中心——“感知中國”中中心。2010年3月，“加快物物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)發(fā)應(yīng)用”第一一次寫入中國國政府工作報報告。同時，列入《國家中長期期科學(xué)與技術(shù)術(shù)發(fā)展規(guī)劃（（2006－2020年）》和“新新一代寬帶移移動無線通信信網(wǎng)”重大專專項中均將傳傳感網(wǎng)列入重重點(diǎn)研究領(lǐng)域域。1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展展概況2012年1月，國家發(fā)改改委正式立項項啟動面向農(nóng)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、、交通、電力力等8個重點(diǎn)領(lǐng)域的的“國家物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范范工程”，我我國物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)進(jìn)入應(yīng)用初級級階段。我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)發(fā)展現(xiàn)狀一是產(chǎn)業(yè)體系系初步形成，但產(chǎn)業(yè)化能力力不高，尚未未形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)優(yōu)勢；二是核心關(guān)鍵鍵技術(shù)有待突突破，在傳感感器、芯片、、關(guān)鍵設(shè)備制制造、智能通通信與控制、、海量數(shù)據(jù)處處理等核心技技術(shù)上，與發(fā)發(fā)達(dá)國家存在在較大差距；；三是標(biāo)準(zhǔn)比較較分散、體系系還不完善，，在國際上面面臨核心標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的競爭；四是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用的規(guī)模和和領(lǐng)域比較小小，沒有形成成成熟的商業(yè)業(yè)模式，應(yīng)用用成本較高；；五是物聯(lián)網(wǎng)承承載大量的國國家經(jīng)濟(jì)社會會活動和戰(zhàn)略略性資源，因因而面臨巨大大的安全與隱隱私保護(hù)挑戰(zhàn)戰(zhàn)。1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展展概況目前，物聯(lián)網(wǎng)還缺乏乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。。標(biāo)準(zhǔn)化的實現(xiàn)現(xiàn)將能夠整合合行業(yè)應(yīng)用，，規(guī)范新業(yè)務(wù)務(wù)發(fā)展，保證物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)產(chǎn)品的互操操作性和互聯(lián)聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體體系的建設(shè)與與完備，是擴(kuò)擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)市市場規(guī)模的基基礎(chǔ)，是物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展展的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化概況1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)發(fā)展概況國際物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定定現(xiàn)狀目前，負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)整體體架構(gòu)研究究的國際組組織有：（1）ETSI歐洲電信標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會會M2M技術(shù)委員會會，研究M2M物聯(lián)網(wǎng)（2）ITU-T國際電信聯(lián)聯(lián)盟泛在傳感網(wǎng)網(wǎng)（USN）（3）ISO/IEC國際標(biāo)準(zhǔn)化化組織/國際電工協(xié)協(xié)會RFID的標(biāo)準(zhǔn)化研研究1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)發(fā)展概況（1）2005年12月，工信部部組織成立立了電子標(biāo)簽RFID標(biāo)準(zhǔn)工作組組。