短距离无线通信技术

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1、短距离无线通信技术1.1 短距离无线通信以信号有效接发/传输距离为标志区分各种无线技术，由于技术不断融合和发展，具体 技术的应用围也会动态变化。WWANWMANWLANWPAN无线基站（信源）无线广域网无线城域网无线局域网无线个域网发送/接收电昭信号覆盖半径由近及远蜂窝通讯技术2G/3G/4GGPRSEDGELTEWiMaxWibro （国）802.16WIFIWAPI802.11BluetoothUWBZigbeeRFIDNFCIrDAf L J1中、长距离无线通信，卫星通信和长波、短距离无线通信,NFC则被视为非接触超短波则能实现超长距离无线通信短距离无线通信扌 X -H-短距离无线通信技

2、术对比WIFIIrDAZigbeeBluetoothUWBNFCRFID通信模式点对点网状单点对多点点对点通信距离0100m01m10m75m010m010m020cm050m传输速度54Mbps1Mbps10K250Kbps1Mbps53.3480M424Kbps安全性低低中高高极高高频段2.4GHz2.4GHz868MHZ欧洲915MHz美国2.4GHz3.110.6G13.56MHz多频段国际标准802.11b802.11g无802.15.4802.15.1x无ECMA340ECMA352成本高低极低低高低低1.1.1 WLAN WIFI是WLAN的主流技术标准，应用中常把WIFI与WL

3、AN等价，其实这并不严谨，例如, 中国对WLAN强制执行自有知识产权的WAPI标准。 WLAN应用的标准协议是802.11,这是一个庞大的协议家族。802.11是WLAN原始标准，WIFI应用802.11b标准，可向11n升级。有兴趣的可以比较执行不同标准WIFI设备的兼容问题。802.11 n和802.11ac是未来最有应用潜力的协议标准。 802.11, 1997 年，原始标准（2Mbit/s，播在 2.4GHz）。 802.11a, 1999 年，物理层补充（54Mbit/s，播在 5GHz）。 802.11b，1999 年，物理层补充（11Mbit/s 播在 2.4GHz）o WIFI

4、 标准 802.11g，2003 年，物理层补充（54Mbit/s，播在 2.4GHz）。 802.11i，2004 年，无线网络的安全方面的补充。 802.11n，更高传输速率的改善，基础速率提升到72.2Mbit/s，可以使用双倍带宽40MHz， 此时速率提升到150Mbit/So 802.11k，该协议规规定了无线局域网络频谱测量规。该规的制订体现了无线局域网络对 频谱资源智能化使用的需求。 802.11p，这个通信协定主要用在车用电子的无线通信上。 802.11ac，802.11 n的潜在继承者，更高传输速率的改善，当使用多基站时将无线速率提高 到至少1Gbps，将单信道速率提高到至少

5、500MbpSo1.1.2 Zigbee仿生学思想Zigbee 词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳ZigZag形舞蹈和扇动翅膀来告知同 伴，达到交换信息的目的。借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程 无线网络通信技术。Zigbee实现在数百上干个微小的网络节点（Zigbee网络模块）之间互相协调通信，以接 力的方式通过无线电波从个节点传到另个节点，最后接入计算设备或由其它热点如 WiMax、WIFI 等中继。 Zigbee Vs Bluetooth Vs RFID用途：Zigbee和蓝牙更多用于数据传输，RFID更多用于标识组网：Zigbee组网自由限制小最多可组成6500

6、0个节点的大网，蓝牙最多与相邻8个设 备组网速率：Zigbee是低速，蓝牙是高速（技术在不断融合和发展，低速率是相对的）功耗：Zigbee低功耗，两节干电池常能支持模块应用半年之久，蓝牙高耗能激活：Zigbee的响应速度较快，从睡眠转人工作状态只需15ms,节点连接进人网络只 需30ms，进一步节省了电能。蓝牙需要310s、WiFi需要3sA Zigbee 应用 Zigbee 广泛用来构建自组网、无线传感网，当前超火的技术。传感网设备通常由网络模块+传感模块+电池构成，网络模块具有自动识别和配置、动态拓 扑和路由，传感模块负责采集环境信息。 Zigbee联盟预言未来每个家庭将拥有5015 0个

7、Zigbee器件，应用领域包括：家庭和楼宇 网络的空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电 器的远程控制等。A 案例X智能交通道路安全报警：高速路上的车辆速度都非常快，一旦前方道路发生意外（车辆抛锚、碰撞； 道路塌陷等），前方的车辆（或故障车辆自动）发岀道路安全报警信息，及时通知后面的 车辆，以避免造成（更大的）事故。交通拥塞信息通知和实时路况感知：在城市道路路况实时采集的基础上，通过路口网络设 施将信息及时传递给车辆，并且在车辆之间分发共享。协作式的车辆碰撞避免：每个车辆感知周围的车辆的位置、速度、是否踩刹车等信息，通 过智能装置分析，及时感知危险状况并提醒驾

8、驶员，从而避免驾驶员判断不足造成的车祸。 这在驾驶员视线受限的情况下非常有用。无信号灯路口的车辆防碰撞系统：无信号灯的路口由于车流量小，司机经常因为麻痹大意 而造成车祸。可以在路口设置车辆传感器和智能防碰撞检测器，在两个交叉方向岀现车辆 时，通过特殊信号及时提醒司机避险。自适应巡航控制：高级轿车的自适应巡航控制依赖于自组网的支持；而自适应巡航控制又 为“巡航车队”（多个速度一致的车排成一个队伍，车与车之间距离比较短，可以提高高 速道路的吞吐率）的运行提供了可能。信息服务：包括道路信息服务、天气信息服务、加油站位置价格信息、餐馆位置信息Internet 及交互式信息服务等。其它如一些传统的服务方

