短距离无线通信 及组网技术Overlay Networks – the global goalregionalmetropolitan areacampus-basedin-house vertical hand-overhorizontal hand-overintegration of heterogeneous fixed and mobile networks with varying transmission characteristicsGlobal Star--Mobile Phone GSM CDMA 3GCT2 -DECT -PHSWireless LANBluetooth/ZigBeeBluetooth/ZigBee (WPAN)(WPAN)短距离无线通信•一般意义上，只要通信收发双方通过电磁波（ 红外、无线电微波）传输信息，并且传输距离 限制在较短的范围内，通常是几十米以内，都 可以称之为短距离无线通信短距离无线通信•通信距离短，覆盖距 离一般在10~200m •无线发射器的发射功 率较低，发射功率一 般小于100mW •工作频率多为免付费 、免申请的全球通用 的工业、科学、医学 频段三个重要特征和优势： •低成本 •低功耗 •对等通信：终端之间 对等通信，无须网络 设备进行中转，因此 空中接口设计和高层 协议都相对比较简单几种常见的短距离无线通信•蓝牙（Bluetooth） •红外（IrDA） •ZigBee •Wi-Fi技术 •NFC技术 •UWB（超宽带） •无线自组织网络•高速短距离无线通信 •最高数据速率高于 100Mb/s，通信距离 小于10m。
•低速短距离无线通信 •最低数据速率低于 1Mb/s，通信距离小 于100m蓝牙通信技术Wireless Personal Area Network (WPAN)无线个人局域网蓝牙通信技术•蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m 内）的无线电技术能在包括移动、PDA 、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设 备之间进行无线信息交换蓝牙的发展和目标由Ericsson、Nokia 、Intel、Toshiba和 IBM共同建立特别 兴趣小组，SIG（ special interest group）,现已有 2000多家公司加入 用无线技术联结所有的移动电子设备用无线技术联结所有的移动电子设备蓝牙的基本功能及性能指标•基本功能：利用嵌入式芯片，实现短距离无线 连接，替代现有电缆 •工作频段： 2400~2483.5 MHz之间的ISM频带 •调制方式：GFSK, 调制指数：0.28-0.35 •扩频方式：跳频扩频 79个跳频信道 •双工方式：时分双工蓝牙的基本功能及性能指标•无线传输距离：10米~100米 •发射功率：1mW，2.5mW，100mW•传输类型：数据信息、语音信息 •传输速率：1Mbps、 2Mbps、 3Mbps•通信方式和组网方式：点对点、点对多点、微 微网piconet、散射网scatternet蓝牙的优势•开放性优势 •低成本 •低功耗 •芯片尺寸小 •点对多点连接 •语音和数据混合传输 •高抗干扰能力蓝牙技术的应用•语音/数据接入：将一台计算机通过安全的无线链路连接到通信设备上 完成与广域网的连接 •外围设备互联：将各种设备通过蓝牙链路连接到主机上 •个人局域网：主要用于个人网络与信息的共享与交换规格蓝牙红外 无线传输媒介射频无线电波红外线 标称传输速率 (Mbit/s)1,2,31.521，4，16数据/语音支持支持语音和数据只支持数据 传输距离10～100m20cm～10m 移动能力极佳差 方向性全向(360度，中间可以有障 碍)窄角(<30度，中间不能有障 碍) 最大功耗通信30mA，待机0.3mA数mA 传输方式点到点，点到多点点到点 连接设备数8个2个 安全措施鉴权：128bit密钥加密：8－128bit密钥靠短距离、小角度传输保证安全，无其他安全措施 支持组织SIGIrDA 主要用途个人区域网透明可见范围内的数据传输 ，近距离遥控ZigBee技术IEEE 802.15.4协议ZigBee技术•Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。
根据这个 协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线 通信技术 •其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗 、低数据速率、低成本 •主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以 嵌入各种设备 •简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的 近距离无线组网通讯技术ZigBee的起源•工业自动化和家庭智能化对无线数据通信的需 求越来越强烈，而蓝牙技术对于这一领域显然 有一定的局限 •2002年,zigbee Alliance成立 •Zigbee协议在2003年正式问世 •2004年,zigbee V1.0诞生 •2006年,推出zigbee 2006,比较完善 •2007年底,zigbee PRO推出 ZigBee的技术优势•数据传输速率低：10KB/秒-250KB/秒，专注于 低传输应用 •功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号电 池可使用6-24个月 •成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单， 所以大大降低了成本 •网络容量大：网络可容纳65000个设备ZigBee的技术优势•时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时 延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。
