淺析無線通訊技術(shù)中近距離通訊技術(shù)的發(fā)展

王占領(lǐng)

摘 要：無線通訊已經(jīng)逐漸成為了現(xiàn)代通訊技術(shù)的主流，尤其是近距離通訊。文章主要對(duì)日常中所使用的幾種常見的無線通訊技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要敘述，對(duì)其原理以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了敘述，綜合性的對(duì)其進(jìn)行了展望分析。

關(guān)鍵詞：無線通訊技術(shù)；近距離；發(fā)展

1 概述

現(xiàn)代通訊技術(shù)發(fā)展中，近距離無線通訊技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，而隨著技術(shù)發(fā)展的成熟度提高，無線通訊也變得越來越簡(jiǎn)單、高速、可靠。各種通訊技術(shù)開始出現(xiàn)，并各自展現(xiàn)出其應(yīng)有的作用。

1.1 UWB技術(shù)概述

UWB是目前無線通訊技術(shù)中所使用的一種先進(jìn)的近距離通訊技術(shù)，以其高速率而聞名于世，是一種無載波的通訊技術(shù)，利用了非正弦波納秒窄脈沖進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，繼而通過直接排序或者正交頻分調(diào)制將數(shù)據(jù)的脈沖信號(hào)擴(kuò)展到相應(yīng)的范圍，將極低功率信號(hào)在寬頻上進(jìn)行傳播。經(jīng)過驗(yàn)證，UWB技術(shù)能夠在超低功率譜密度下進(jìn)行超過480Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸，且極其穩(wěn)定可靠。同當(dāng)下其他較為流行的無線通訊技術(shù)相比，該技術(shù)在傳輸數(shù)據(jù)的速率上擁有極大的優(yōu)勢(shì)。據(jù)可靠數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，UWB技術(shù)能夠可靠數(shù)據(jù)傳輸。與當(dāng)前流行的近距離無線通信技術(shù)相比，UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢(shì)，最大可以提供1000Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。UWB系統(tǒng)能夠在十米以內(nèi)的范圍中傳輸大量的數(shù)據(jù)，因此在短距離無線數(shù)據(jù)通訊中更為實(shí)用。因此可以總結(jié)出，較之于窄帶技術(shù)，超寬帶技術(shù)擁有多重優(yōu)勢(shì)。首先，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^高，并且多徑差異性較為豐富，功耗低，并能夠?qū)崿F(xiàn)快捷多址。這些優(yōu)勢(shì)便是UWB技術(shù)能夠在近距離無線通訊技術(shù)中得以發(fā)展的主要因素。

1.2 藍(lán)牙技術(shù)概述

藍(lán)牙是在上世紀(jì)末由多加電子公司共同推出的開放性無線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其無線連接基礎(chǔ)便是近距離、低成本。藍(lán)牙技術(shù)主要采用了時(shí)分多址技術(shù)以及高速調(diào)頻技術(shù)，為移動(dòng)設(shè)備同固定設(shè)備之間的連接建立了一個(gè)特別的環(huán)境。大多數(shù)的藍(lán)牙定制工作主要是由藍(lán)牙小組負(fù)責(zé)，藍(lán)牙的業(yè)務(wù)是不需要申請(qǐng)的2.4Hz的ISM波段，其對(duì)干擾的抗性主要通過采用1600跳點(diǎn)/秒額定速率高速跳頻來實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙通訊技術(shù)除了應(yīng)用了跳頻外，還采用了時(shí)隙。并且藍(lán)牙應(yīng)用更傾向于攜帶便捷，因此藍(lán)牙設(shè)備體積更小、功率較小，所以其有效通訊范圍僅為10m。

1.3 紅外技術(shù)概述

目前很多平臺(tái)以及眾多的硬件都會(huì)支持另一種無線通訊技術(shù)，即紅外技術(shù)。該技術(shù)通過紅外光脈沖以及數(shù)據(jù)電脈沖之間的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)數(shù)據(jù)的目的，主要應(yīng)用在線纜連接的取代上。紅外通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一是在1993年，其數(shù)據(jù)傳輸采用的是短距離、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線以及小角度的傳輸方式，保密性較強(qiáng)且速率較高。目前FIR應(yīng)用較廣的為4M速率，VFIR速率則可以達(dá)到16M雖然已經(jīng)發(fā)布，但尚未推廣使用。

1.4 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴(kuò)展。

1.5 RFID技術(shù)

射頻識(shí)別即RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。常用的有低頻（125k～134.2K）、高頻（13.56Mhz）、超高頻，微波等技術(shù)。RFID讀寫器也分移動(dòng)式的和固定式的，目前RFID技術(shù)應(yīng)用很廣，如：圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。

