短距离无线通信技术

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。WWAN无线广域网WMAN无线城域网WLAN无线局域网WPAN无线个域网无线基站（信源）发送/接收蜂窝通讯技术2G/3G/4GGPRSEDGELTEWiMaxWibro（国）802.16WIFIWAPI802.11BluetoothUWBZigbeeRFIDNFCIrDA中、长距离无线通信，卫星通信和长波、短波则能实现超长距离无线通信短距离无线通信，NFC则被视为非接触超短距离无线通信短距离无线通信技术对比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802.15.48

2、02.15.1x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WLAN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11g、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。802.11n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）。 WIFI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

3、速率提升到150Mbit/s。 = 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，802.11n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500Mbps。1.1.2 Zigbee 仿生学思想Zigbee一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实现在数百上千个微小的网络节点（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一个节点传到另一个节点，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65000个节点的大网，蓝牙最多与相邻8个设备组网速率：Zig

4、bee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，从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。蓝牙需要310s、WiFi 需要3s。 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50150个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。 案例 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）发出道路安全报警信息，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，

5、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，在两个交叉方向出现车辆时，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。 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。 森林防火= 冬季干燥容易燃烧森林

6、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。 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。 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，是为解决宽带接入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”接入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的无线接入选择，如某些偏僻的乡村要接入通信干网时

7、，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（也可写入）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，

8、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。1.1.5 近场通讯NFCNFC Vs RFID Vs 蓝牙NFC芯片具有相互通信功能，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

9、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NFC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NFC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、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入网关，子机可移动使用，受限于信号强度，只能在距母机有限的围使用。= 回忆小灵通的工作方式，小灵通是接入到基站再并入固网。1.1.9 无线个域网WPAN 蓝牙= 近距离、低成本，设计用来连接不同设备，实现有线连接无

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