•网络的自组织、自愈能力强，通信可靠 •数据安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权 功能，采用AES-128加密算法（美国新加密算法 ，是目前最好的文本加密算法之一），各个应用 可灵活确定其安全属性 •工作频段灵活：使用频段为2.4GHz、868MHz（ 欧洲）和915MHz（美国），均为免执照（免费 ）的频段ZigBee的应用低速无线设备· TV · VCR · DVD · CD· 保安 · HVAC · 照明 · 门禁· 玩具 · 游戏器具· 监视 · 诊断 · 传感器· 监视 · 传感器 · 自动化 ·控制工业、农业 和商业消费电子PC 机的 外围设备玩具和游 戏个人 健康监护家庭 自动化· 鼠标 · 键盘 · 操作杆ZigBee的应用实例 结合ZigBee和GPRS的无线数据传输网络ZigBee的应用实例 基于ZigBee的油田油井遥测遥控无线通信Wi-Fi技术WLAN无线局域网Wi-Fi技术•Wi-Fi实际上为制定802.11无线网络的组织，并 非代表无线网络但是后来人们逐渐习惯用Wi- Fi来称呼802.11b协议它的最大优点就是传输 速度较高，另外它的有效距离也很长，同时也 与已有的各种802.11 DSSS设备兼容。
笔记本电 脑上的迅驰技术就是基于该标准的 •目前无线局域网（WLAN）,主流采用802.11协 议故常直接称为WIFI网络Wi-Fi技术的来源•（Wireless Fidelity）俗称无线宽带•1999年时各个厂商为了统一兼容802.11标准的设 备而结成了一个标准联盟，称为Wi-Fi Alliance ，而Wi-Fi这个名词，也是他们为了能够更广泛 的为人们接受而创造出的一个商标类名词，也 有人把它称作“无线保真“802.11协议发展历程过去过去未来未来现在现在802.11ac802.11ac 802.11ad802.11adIEEE推出的第一代WLAN标准2.4G频段传输速率1M11b 2.4G频段，传输速率提高到5.5M和11M11a 5.8G频段传输速率提高到54M传输速率提高到54M2.4G频段兼容11b2.4G频段和5.8G频段传输速率提高到300M兼容11a/11b/11g6G以下频段和60G频段传输速率不小于1Gbit/s协议正在制定和完善之中802.11协议比较标准号IEEE 802.11bIEEE 802.11aIEEE 802.11gIEEE 802.11n 标准发布时间1999年9月1999年9月2003年6月2009年9月工作频率范围2.4－ 2.4835GHz5.150－5.350GHz5.475－5.725GHz5.725－5.850GHz2.4－2.4835GHz2.4－2.4835GHz5.150－5.850GHz非重叠信道数324315 物理速率（Mbps）115454600 实际吞吐量（Mbps）62424100以上频宽20MHz20MHz20MHz20MHz/40MHz调制方式CCK/DSSSOFDMCCK/DSSS/OFDMMIMO- OFDM/DSSS/CC K兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/b/g/nWi-Fi技术特点—优势•无线电波的覆盖范围相对广•传输速度非常快，符合个人和社会信息化的需 求。
•厂商进入该领域的门槛比较低，设备价格低廉 •信号功率小，绿色健康•工作在2.4GHz的IMS频段，全球统一Wi-Fi技术特点—弊端•工作在2.4GHz的IMS频段，容易受干扰•覆盖范围有限•安全性有待提高•缺乏完善的QoS与商业模式Wi-Fi技术的应用•手持设备（大部分）•PC•小型办公网络•智能家居•物联网美国密歇根州运输研究所(UMTRI)联合汽车厂家和各种机构，准备推出一个基于专用短程通讯(DSRC)的云平台，利用Wi-Fi技术连接车载电脑和远程交通安全管理平台，在汽车有可能发生事故前发出警告信息，提醒司机注意安全驾驶，从而减少交通事故的发生NFC技术 Near Field Communication近距离无线通信NFC技术•NFC英文全称Near Field Communication，即近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信 技术，允许在多个电子设备之间实现简单而安 全的双向交互•NFC技术的基本功能是：允许某种设备（通常 是）在限定范围内从另一种设备或NFC标签中收集数据NFC技术的由来• NFC是由Philips公司和Sony公司在2002年共同联合 开发的新一代无线通信技术，并被ECMA和ISO/IEC 接收为标准。
2004年，Nokia、Philips、Sony公司成 立NFC论坛，共同制定了行业应用的相关标准，推广近场通信技术 •NFC技术由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技 术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容 设备进行识别和数据交换NFC技术规格•频段：13.56MHz•通讯距离：约10厘米•标准规格：符合国际标准化组织的ISO18092、 ISO21481 标准，兼容现有非接触智能卡ISO14443标准•传输速度：106kbps、212kbps、424kbps等三种（被动）846kbps、1695kbps…（主动）NFC技术特点•近距离无线通讯技术（Near Field Communication）•短距离无线通信（使用范围：一般1-4cm，理论最大 10cm）•较低的传输速率（106kbps ~ 414kbps）•非接触式点对点连接（无需发现，无需配对）•多以被动连接方式（反应时间只需0.1s，几乎不消耗电量）NFC技术优势•与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为越来越多 主要厂商支持的正式标准；•与其他无线连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通 信；•相对于RFID来说具有距离近、带宽高、能耗低等特点；•比红外更快、更可靠而且简单得多；•与蓝牙相比，NFC面向近距离交易，适用于交换财务信 息或敏感的个人信息等重要数据。
NFC工作模式•类似IC卡，保存了ID •需要刷卡、验票场合 •通过读卡器供电 •没电不影响 •和蓝牙、红外似 •数据交换、短距离 •速度快、功耗低 •不同种类设备间交换 •声音、图片、视频•一台标准的读卡器 •读取其他NFC标签 •写入其他NFC设备工作模式卡模式点对点读卡器NFC技术应用实例 电子钱包NFC技术应用实。