當(dāng)前六種焦點近距無線技術(shù)綜述

2019-11-05 02:17:37

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供稿：網(wǎng)友

　　網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對無線通信的要求越來越高，近距無線技術(shù)正在成為關(guān)注的焦點。
　　
　　目前使用較廣泛的近距無線通信技術(shù)是藍(lán)牙(Bluetooth)，無線局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)和紅外數(shù)據(jù)傳輸(IrDA)。同時還有一些具有發(fā)展?jié)摿Φ慕酂o線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它們分別是：ZigBee、超寬頻(Ultra WideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、無線1394和專用無線系統(tǒng)等。它們都有其立足的特點，或基于傳輸速度、距離、耗電量的非凡要求；或著眼于功能的擴充性；或符合某些單一應(yīng)用的非凡要求；或建立競爭技術(shù)的差異化等。但是沒有一種技術(shù)可以完美到足以滿足所有的需求。
　　
　　藍(lán)牙技術(shù)
　　bluetooth)技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的，廣受業(yè)界關(guān)注的近距無線連接技術(shù)。它是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的短距離無線連接為基礎(chǔ)，可為固定的或移動的終端設(shè)備提供廉價的接入服務(wù)。
　　
　　藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，其實質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距無線接口，將通信技術(shù)與計算機技術(shù)進一步結(jié)合起來，使各種設(shè)備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)實現(xiàn)相互通信或操作。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHz ISM頻段，提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離。
　　
　　藍(lán)牙技術(shù)誕生于1994年，EriCSSon當(dāng)時決定開發(fā)一種低功耗、低成本的無線接口，以建立手機及其附件間的通信。該技術(shù)還陸續(xù)獲得PC行業(yè)業(yè)界巨頭的支持。1998年，藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等5家公司達(dá)成一致。
　　
　　藍(lán)牙協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)版本為802.15.1，由藍(lán)牙小組（SIG）負(fù)責(zé)開發(fā)。802.15.1的最初標(biāo)準(zhǔn)基于藍(lán)牙1.1實現(xiàn)，后者已構(gòu)建到現(xiàn)行很多藍(lán)牙設(shè)備中。新版802.15.1a基本等同于藍(lán)牙1.2標(biāo)準(zhǔn)，具備一定的QoS特性，并完整保持后向兼容性。
　　
　　但藍(lán)牙技術(shù)遭遇了最大的障礙是過于昂貴。突出表現(xiàn)在芯片大小和價格難以下調(diào)、抗干擾能力不強、傳輸距離太短、信息安全問題等等。這就使得許多用戶不愿意花大價錢來購買這種無線設(shè)備。因此，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，藍(lán)牙的市場前景取決于藍(lán)牙價格和基于藍(lán)牙的應(yīng)用是否能達(dá)到一定的規(guī)模。
　　
　　Wi-Fi技術(shù)
　　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IEEE802.11b，與藍(lán)牙一樣，同屬于短距離無線通信技術(shù)。Wi-Fi速率最高可達(dá)11Mb/s。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。
　　
　　Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴展，理論上只要用戶位于一個接入點四面的一定區(qū)域內(nèi)，就能以最高約11Mb/s的速度接入Web。但實際上，假如有多個用戶同時通過一個點接入，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)的有效傳輸距離小于戶外。
　　
　　WLAN未來最具潛力的應(yīng)用將主要在SOHO、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)的用戶主要來自機場、酒店、商場等公共熱點場所。Wi-Fi技術(shù)可將Wi-Fi與基于xml或java的Web服務(wù)融合起來，可以大幅度減少企業(yè)的成本。例如企業(yè)選擇在每一層樓或每一個部門配備802.11b的接入點，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)電纜所需花費的資金。
　　
　　最初的IEEE802.11規(guī)范是在1997年提出的，稱為802.11b，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)，它的工作頻率也是2.4GHz，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。隨著Wi-Fi協(xié)議新版本如802.11a和802.11g的先后推出，Wi-Fi的應(yīng)用將越來越廣泛。速度更快的802.11g使用與802.11b相同的正交頻分多路復(fù)用調(diào)制技術(shù)。它工作在2.4GHz頻段，速率達(dá)54Mb/s。根據(jù)最近國際消費電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢判定，802.11g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)。
