淺析BlueTeeth WiFi與WiMax無線通信技術(shù)

關(guān)希鳴

摘要：Bluetooth、Wi-Fi和WiMax三者分別代表藍(lán)牙、無線局域網(wǎng)（WLan）與無線城域網(wǎng)（WMan）的無線通信的關(guān)鍵性技術(shù)，本文從技術(shù)特點(diǎn)、傳輸范圍、傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)安全性以及移動(dòng)性方面進(jìn)行了詳細(xì)分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：Bluetooth Wi-Fi WLan WiMax WMan

1 三者初識(shí)

1.1 Bluetooth

Bluetooth（又名：藍(lán)牙），是一種支持設(shè)備短距離通信的無線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。

1.2 Wi-Fi

Wi-Fi（WirelessFidelity，無線相容性認(rèn)證）是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。Wi-Fi目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。最初主要用于企業(yè)和家庭網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)LAN的功能。

1.2 WiMax

WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互聯(lián)接入。WiMax是一項(xiàng)新興的寬帶無線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。WiMax的技術(shù)起點(diǎn)較高，采用了代表未來通信技術(shù)發(fā)展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先進(jìn)技術(shù)，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，WiMax逐步實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化。

2 三者比較

為了對(duì)Bluetooth 、Wi-Fi和WiMax技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，這里從三者的技術(shù)特點(diǎn)、傳輸范圍、傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)安全性以及移動(dòng)性方面進(jìn)行分析。

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

藍(lán)牙是一個(gè)開放性的、短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它可以用來在較短距離內(nèi)取代目前多種線纜連接方案，通過統(tǒng)一的短距離無線鏈路，在各種數(shù)字設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)靈活、安全、低成本、小功耗的話音和數(shù)據(jù)通信。藍(lán)牙作為一種短距離無線通信技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它提供低成本、低功耗、近距離的無線通信，構(gòu)成固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境中的個(gè)人網(wǎng)絡(luò)，使得近距離內(nèi)各種信息設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無縫資源共享。

Wi-Fi 原先是無線保真的縮寫，Wi-Fi 的英文全稱為wireless fidelity，在無線局域網(wǎng)的范疇是指“無線相容性認(rèn)證”，實(shí)質(zhì)上是一種商業(yè)認(rèn)證，同時(shí)也是一種無線聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。以前通過網(wǎng)線連接電腦，而現(xiàn)在則是通過無線電波來連網(wǎng)；常見的就是一個(gè)設(shè)備：無線路由器，在這個(gè)無線路由器的電波覆蓋的有效范圍內(nèi)都可以采用Wi-Fi連接方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網(wǎng)線路，則又被稱為“熱點(diǎn)”。

WiMax是一項(xiàng)新興技術(shù)，能夠在比Wi-Fi更廣闊的地域范圍內(nèi)提供“最后一公里”寬帶連接性，由此支持企業(yè)客戶享受T1類服務(wù)以及居民用戶擁有相當(dāng)于線纜/DSL的訪問能力。WiMax構(gòu)建于高級(jí)無線技術(shù)，抵消效果的干擾提供更多數(shù)據(jù)以大范圍。WiMax標(biāo)準(zhǔn)是正交頻分多訪問(OFDMA)和多個(gè)輸入/多個(gè)輸出(MIMO)智能天線技術(shù)兩種技術(shù)的結(jié)合。

2.2 傳輸范圍分析

藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無線連接為基礎(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。藍(lán)牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，ISM頻帶是對(duì)所有無線電系統(tǒng)都開放的頻帶。Bluetooth的有效傳輸距離為10米(約32英尺)。

WiFi的頻段在世界范圍內(nèi)是無需任何電信運(yùn)營(yíng)執(zhí)照的因此WLAN無線設(shè)備提供了一個(gè)世界范圍內(nèi)可以使用。Wi-Fi與藍(lán)牙一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術(shù)。Wi-Fi的覆蓋范圍則可達(dá)300英尺左右（約合90米），辦公室自不用說，就是在小一點(diǎn)的整棟大樓中也可使用。

WiMAX的設(shè)計(jì)可以在需要執(zhí)照的無線頻段，或是公網(wǎng)IEEE802.16協(xié)議棧參考模型用的無線頻段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作。只要系統(tǒng)企業(yè)擁有該無線頻段的執(zhí)照，而讓W(xué)iMAX在授權(quán)頻段運(yùn)作時(shí)，WiMAX便可以用更多頻寬、更多時(shí)段與更強(qiáng)的功率進(jìn)行發(fā)送。WiMax，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km。

2.3 傳輸速度分析

無線通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信號(hào)強(qiáng)度有很大的關(guān)系。