（2）2009年9月，國家家標(biāo)準(zhǔn)委在在北京“感感知中國高高峰論壇””會上成立立了傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作作組（WGSN）。（3）2010年2月，中國國通信標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化委員會會（CCSA）在北京成成立了“泛泛在網(wǎng)技術(shù)術(shù)工作委員員會”。（4）2010年6月，國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)委、工工信部組織織成立了““中國物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)聯(lián)合工作組組”，下設(shè)設(shè)19個專業(yè)會員員會，開展展國際、國國內(nèi)系列標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)體系研研究。我國物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)制定現(xiàn)狀狀1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)發(fā)展概況歐洲智能系系統(tǒng)集成技技術(shù)平臺組組織（EPoSS）在《InternetofThingsin2020》中預(yù)測，，物聯(lián)網(wǎng)的的發(fā)展將經(jīng)經(jīng)歷四個階階段：1.1.4物聯(lián)網(wǎng)的前前景展望2010年之前以RFID為代表的物物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)術(shù)廣泛應(yīng)用于物流流、零售和和制藥等領(lǐng)領(lǐng)域；2010—2015年實現(xiàn)物與與物之間的的互聯(lián)；2020年之后實現(xiàn)現(xiàn)全智能化化2015—2020年進(jìn)入半智智能化；物

聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)

的廣廣

泛應(yīng)應(yīng)

用1.1.4物聯(lián)網(wǎng)的前前景展望物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展面臨的挑挑戰(zhàn)雖然物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)具有美好好的前景和和重大的意意義，但物物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模地應(yīng)應(yīng)用面臨的的挑戰(zhàn)，至至少包括三三個方面:一是是成成本本的的挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)二是是安安全全的的挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)三是是侵侵犯犯隱隱私私的的威威脅脅1.1.4物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的的前前景景展展望望無線線通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)概概述述1.2無線線與與移移動動通通信信概概述述1897年,意大大利利科科學(xué)學(xué)家家馬馬可可尼尼發(fā)發(fā)明明了了無無線線電電波波傳傳輸輸。。隨著著計計算算機(jī)機(jī)和和半半導(dǎo)導(dǎo)體體的的發(fā)發(fā)展展，，理理論論和和技技術(shù)術(shù)不不斷斷取取得得進(jìn)進(jìn)步步和和突突破破。。時至至今今日日，，已已成成為為人人們們?nèi)杖粘３Ｉ罨钪兄胁徊豢煽苫蚧蛉比钡牡耐ㄍㄐ判欧椒绞绞健?2歲的的諾諾貝貝爾爾獎獎物物理理學(xué)學(xué)家家和和他他的的火火花花發(fā)發(fā)射射機(jī)機(jī)電報報機(jī)機(jī)定向向天天線線雷達(dá)達(dá)無線線電電話話傳真真機(jī)機(jī)無線線與與移移動動通通信信的的概概念念1.2無線線與與移移動動通通信信概概述述無線線通通信信（（WirelessCommunication）,是指利用電磁磁波信號在空空間傳播的特特性進(jìn)行信息息交換的一種種通信方式，，包括固定體體之間的無線線通信和移動動通信兩大部部分。移動通信（MobileCommunication），是指移動體之之間的通信或或移動體與固固定體之間的的通信。移動動通信就是在在移動中實現(xiàn)現(xiàn)的無線通信信，人們常常常把二者合稱稱為無線與移移動通信。無線與移動通通信的概念1.2無線與移動通通信概述移動通信的特特點(diǎn)：①移動性，可可保持物體在在移動狀態(tài)中中的通信。