　　
　　微軟推出的桌面操作系統(tǒng)WindowsXP和嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE，都包含了對Wi-Fi的支持。其中，WindowsCE同時還包含對Wi-Fi的競爭對手藍(lán)牙等其它無線通信技術(shù)的支持。由于投資802.11b的費用降低，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)。
　　
　　IrDA技術(shù)
　　紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會IrDA（Infrared Data Association）成立于1993年。起初，采用IrDA標(biāo)準(zhǔn)的無線設(shè)備僅能在1m范圍內(nèi)以115.2 kb/s速率傳輸數(shù)據(jù)，很快發(fā)展到4Mb/s以及16Mb/s的速率。
　　
　　IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)（PAN）的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動設(shè)備，如PDA、手機上廣泛使用。事實上，當(dāng)今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產(chǎn)品都支持IrDA。
　　
　　IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。
　　
　　IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，兩個相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其它物體阻隔，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。
　　
　　NFC技術(shù)
　　NFC（Near Field Communication，近距離無線傳輸）是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類似于RFID(非接觸式射頻識別)的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。和RFID不同，NFC采用了雙向的識別和連接。在20cm距離內(nèi)工作于13.56MHz頻率范圍。
　　
　　NFC最初僅僅是遙控識別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無線連接技術(shù)。它能快速自動地建立無線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備提供一個“虛擬連接”，使電子設(shè)備可以在短距離范圍進行通訊。NFC的短距離交互大大簡化了整個認(rèn)證識別過程，使電子設(shè)備間互相訪問更直接、更安全和更清楚，不用再聽到各種電子雜音。
　　
　　NFC通過在單一設(shè)備上組合所有的身份識別應(yīng)用和服務(wù)，幫助解決記憶多個密碼的麻煩，同時也保證了數(shù)據(jù)的安全保護。有了NFC，多個設(shè)備如數(shù)碼相機、PDA、機頂盒、電腦、手機等之間的無線互連，彼此交換數(shù)據(jù)或服務(wù)都將有可能實現(xiàn)。
　　
　　此外NFC還可以將其它類型無線通訊(如Wi-Fi和藍(lán)牙)“加速”，實現(xiàn)更快和更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。每個電子設(shè)備都有自己的專用應(yīng)用菜單，而NFC可以創(chuàng)建快速安全的連接，而無需在眾多接口的菜單中進行選擇。與知名的藍(lán)牙等短距離無線通訊標(biāo)準(zhǔn)不同的是，NFC的作用距離進一步縮短且不像藍(lán)牙那樣需要有對應(yīng)的加密設(shè)備。
　　
　　同樣，構(gòu)建Wi-Fi家族無線網(wǎng)絡(luò)需要多臺具有無線網(wǎng)卡的電腦、打印機和其它設(shè)備。除此之外，還得有一定技術(shù)的專業(yè)人員才能勝任這一工作。而NFC被置入接入點之后，只要將其中兩個靠近就可以實現(xiàn)交流，比配置Wi-Fi連結(jié)輕易得多。
　　
　　NFC有三種應(yīng)用類型：
　　
　　◆ 設(shè)備連接。除了無線局域網(wǎng)，NFC也可以簡化藍(lán)牙連接。比如，手提電腦用戶假如想在機場上網(wǎng)，他只需要走近一個Wi-Fi熱點即可實現(xiàn)。
　　
　　◆ 實時預(yù)定。比如，海報或展覽信息背后貼有特定芯片，利用含NFC協(xié)議的手機或PDA，便能取得具體信息，或是立即聯(lián)機使用信用卡進行票卷購買。而且，這些芯片無需獨立的能源。
　　
　　◆ 移動商務(wù)。飛利浦Mifare技術(shù)支持了世界上幾個大型交通系統(tǒng)及在銀行業(yè)為客戶提供Visa卡等各種服務(wù)。索尼的FeliCa非接觸智能卡技術(shù)產(chǎn)品在中國香港及深圳、新加坡、日本的市場占有率非常高，主要應(yīng)用在交通及金融機構(gòu)。
　　
　　總而言之，這項新技術(shù)正在改寫無線網(wǎng)絡(luò)連接的游戲規(guī)則，但NFC的目標(biāo)并非是完全取代藍(lán)牙、Wi-Fi等其他無線技術(shù)，而是在不同的場合、不同的領(lǐng)域起到相互補充的作用。所以如今后來居上的NFC發(fā)展態(tài)勢相當(dāng)迅速！
　　
　　ZigBee技術(shù)
　　ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag外形的舞蹈來分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。
　　
　　ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半導(dǎo)體公司四大巨頭共同公布加盟ZigBee聯(lián)盟，以研發(fā)名為ZigBee的下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，該聯(lián)盟大約已有27家成員企業(yè)。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)ZigBee物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.15.4工作組。
