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1、短距离无线通信技术综述崔婷婷西南大学计算机与信息科学学院，重庆400715摘要：随着Internet技术、计算机技术、通信技术和电子技术的飞速发展，人们对无线通信的需求 越来越大，也出现了许多的无线通信协议，短距离无线通信技术成为了当今的热点。本文对目前使用较广泛的蓝牙、802.11(WiFi)以及ZigBee分别进行了阐述。关键字：无线通信；蓝牙；WiFi; ZigBeeXxxxCui TingtingCollege of Computer and Information Science, Southwest University, Chongqing 400715, ChinaAbstra
2、ct: With the rapid development of Internet, computer, communication and electronic technology, people have a great demand of wireless communication. There have been a number of wireless communication protocols. Short-range wireless communication technology is a hot topic today. This paper describe t
3、he popular technology such as Bluetooth, 802.11 (WiFi) and ZigBee described.Keyword: Wireless Communication; Bluetooth; WiFi; ZigBee引言随着Internet技术、计算机技术、通信技术和电子技术的飞速发展，无线网络逐渐走入人们的 眼帘，在有线网络技术已经发展成熟的今天，无线网络具有巨大的潜力。人们提出了 “物联网”的 概念，在人和环境融为一体的模式下，能够在任何时间，任何地点，以任何方式进行信息的获取与 处理。近年来无线组网通信发展迅速的原因，不仅是由于技术已经达到
4、可驾驭和可实现的高度，更 是因为人们对信息随时随地获取和交换的迫切需要，从而要去各种通信技术发展的终极目标是“无 处不在”。在技术、成本、可靠性及可实用性等各方面的综合考虑下，短距离无线通信技术成为了当 今的热点。短距离无线通信技术的范围很广，在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息， 并且传输距离限制在较短的范围内，通常是几十米以内，就可以称为短距离无线通信。接下来就目 前使用较广泛的蓝牙、802.11(Wi-Fi)以及ZigBee分别进行阐述。1蓝牙蓝牙(Bluetooth)1 是由爱立信公司于1994年首先提出的一种工作在2.4GHz频段 的短距离无线通信技术规范，用来替代有线
5、连接。信道带宽为1MHz，连接距离一般小 于10m，使用高增益天线可以扩展到100m，一般电池寿命为2-4个月。它可以在较小 的范围内，通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗的网络互联，使得近距离内各种 通信设备能够实现无缝资源共享，也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通信。蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础，采用高速跳频(Frequency Hop -ping) 和时分多址(Time Division Multi-access-TDMA)等先进技术，为固定与移动设备通信环境 建立一个特别连接。蓝牙技术使得一些便于携带的移动通信设备和计算机设备不必借助 电缆就能联网，并且能够实现无线连
6、接因特网。其实际应用范围还可以拓展到各种家电 产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。打印机、PDA、 桌上型计算机、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系 统的一部分。文献2着重介绍了蓝牙标准的发展历程，由最早推出的蓝牙技术规范1.0版本，再到 蓝牙1.1、蓝牙1.2，蓝牙2.0以及补充EDR版本。蓝牙已经是短距离无线应用中最为普及 的一项标准，虽然以目前的技术，仅限于小量数据以及音效传输等应用，且在架构协议 上偏复杂，因此有许多更为精简的短距离无线传输技术崛起，意图取代蓝牙或者是另辟 新市场。下一代的蓝牙将结合UWB技术，推出新版本。再此之前
7、仍在不断地改进现有 标准，蓝牙S1G最新推出了蓝牙2.1+EDR版本的蓝牙，其改进的范围包含了以下两种：1、改善装置配对的流程；2、更佳的省电效果。文献3针对蓝牙技术数据传输本身存在的问题，从数据分组选择、重传机制、数据 间的干扰和数据传输的安全等几个方面进行了深入研究，并提出了未来对蓝牙技术需深 入研究的几个反面：1、进一步提高数据传输的性能，降低传输的能耗。2、增强网络的 可扩展性。3、降低蓝牙设备的连接时间。2 WiFiWiFi是以太网的一种无线扩展，也是一种无线通信协议，正式名称是IEEE802.11b， 与蓝牙一样，同属于短距离无线通信技术。WiFi是IEEE定义的一个无线网络通信的