②電磁波傳播播條件復(fù)雜，，因移動體可可能在各種環(huán)環(huán)境中運(yùn)動，，電磁波在傳傳播時會產(chǎn)生生反射、折射射、繞射、多多普勒效應(yīng)等等現(xiàn)象，產(chǎn)生生多徑干擾、、信號傳播延延遲和展寬等等效應(yīng)。③噪聲和干擾擾嚴(yán)重，在城城市環(huán)境中的的汽車火花噪噪聲、各種工工業(yè)噪聲，移移動用戶之間間的互調(diào)干擾擾、鄰道干擾擾、同頻干擾擾等。④系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，，它是一個多多用戶通信系系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，，必須使用戶戶之間互不干干擾，能協(xié)調(diào)調(diào)一致地工作作。⑤要求頻帶利利用率高、設(shè)設(shè)備性能好。。無線與移動通通信的概念1.2無線與移動通通信概述按用途的不同同可以分為：：公眾蜂窩移動動通信系統(tǒng)寬帶無線接入入系統(tǒng)無線局域網(wǎng)無線個域網(wǎng)無繩電話集群通信衛(wèi)星移動通信信按使用頻段又又可分為：中長波通信（（小于1MHz）短波通信（1～30MHz）超短波通信（（30MHz～1GHz）微波通信（1GHz以上）毫米波通信（（幾十吉赫））紅外光通信大氣激光通信信1.3射頻與微波通通信1.3.1射頻的概念射頻（RadioFrequency，RF）是指可輻射到到空間的電磁磁波頻率。通常所指的頻頻率范圍為300kHz～30GHz。RF的本質(zhì)是射頻頻電流，是一一種高頻交流流電的簡稱。。每秒變化小于于1000次的交流電稱稱為低頻電流流，大于10000次的稱為高頻頻電流，射頻頻就是這樣一一種高頻電流流。1.3射頻與微波通通信1.3.2頻譜的劃分由于電磁波是是在全球存在在的，所以需需要由國際協(xié)協(xié)議來分配頻頻譜。頻譜的分配是是指將頻率根根據(jù)不同的業(yè)業(yè)務(wù)加以分配配，以避免頻頻率使用方面面的混亂。負(fù)責(zé)國國際頻頻率分分配的的世界界組織織有：：國際電電信聯(lián)聯(lián)盟（（ITU）、國國際無無線電電咨詢詢委員員會（（CCIR）、、電電子子和和電電氣氣工工程程師師協(xié)協(xié)會會(IEEE)和國國際際頻頻率率登登記記局局（（IFRB）等。。我國國進(jìn)進(jìn)行行頻頻率率分分配配的的組組織織是是工業(yè)業(yè)和和信信息息化化部部無無線線電電管管理理局局。1．IEEE劃分分的的頻頻譜譜由于于應(yīng)應(yīng)用用領(lǐng)領(lǐng)域域的的眾眾多多，，對對頻頻譜譜的的劃劃分分有有多多種種方方式式，，而而今今較較為為通通用用的的頻頻譜譜分分段段法法是是IEEE建立的，，如下表表所示。。1.3射頻與微微波通信信IEEE頻譜1.3.2頻譜的劃劃分1.3射頻與微微波通信信微波是經(jīng)經(jīng)常使用用的波段段，是指指頻率為為300MHz～3000GHz的電磁波波，對應(yīng)應(yīng)的波長長為1m～0.1mm，分為分分米波、、厘米波波、毫米米波和亞亞毫米波波4個波段。。射頻，沒沒有一個個嚴(yán)格的的頻率范范圍定義義，廣義義地說，，可以向向外輻射射電磁信信號的頻頻率均可可稱為射射頻。在射頻識識別中，，頻率一一般選為為10kHz至幾GHz。1.3.3微波和射射頻1.4近距離無無線通信信技術(shù)概概覽什么叫短距距離無線通通信？并沒有一個個嚴(yán)格的定定義。一般意義上上，只要通通信收發(fā)雙雙方通過無無線電波傳傳輸信息，，單跳傳輸輸距離限制制在較短（（通常最遠(yuǎn)遠(yuǎn)為數(shù)百米米）的范圍圍內(nèi)，就可可以稱為短短距離無線線通信。1.4近距離無線線通信技術(shù)術(shù)概覽短距離無線線通信技術(shù)術(shù)存在的背背景？移動通信向向?qū)拵Щ?、、大容量、、多媒體的的方向發(fā)展展。頻率資源和和系統(tǒng)容量量的矛盾變變得特別突突出。期望使用一一種廉價的的無線方法法建立起有有線/無線設(shè)備之之間的信息息傳輸且““全球通用用”。物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的的發(fā)發(fā)展展及及智智能能終終端端的的出出現(xiàn)現(xiàn)提提供供了了廣廣闊闊的的空空間間。。1998年IEEE802.15工作組組成立立，主主要致致力于于研究究個人人區(qū)域域網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和短短距離離無線線通信信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化化問題題。1.4近距離離無線線通信信技術(shù)術(shù)概覽覽短距離離無線線通信信技術(shù)術(shù)的特特征？？