藍(lán)牙技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps。

Wi-Fi的傳輸速率與無線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)卡、所采用的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，理論上的最高傳輸速率：IEEE 802.11b是11M；IEEE802.11a是54M；IEEE802.11g也是54Mbps(Netgear SUPER g技術(shù)可以將速度提升到108Mbps）。

WiMax的技術(shù)優(yōu)勢(shì)大多數(shù)人都看好是傳輸速度的優(yōu)勢(shì)。WiMax最高速度每秒70mbyte，然而最新的Wi-FiMIMO理論上也有每秒108 mbyte的最高速度，而實(shí)際環(huán)境下有效穩(wěn)定速度約為45mbps。

2.4 安全性分析

從安全性的角度來說

藍(lán)牙技術(shù)提供短距離的對(duì)等通信，它在應(yīng)用層和鏈路層上都采取了保密措施以保證通信的安全性，所有藍(lán)牙設(shè)備都采用相同的認(rèn)證和加密方式。在鏈路層，使用４個(gè)參數(shù)來加強(qiáng)通信的安全性，即藍(lán)牙設(shè)備地址、認(rèn)證私鑰、加密私鑰和隨機(jī)碼RAND。藍(lán)牙設(shè)備地址是一個(gè)48位的IEEE地址，它唯一地識(shí)別藍(lán)牙設(shè)備，對(duì)所有藍(lán)牙設(shè)備都是公開的；認(rèn)證私鑰在設(shè)備初始化期間生成，其長(zhǎng)度為128比特。

Wi-Fi中更多使用的是WEP和WPA加密方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)訪問的驗(yàn)證和數(shù)據(jù)的加密。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)訪問控制保證只有授權(quán)用戶能訪問敏感數(shù)據(jù)，加密保證只有正確的接收方才能理解數(shù)據(jù)。為了使其網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸可以具有同有線網(wǎng)一樣的安全性，Wi-Fi采用的是無線加密協(xié)議，雖然采用了64位和128位加密密匙的RC4加密算法，但由于對(duì)包含密匙數(shù)據(jù)本身的信息流進(jìn)行截取并不復(fù)雜，其網(wǎng)絡(luò)還是會(huì)輕易地被攻擊。

WiMax使用的是與Wi-Fi的WPA2標(biāo)準(zhǔn)相似的認(rèn)證與加密方法。其中的微小區(qū)別在于WiMax的安全機(jī)制使用3DES或AES加密，然后再加上EAP，這種方法叫PKM—EAP．

2.5 移動(dòng)性分析

從移動(dòng)業(yè)務(wù)能力上看：

藍(lán)牙作為一種新興的短距離無線通信技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它提供低成本、低功耗、近距離的無線通信，構(gòu)成固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境中的個(gè)人網(wǎng)絡(luò)，使得近距離內(nèi)各種信息設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無縫資源共享。

Wi-Fi技術(shù)也是支持移動(dòng)的，但是不支持兩個(gè)Wi-Fi“熱點(diǎn)”之間的終端的切換。當(dāng)在兩個(gè)Wi-Fi“熱點(diǎn)”之間移動(dòng)時(shí)是一個(gè)重新接入的過程。

WiMax標(biāo)準(zhǔn)之一802.16 e提供的主要是具有一定移動(dòng)特性的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向的用戶主要是筆記本終端和802.16 e終端持有者。802.16 e接入IP核心網(wǎng)，也可以提供VoIP業(yè)務(wù)。但是從覆蓋范圍上看，802.16 e為了獲得較高的數(shù)據(jù)接入帶寬(30 Mbit／s)，必然要犧牲覆蓋和移動(dòng)性，因此802.16 e在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將主要解決熱點(diǎn)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)可以提供部分的移動(dòng)性，主要應(yīng)用會(huì)集中在游牧或低速移動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)接人。

3 結(jié)論

藍(lán)牙可以用來傳輸文件，包括圖片、音頻、動(dòng)畫、視頻、軟件等。藍(lán)牙技術(shù)可以在微網(wǎng)絡(luò)之間切換，但每次切換都必須斷開與當(dāng)前PAN的連接。Wi-Fi存取點(diǎn)是由數(shù)十米的小片面積所組成，將會(huì)主導(dǎo)私用的無照無線市場(chǎng)，如公司或家用的無線網(wǎng)絡(luò)。WiMax在整合與標(biāo)準(zhǔn)化無線微波ISP市場(chǎng)的過程中，將會(huì)有自己的發(fā)展空間，聚焦于授權(quán)頻段的無線ISP市場(chǎng)。由于WiMax連線的涵蓋面積較大，以數(shù)十公里計(jì)，所以WiMax在全球涵蓋上會(huì)占有優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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