淺談無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與應(yīng)用

李家東　馮麗

【摘 要】隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)已經(jīng)陸續(xù)走進(jìn)人們的生活中并成為不可缺少的一部分。人們對(duì)無(wú)線通信的需求越來(lái)越大、要求越來(lái)越高。文中針對(duì)對(duì)應(yīng)用廣泛的藍(lán)牙、Zig Bee等無(wú)線協(xié)議進(jìn)行了闡述，并詳細(xì)介紹了各自的技術(shù)特點(diǎn)及其應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線通信；藍(lán)牙；ZigBee

0.引言

隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)是當(dāng)前最熱門的技術(shù)之一。各種網(wǎng)絡(luò)終端的出現(xiàn)、工業(yè)控制的自動(dòng)化和家庭的智能化等都迫切需要一種具備低成本、近距離、低功耗、組網(wǎng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的無(wú)線互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。一些大公司為開(kāi)拓市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域，也在積極研究和制定一些新的無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)今最流行的當(dāng)前流行的無(wú)線技術(shù)有Bluetooth（藍(lán)牙）、CDMA2000、GSM、Infrared（IR）、ISM、RFID、UMTS/3GPPw/HSDPA、UWB、WiMAX Wi-Fi和ZigBee等。

1.Bluetooth（藍(lán)牙）

信息時(shí)代最大的特點(diǎn)便是更加方便快速的信息傳播，正是基于這一點(diǎn)技術(shù)人員也在努力開(kāi)發(fā)更加出色的信息數(shù)據(jù)傳輸方式。藍(lán)牙，對(duì)于手機(jī)乃至整個(gè)IT業(yè)而言已經(jīng)不僅僅是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的技術(shù)，而是一種概念。藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化掌上電腦、筆記本電腦和移動(dòng)電話手機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線通信拓寬道路?！八{(lán)牙”技術(shù)屬于一種短距離、低成本的無(wú)線連接技術(shù)，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)拈_(kāi)放性方案。

藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品是采用低能耗無(wú)線電通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻傳輸?shù)模鋫鬏斔俾首罡邽槊棵?Mb/s，以時(shí)分方式進(jìn)行全雙工通信，通信距離為10米左右，配置功率放大器可以使通信距離進(jìn)一步增加。

藍(lán)牙產(chǎn)品采用的是跳頻技術(shù)，能夠抗信號(hào)衰落；采用快跳頻和短分組技術(shù)，能夠有效地減少同頻干擾，提高通信的安全性；采用前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，以便在遠(yuǎn)距離通信時(shí)減少隨機(jī)噪聲的干擾；采用2.4GHz的ISM （即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，以省去申請(qǐng)專用許可證的麻煩；采用FM調(diào)制方式，使設(shè)備變得更為簡(jiǎn)單可靠；“藍(lán)牙”技術(shù)產(chǎn)品一個(gè)跳頻頻率發(fā)送一個(gè)同步分組，每組一個(gè)分組占用一個(gè)時(shí)隙，也可以增至5個(gè)時(shí)隙；“藍(lán)牙”技術(shù)支持一個(gè)異步數(shù)據(jù)通道，或者3個(gè)并發(fā)的同步語(yǔ)音通道，或者一個(gè)同時(shí)傳送異步數(shù)據(jù)和同步語(yǔ)音的通道。“藍(lán)牙”的每一個(gè)話音通道支持64Kbps的同步話音，異步通道支持的最大速率為721Kbps、反向應(yīng)答速率為57.6Kbps的非對(duì)稱連接，或者432.6Kbps的對(duì)稱連接。

藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品與因特網(wǎng)Internet之間的通信，使得家庭和辦公室的設(shè)備不需要電纜也能夠?qū)崿F(xiàn)互通互聯(lián)，大大提高辦公和通信效率。

在藍(lán)牙技術(shù)的使用過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在許多缺陷。對(duì)工業(yè)，家庭自動(dòng)化控制和工業(yè)遙測(cè)遙控領(lǐng)域而言，藍(lán)牙技術(shù)顯得太復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等，而工業(yè)自動(dòng)化，對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)通信的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，而且，對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，這種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸必須是高可靠的，并能抵抗工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種電磁干擾。因此，經(jīng)過(guò)人們長(zhǎng)期努力，Zigbee協(xié)議在2003年正式問(wèn)世。另外，Zigbee使用了在它之前所研究過(guò)的面向家庭網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議Home RF Lite。