　　
　　ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。目前，標(biāo)準(zhǔn)制訂工作已完成。ZigBee協(xié)議比藍(lán)牙、高速率個人區(qū)域網(wǎng)或802.11x無線局域網(wǎng)更簡單實用。
　　
　　ZigBee可以說是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節(jié)點聯(lián)網(wǎng)。可以比藍(lán)牙更好地支持游戲、消費電子、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)域拓展ZigBee的應(yīng)用。
　　
　　ZigBee技術(shù)特點主要包括以下幾個部分：
　　
　　◆ 數(shù)據(jù)傳輸速率低。只有10kb/s～250kb/s，專注于低傳輸應(yīng)用。
　　
　　◆ 功耗低。在低耗電待機模式下，兩節(jié)普通5號干電池可使用6個月以上。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優(yōu)勢。
　　
　　◆ 成本低。因為ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本; 積極投入ZigBee開發(fā)的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出芯片，飛利浦預(yù)估，應(yīng)用于主機端的芯片成本和其它終端產(chǎn)品的成本比藍(lán)牙更具價格競爭力。
　　
　　◆ 網(wǎng)絡(luò)容量大。每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個設(shè)備，也就是說每個ZigBee設(shè)備可以與另外254臺設(shè)備相連接。
　　
　　◆ 有效范圍小。有效覆蓋范圍10～75m之間，具體依據(jù)實際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。
　　
　　◆ 工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國），均為免執(zhí)照頻段。
　　
　　根據(jù)ZigBee聯(lián)盟目前的設(shè)想，ZigBee的目標(biāo)市場主要有PC外設(shè)（鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿）、消費類電子設(shè)備（TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置）、家庭內(nèi)智能控制（照明、煤氣計量控制及報警等）、玩具（電子寵物）、醫(yī)護（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動控制設(shè)備）等非常廣闊的領(lǐng)域。
　　
　　UWB技術(shù)
　　超寬帶技術(shù)UWB（Ultra Wideband）是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。
　　
　　UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國FCC對UWB的規(guī)定為：在3.1～10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收機實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源。基于UWB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機有著廣泛的用途。
　　
　　UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個高效的無線局域網(wǎng)或無線個域網(wǎng)(WPAN)。
　　
　　UWB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 Mb/s）的LANs或PANs。
　　
　　UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費娛樂方面的無線個人局域網(wǎng)（PANs）。現(xiàn)有的無線通信方式，802.11b和藍(lán)牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù)；54 Mb/s速率的802.11a標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費用昂貴。而UWB有可能在10 m范圍內(nèi)，支持高達(dá)110 Mb/s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)濟地完成視頻數(shù)據(jù)處理。
　　
　　具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點使得UWB較適合家庭無線消費市場的需求：UWB尤其適合近距離內(nèi)高速傳送大量多媒體數(shù)據(jù)以及可以穿透障礙物的突出優(yōu)點，讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無線通信技術(shù)，應(yīng)用于諸如將視頻信號從機頂盒無線傳送到數(shù)字電視等家庭場合。當(dāng)然，UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶使用習(xí)慣和市場成熟度等多方面的因素。
　　
　　小結(jié)
　　無論你看到的或正在使用的通訊方式是什么，雖然每一種無線技術(shù)將碰到它們自身的非凡任務(wù)，并且人們在各個地方使用不同的技術(shù)，但是它們將有可能配合工作。對于企業(yè)來說，繞過主要的無線通信運營商可以節(jié)約可觀的成本。從長遠(yuǎn)來看，企業(yè)應(yīng)密切關(guān)注各種無線通信技術(shù)的發(fā)展，選擇最適合自己需要的一種標(biāo)準(zhǔn)。

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