8、工 业标准。最早提出于1997年，目的是提供无线局域网的接入，可实现几Mbps的无线接 入。WiFi速率最高可达54Mbps。虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，但在电 波的覆盖范围方面却略胜一筹，可达100 m左右。IEEE802.11规定WiFi的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60毫瓦-70毫 瓦，而手机的发射功率约200毫瓦-1瓦间，手持式对讲机高达5瓦。与后者相比，WiFi 产品的辐射更小，更健康安全。WiFi可以不受现实地理条件的限制，无须布线，因此非 常适合移动办公用户的需要。只要在需要的地方设置“热点”，并通过高速线路即可将 因特网接入4。目前WiFi应用现在已经
9、非常普遍。支持WiFi的电子产品越来越多，像手机、MP4、 电脑等，基本上已经成为了主流标准配置。而且由于WiF i网络能够很好地实现家庭范围 内的网络覆盖，适合充当家庭中的主导网络，家里的其他具备WiF i功能的设备，如电视 机、影碟机、数字音响、数码相框、照相机等，都可以通MWiFi建立通信连接，实现整 个家庭的数字化与无线化，使人们的生活变得更加方便与丰富4。当前，国际主流的基于IEEE802.11系列WiFi技术标准的是由WiF i联盟推广的，共推 出了四代WiFi技术标准，2012年底有望会正式推出第五代WiFi技术标准802.11ac5。 802.11ac是一个针对更高吞吐能力的无
10、线连接而设计的标准。比先前的802.11a/b/g/n技术 标准的WiFi产品具有更多的MIM O通道、更高的带宽和更高阶的调制类型，传输速度更 快，传输范围也更广。3 ZigBeeZigBee可以说是蓝牙的同族兄弟，他使用2.4 GHz波段，采用跳频技术。与蓝牙相 比，ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。他的基本速率是250 kb/s，当降低 到28 kb/s时，传输范围可扩大到134 m，并获得更高的可靠性。另外，他可与254个节 点联网。可比蓝牙更好地支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。人们期望能在 工业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统和玩具等领域拓展ZigBee的
11、应用。蓝牙技术填补了远距离和中距离无线技术顾及不到的盲区，使人们感受到无线技术 在设备间传输数据的便利，并成功地推动了短距离无线连接技术的应用。而ZigBee技术 又填补了蓝牙技术的空白，并以其低功耗和低成本的特性逐渐显示出它在某些领域的优 势6。ZigBee技术主要是嵌入在消费性电子设备、家庭和建筑物自动化设备、工业控制装 置、电脑外设、医用传感器、玩具和游戏机等设备中，支持小范围的基于无线通信的控 制和自动化等领域中。ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、 汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等7。通常，符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用ZigBee技术做无线
12、传输：(1) 设备成本很低，传输的数据量很小；(2) 设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；(3) 没有充足的电力支持，只能使用一次性电池；(4) 频繁地更换电池或者反复地充电无法做到或者很困难；(5) 需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但仅用于监测或控制。但是ZigBee技术本身是一种为低速通信的而设计的规范，它的最高通信速度只有 250kb/s，对一些大通信量的场合它并不适合。ZigBee的目标定位于现存的系统不能满 足其需求的特定的低功耗低效率的市场，它有着广阔的市场前景。表1列出了以上3种短距离无线通信协议特性的比较。表1 3种短距离无线通信协议特性比较名称蓝牙W
13、iFiZigbee传输速率1Mbps11-54Mbps250Kbps通信距离(直径)10m20-200m10-75m频段2.4GHz2.4GHz2.4GHz安全性高低中等中等功耗20mA10-50mA5mA应用领域通信、汽车、多媒体等；无线上网、P、PDA；WSN、医疗工业等；4技术选型对于一些企业来说，绕过主要的无线通信运营商可以节约可观的成本。目前WiFi 基站和无线Modem已经相对较为便宜，许多企业纷纷建立自己的无线局域网，并和任 何希望使用的人分享带宽。如果需要低功率音频或全向连接，Bluetooth占优势；对于需 要与网络长时间连接的情况，WiFi有优势；如需低功耗则ZigBee占
14、优势。从长远来看， 企业应密切关注各种无线通信技术的发展，选择最适合自己需要的一种标准。参考文献：1 蔡型,张思全.短距离无线通信技术综述J.现代电子技术.2004,3:65-67.2 徐小涛，雄华，高泳洪等.蓝牙技术标准的最新发展J.电信工程技术与标准化.2008,(9):44:47.3 钱志鸿，刘丹蓝牙技术数据传输综述J.通信学报.2012,33(4):143:151.4 彭华，何军.WiFi技术在家庭无线网络中的应用研究J.技术与市场.2010,17(5):15-17.5 莫展宏.第五代WiFi技术标准802.11a应用展望J.商业现代化.2012,(3):112-113.6 原羿,苏鸿根.基于ZigBee技术的无线网络应用研究J.计算机应用与软件.2004,21(6):89:91.7 候洪丽，张霄霞,王福明.ZigBee无线传输技术综述J.山西电子技术.2011,4:84-86.