2.Zigbee主要技術(shù)特點(diǎn)

Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。這一名稱來(lái)源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說(shuō)蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)。

Zigbee是以一個(gè)個(gè)獨(dú)立的工作節(jié)點(diǎn)為依托，通過(guò)無(wú)線通信組成星狀、片狀或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，因此、每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能并非都相同。為降低成本，系統(tǒng)中大部分的節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)，從組網(wǎng)通信上，它只是其功能的一個(gè)子集，稱為精簡(jiǎn)功能設(shè)備；而另外還有一些節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)與所控制的子節(jié)點(diǎn)通信、匯集數(shù)據(jù)和發(fā)布控制，或起到通信路由的作用，稱之為全功能設(shè)備。

3.其他幾種無(wú)線通信技術(shù)

目前，市場(chǎng)上近距離無(wú)線通信技術(shù)主要有無(wú)線局域網(wǎng)WiFi、UWB和一些專用標(biāo)準(zhǔn)（如Ad-hoc網(wǎng)等）的產(chǎn)品。一些大公司為開(kāi)拓市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域，也在積極研究和制定一些新的無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

WiFi在Intel的大力支持下，借迅馳處理器迅速占領(lǐng)市場(chǎng)；采用IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)，使用2.4GHz直接序列擴(kuò)頻，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps，并可根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱把傳輸率調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps帶寬；采用最新的802.11g時(shí)，速率可達(dá)54Mbps，是目前應(yīng)用最廣的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。

借助USB在PC上的廣泛應(yīng)用，無(wú)線USB也受Intel、HP、微軟等幾家PC領(lǐng)域大公司的力推，已于近期制定了無(wú)線USB規(guī)范。使用WiMedia聯(lián)盟的MB-OFDM超寬帶MAC和PHY層，通信距離在3～10M，最高速率在480Mbps，有望短期內(nèi)在PC周邊設(shè)備的無(wú)線連接上得到大量應(yīng)用。

UWB是一種未來(lái)短距離寬帶無(wú)線傳輸技術(shù)。由于未采用通常無(wú)線收發(fā)中的載波調(diào)制技術(shù)，因此它不需要混頻、過(guò)濾和射頻/中頻轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)了低成本、低功耗和高帶寬性能。目前有兩大技術(shù)陣營(yíng)競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)期的通信距離5～10m，速率甚至可高達(dá)1Gbps，非常適合于家用消費(fèi)電子產(chǎn)品之間的大容量數(shù)據(jù)傳輸。

WiMAX是一項(xiàng)基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入城域網(wǎng)技術(shù)（BroadbandWirelessAccessMetropolitanAreaNetwork），），該標(biāo)準(zhǔn)僅僅制訂了物理層（PHY）和媒質(zhì)接入層（MAC）的規(guī)范，是針對(duì)微波頻段提出的一種新的空中接口標(biāo)準(zhǔn)。 該技術(shù)以IEEE802.16的系列寬頻無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。一如當(dāng)年對(duì)提升802.11使用率有功的Wi-Fi聯(lián)盟，WiMAX也成立了論壇，將提高大眾對(duì)寬頻潛力的認(rèn)識(shí)，并力促供應(yīng)商解決設(shè)備兼容問(wèn)題，借此加速WiMAX技術(shù)的使用率，讓W(xué)iMAX技術(shù)成為業(yè)界使用IEEE802.16系列寬頻無(wú)線設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。

4.總結(jié)

文中簡(jiǎn)要敘述了幾種無(wú)線通信技術(shù)及應(yīng)用，它們各有各的特點(diǎn)，對(duì)于一些企業(yè)來(lái)說(shuō)，如果能繞過(guò)主要的無(wú)線通信運(yùn)營(yíng)商可以節(jié)約可觀的成本，隨著短距離無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，用戶一定可以找到最合適的無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]ZigBeeoverview.http//www.ZigBee.org/documents/ZigBeeOverview4.pdf.

[2]王金龍等.認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò).機(jī)械工業(yè)出版社.

[3]李文仲.短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通信入門與實(shí)戰(zhàn).北京航天航空大學(xué)出版社.