9、式，比如交通诱导或停车诱导，采用自组 网作为补充，对驾驶员会更加方便。X无线抄表用带自组网模块的智能电表替代传统电表，居民楼中的智能电表构成自组网，自动将电表 计数传至小区物业管理平台，取代传统人工阅读抄表记录的消耗。X森林防火冬季干燥容易燃烧森林大火，如何在广袤的林区第一时间捕获燃火信息对扑救至关重要。 通过飞播大量传感网模块，实时动态采集林区湿度、温度、风力、火焰等并由各个结点自 组织建网将信息传回中继站点或控制中心。X战场物化采集向难以获得情报的战地空投大量传感网模块，采集战场物理（声音、震动、地形等）、化 学（爆炸物残留气体、化学武器、信息，供作战分析和决策。未来战争会更多将传感网 获

10、取的战场信息与单兵作战平台集成，成为战场数据链的重要组成部分。X无线监控电影机械师中杰森斯坦森监视对象总是随手在隐蔽处粘一个摄像头，这个小东西肯 定包含一个自组网模块，杰森找个僻静角落监控就好了。1.1.3 WMAN WiMax是无线城域网WMAN的典型应用技术，从其传输速率上看也属于4G无线通信技术。 作为线缆和xDSL的无线扩展技术，是为解决宽带接人最后一公里的问题而设计的。通 常也将WiMAX称为无线DSL。其在“最后一公里”接人市场的主要竞争对手是XDSL。 WiMax理想的市场定位应该是高速数据在固定、便携和低速移动中的应用。从其技术特性分析, WiMax是更适合固网运营商建设城域网

11、的无线接人选择，如某些偏僻 的乡村要接人通信干网时，固网运营商在线路铺设上有较高成本，而移动运营商则要负担较高基站建设成本，回报却是相对较少的用户需求，选择成本适中的WiMax技术过度无 疑更具竞争力。1.1.4 RFIDRFID组成和特点标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标 识目标对象。Tag之间是不能通信的，NFC芯片之间可以通信。阅读器（Reader）:读取（也可写人）标签信息的设备，可设计为手持或固定读写器。RFID 系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等条形码无 法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况

12、下不到100毫秒。 案例：射频识别应用很火，电子通行证（比如公园或足球赛套票），一卡通、门禁系统、行包裹 分拣、物流管理（和二维码有重叠有区别），养殖业动物历史信息，病人档案。在仓储运输管理方面采用RFID 技术，只需要在货物的外包装上的安装电子标签，在运输 检查站或中转设置阅读器，就可以实现资产的可视化管理。在运输过程中，阅读器将电子 标签的信息通过卫星或线传输到运输部门的数据库，电子标签每通过一个检查站，数据库 的数据就得到更新，当电子标签到达终点时，数据库关闭。与此同时，货主可以根据权限， 访问在途可视化网页，了解货物的具体位置，这对提高物流企业的服务水平有着重要意义。 RFID有助于解

13、决零售业两个最大的难题：商品断货（因为盘库的耗时）和损耗（因盗窃 和供应链被搅乱而损失的产品），而现在单是盗窃一项，沃尔玛一年的损失就差不多有20 亿美元，如果一家合法企业的营业额能达到这个数字，就可以在美国1000家最大企业的 排行榜中名列700位左右。注：Tag成本制约RFID在零售和物流业应用的细度，标签打 在一管牙膏上和打在一件牙膏上的成本差异。铁路车辆调度，车皮车号自动识别，传统的人工识别和刷漆视频图像识别有各种缺陷，通 过RFID识别实现了统计的实时化、自动化，提高作业效率和资源利用率，降低管理成本。115近场通讯NFCNFC Vs RFID Vs 蓝牙NFC 芯片具有相互通信功能

14、，并具有计算能力，还可含有加密逻辑电路或加密/解密模 块。NFC通常用于私密领域的超短距离非接触式通信。RFID通常仅用于标识。NFC传输速度不如蓝牙，不能满足需要较高带宽的应用需求。应用案例：近来智能手机广泛应用NFC作为电子支付、手机钱包技术。如，利用预置NFC芯片的智 能手机可以实现购买景区门票的电子支付，支付的同时亦可下载景区的导游图、景点海报 等信息。置N FC芯片的诺基亚6131i预下载了一项可以在市政交通系统使用的交通卡，使 用该手机，用户只需开设一个预付费账户就可以购买车票和在某些商场购物。由于N FC技术的安全等级极高，在安全要求高的场所和私密领域，通过NFC技术制作门 禁卡

15、、智能钥匙。1.1.6 二维条码本质上是一种信息编码和表示技术，必须以采集设备主动采集和识别二维条码所含的信 息。应用覆盖一维条码的应用领域，仓储运输、快递、批发零售。由于二维条码信息量更大, 也被用来作为身份识别（车票、）。支付宝有个基于二维条码的转账和红包派发应用，可以由用户制作二维条码将账户和转账 金额等信息封装在二维码中，通过短信、收到二维条码的其他用户读取条码信息后即可实 现资金转账。1.1.7 红外通信小型移动设备短距低速数据交换，手机、PDA、遥控器，由于红外的直射特性，连接受工 作距离、工作角度（视角）等限制。蓝牙通信无角度限制，通信距离也较红外更远，但蓝牙技术应用成本较高。1.1.8 无绳俗称子母机，母机相当于子机的接人网关，子机可移动使用，受限于信号强度，只能在距 母