無線發(fā)發(fā)射功功率在在W到100mW量級通信距距離在在幾厘厘米到到幾百百米使用全全向天天線和和線路路板天天線應(yīng)用場場景眾眾多，，特別別是頻頻率資資源稀稀缺情情況不需要要申請請頻率率資源源使用用許可可證（（ISM，CR等）無中心心，自自組網(wǎng)網(wǎng)電池供供電1.4近距離離無線線通信信技術(shù)術(shù)概覽覽典型的的幾種種短距距離無無線通通信技技術(shù)無線線個個域域網(wǎng)網(wǎng)（（WPAN，WirelessPersonalAreaNetwork）BluetoothIEEE802.15.1UWBIEEE802.15.3ZigBeeIEEE802.15.4無線線傳傳感感器器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)（（WSN，WirelessSensorNetwork）ZigBee1.4近距距離離無無線線通通信信技技術(shù)術(shù)概概覽覽幾種種短短距距離離無無線線通通信信技技術(shù)術(shù)的的比比較較對比項目BluetoothZigBeeUWB工作頻段2.4GHz頻段2.4GHz868/915MHz3.1～10.6GHz擴(kuò)頻方式

跳頻擴(kuò)頻直接序列擴(kuò)頻跳時擴(kuò)頻調(diào)制方式GFSKBPSKOQPSK單脈沖調(diào)制、多脈沖調(diào)制傳輸速率小于1Mbps20－250Kbps可高達(dá)500Mbps通信距離10-100m10-100m小于10m發(fā)射功率1-100mW1-100mW1mW以下應(yīng)用范圍計算機(jī)等家庭和辦公室設(shè)備互連家庭智能化、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)近距離多媒體終端類型筆記本，移動電話，掌上電腦，移動設(shè)備路由器，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無線電視，DVD高速因特網(wǎng)

網(wǎng)關(guān)主要支持公司Ericsson、Nokia、MotorolaChipcon、Freescale、CompXs、EmberIntel、Motorola、Sony、Sharp1.4近距距離離無無線線通通信信技技術(shù)術(shù)概概覽覽短距離無無線通信信技術(shù)的的體系劃劃分1.4近距離無無線通信信技術(shù)概概覽使用較廣廣泛的:藍(lán)牙(Bluetooth)，無線局局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)和紅外數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸(IrDA)。有發(fā)展?jié)摑摿Φ?ZigBee、超寬頻頻(UltraWideBand)、短距通通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、無線1394和專用無無線系統(tǒng)統(tǒng)等。其立足足的特特點(diǎn)：：或基于于傳輸輸速度度、距距離、、耗電電量的的特殊殊要求求；或或著眼眼于功功能的的擴(kuò)充充性；；或符符合某某些單單一應(yīng)應(yīng)用的的特別別要求求；或或建立立競爭爭技術(shù)術(shù)的差差異化化等。。但是沒沒有一一種技技術(shù)可可以完完美到到足以以滿足足所有有的需需求。。1.4.1藍(lán)牙技技術(shù)bluetooth技術(shù)是是一種種無線線數(shù)據(jù)據(jù)與語語音通通信的的開放放性全全球規(guī)規(guī)范，，它以以低成成本的的短距距離無無線連連接為為基礎(chǔ)礎(chǔ)，可可為固固定的的或移移動的的終端端設(shè)備備提供供廉價的的接入入服務(wù)務(wù)。藍(lán)牙技技術(shù)傳傳輸頻頻段為為全球球公眾眾通用用的2.4GHzISM頻段，，提供供1Mbps的傳輸輸速率率和10m的傳輸輸距離離。藍(lán)牙技技術(shù)誕誕生于于1994年，Ericsson當(dāng)時決決定開開發(fā)一一種低低功耗耗、低低成本本的無無線接接口，，以建建立手手機(jī)及及其附附件間間的通通信。。該技技術(shù)還還陸續(xù)續(xù)獲得得PC行業(yè)業(yè)業(yè)界巨巨頭的的支持持。1998年，藍(lán)藍(lán)牙技技術(shù)協(xié)協(xié)議由由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等5家公司司達(dá)成成一致致。1.4.2Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi(WirelessFidelity,無線高高保真真)也是一一種無無線通通信協(xié)協(xié)議，，正式式名稱稱是IEEE802.11b，與藍(lán)牙一一樣，同屬屬于短距離離無線通信信技術(shù)。Wi-Fi速率最高可可達(dá)11Mb/s,是以太網(wǎng)的的一種無線線擴(kuò)展，理理論上只要要用戶位于于一個接入入點(diǎn)四周的的一定區(qū)域域內(nèi)，就能能以最高約約11Mb/s的速度接入入Web。1.4.3ZigBee技術(shù)ZigBee主要應(yīng)用在在短距離范范圍之內(nèi)并并且數(shù)據(jù)傳傳輸速率不不高的各種種電子設(shè)備備之間。ZigBee名字來源于于蜂群使用用的賴以生生存和發(fā)展展的通信方方式，蜜蜂蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈蹈來分享新新發(fā)現(xiàn)的食食物源的位位置、距離離和方向等等信息。ZigBee聯(lián)盟成立于于2001年8月。2002年下半年，，Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半導(dǎo)體公司司四大巨頭頭共同宣布布加盟ZigBee聯(lián)盟，以研研發(fā)名為ZigBee的下一代無無線通信標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee是使用2.4GHz波段，采用用跳頻技術(shù)術(shù)。與藍(lán)牙牙相比，ZigBee更簡單、速速率更慢、、功率及費(fèi)費(fèi)用也更低低。它的基基本速率是是250kb/s，當(dāng)降低到到28kb/s時，傳輸范范圍可擴(kuò)大大到134m，并獲得更更高的可靠靠性。另外外，它可與與254個節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)。1.4.3ZigBee技術(shù)ZigBee技術(shù)特點(diǎn)主主要包括以以下幾個部部分：（1）數(shù)據(jù)傳輸輸速率低。。只有10kb/s～250kb/s，專注于低低傳輸應(yīng)用用。（2）功耗低。。在低耗電電待機(jī)模式式下，兩節(jié)節(jié)普通5號干電池可可使用6個月以上。。這也是ZigBee的支持持者所所一直直引以以為豪豪的獨(dú)獨(dú)特優(yōu)優(yōu)勢。。（3）成本本低。。因為為ZigBee數(shù)據(jù)傳傳輸速速率低低，協(xié)協(xié)議簡簡單，，所以以大大大降低低了成成本;積極投投入ZigBee開發(fā)的的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出出芯片，飛飛利浦預(yù)估估，應(yīng)用于于主機(jī)端的的芯片成本本和其它終終端產(chǎn)品的的成本比藍(lán)藍(lán)牙更具價價格競爭力力。（4）網(wǎng)絡(luò)容量量大。每個個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可可支持255個設(shè)備，也也就是說每每個ZigBee設(shè)備可以與與另外254臺設(shè)備相連連接。1.4.3ZigBee技術(shù)（5）有效覆蓋蓋范圍10～75m之間，具體體依據(jù)實際際發(fā)射功率率的大小和和各種不同同的應(yīng)用模模式而定，，基本上能能夠覆蓋普普通的家庭庭或辦公室室環(huán)境。（6）工作頻段段靈活。使使用的頻段段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）及及915MHz（美國），，均為免執(zhí)執(zhí)照頻段。。1.4.4IrDA技術(shù)紅外線數(shù)據(jù)據(jù)協(xié)會IrDA（InfraredDataAssociation）成立于1993年。起初，采用用IrDA標(biāo)準(zhǔn)的無線線設(shè)備僅能能在1m范圍內(nèi)以115.2kb/s速率傳輸數(shù)數(shù)據(jù)，很快快發(fā)展到4Mb/s以及16Mb/s的速率。IrDA是一種利用用紅外線進(jìn)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)點(diǎn)通信的技技術(shù)，是第第一個實現(xiàn)現(xiàn)無線個人人局域網(wǎng)（（PAN）的技術(shù)。。目前它的軟軟硬件技術(shù)術(shù)都很成熟熟，在小型型移動設(shè)備備，如PDA、手機(jī)上廣廣泛使用。。事實上，，當(dāng)今每一一個出廠的的PDA及許多手機(jī)機(jī)、筆記本本電腦、打打印機(jī)等產(chǎn)產(chǎn)品都支持持IrDA。IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是無需申申請頻率的的使用權(quán)，，因而紅外外通信成本本低廉。1.4.5UWB技術(shù)超寬帶技術(shù)術(shù)UWB（UltraWideband）是一種無線線載波通信信技術(shù)，它它不采用正正弦載波，，而是利用用納秒級的的非正弦波波窄脈沖傳傳輸數(shù)據(jù)，，因此其所所占的頻譜譜范圍很寬寬。UWB可在非常寬寬的帶寬上上傳輸信號號，美國FCC對UWB的規(guī)定為：：在3.1～10.6GHz頻段中占用用500MHz以上的帶寬寬。UWB可以利用低低功耗、低低復(fù)雜度發(fā)發(fā)射/接收機(jī)實實現(xiàn)高速速數(shù)據(jù)傳傳輸，在在近年來來得到了了迅速發(fā)發(fā)展。UWB技術(shù)具有有系統(tǒng)復(fù)復(fù)雜度低低，發(fā)射射信號功功率譜密密度低，，對信道道衰落不不敏感，，低截獲獲能力，，定位精精度高等等優(yōu)點(diǎn)，，尤其適適用于室室內(nèi)等密密集多徑徑場