2 多種無線通訊技術(shù)在競(jìng)爭(zhēng)中互補(bǔ)相容得以發(fā)展

2.1 UWB技術(shù)

從技術(shù)層面上講，發(fā)展才是學(xué)術(shù)界以及產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的問題，就目前的UWB技術(shù)，其體系還尚未得到完善，很多技術(shù)難題還尚未攻克，尚處在摸索階段。目前必須解決的問題是UWB技術(shù)如何能夠同其他通訊系統(tǒng)共存。由于UWB技術(shù)使用的頻譜很快，因此會(huì)同其他的技術(shù)頻譜有所交叉。這就帶來了外源干擾的問題，此外如何解決帶內(nèi)干擾以及4G網(wǎng)絡(luò)的共存問題都是亟待解決的難題。其中針對(duì)UWB與4G的共存研究，DAA作為UWB的防干擾技術(shù)在日本和歐洲已經(jīng)受到重視，為了保護(hù)未來4G移動(dòng)通信系統(tǒng)，一些國(guó)家提出UWB必須使用DAA的限制方案。

2.2 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)將會(huì)在Scatternet網(wǎng)絡(luò)通信、藍(lán)牙芯片的單芯片化設(shè)計(jì)、高速擴(kuò)展、增加傳輸距離的“長(zhǎng)藍(lán)牙”以及與無線局域網(wǎng)間的干擾等問題上做進(jìn)一步研究。藍(lán)牙的發(fā)展在各種無線技術(shù)中一直令人矚目，普及速度令人吃驚。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟亞太區(qū)及日本市場(chǎng)總監(jiān)何萬莊表示，手機(jī)顯然是帶動(dòng)藍(lán)牙技術(shù)增長(zhǎng)的最大“功臣”。手機(jī)市場(chǎng)增長(zhǎng)依然強(qiáng)勁，增幅可達(dá)40%，這將持續(xù)帶動(dòng)藍(lán)牙市場(chǎng)增長(zhǎng)。并且，藍(lán)牙也將在游戲設(shè)備、相機(jī)、鼠標(biāo)、鍵盤、電腦、PDA手持設(shè)備、打印機(jī)、汽車等領(lǐng)域上得到廣泛應(yīng)用。

2.3 ZigBee技術(shù)

目前已經(jīng)作為模塊解決方案用于大規(guī)模生產(chǎn)的ZigBee技術(shù)一向以低成本、低功耗和易部署的特點(diǎn)著稱。ZigBee側(cè)重應(yīng)用于對(duì)能源管理具有較高要求的領(lǐng)域，例如傳感器應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域。據(jù)預(yù)測(cè)，在數(shù)字家庭的應(yīng)用方面，ZigBee將從現(xiàn)有的家電遙控、燈光控制、門禁領(lǐng)域進(jìn)一步拓展到燈光控制、便攜設(shè)備領(lǐng)域等。隨著ZigBee模塊成本的下降，其產(chǎn)品在一兩年內(nèi)會(huì)大范圍應(yīng)用。不出幾年，一些手持式設(shè)備將會(huì)采用ZigBee芯片進(jìn)行家電控制、小額付款等領(lǐng)域。

2.4 RFID技術(shù)

另外值得一提的是被列為21世紀(jì)最有前途的重要產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用技術(shù)之一的RFID技術(shù)。它得益于多項(xiàng)技術(shù)的綜合發(fā)展，包括芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無線技術(shù)、電磁傳播技術(shù)、數(shù)據(jù)交換與編碼技術(shù)等。近年來，它的應(yīng)用范圍和深度都得到了迅速的發(fā)展，它作為接入層技術(shù)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)或公共電信網(wǎng)，將能構(gòu)造一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品、人員信息實(shí)時(shí)共享的“物聯(lián)網(wǎng)”。未來幾年內(nèi)RFID技術(shù)主要以供應(yīng)鏈的應(yīng)用為贏利的主體，從采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、生產(chǎn)、包裝、卸載、流通加工、配送、銷售到服務(wù)，這些供應(yīng)鏈上的每一環(huán)節(jié)加入RFID之后，就會(huì)變得更加順暢。

3 結(jié)束語

綜上可以看出，在目前短距離的無線通訊中，不同的技術(shù)具有不同的優(yōu)勢(shì)。UWB以其傳輸速率之高見長(zhǎng)，而藍(lán)牙則擁有QoS，在控制場(chǎng)合以及感測(cè)場(chǎng)合中ZigBee較為適用，而在電子商務(wù)、政務(wù)以及物流領(lǐng)域中RFID技術(shù)擁有更好的發(fā)展空間。而今后的社會(huì)需要的是綜合性的技術(shù)，所以上述各個(gè)技術(shù)之間的融合發(fā)展是必然的。例如，新一代的藍(lán)牙技術(shù)發(fā)布中，技術(shù)聯(lián)盟對(duì)外宣布會(huì)將超寬帶線技術(shù)融合到藍(lán)牙技術(shù)中，用以提高藍(lán)牙傳輸速度，并降低藍(lán)牙成本，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，從而突破市場(chǎng)瓶頸。此外，藍(lán)牙同UWB技術(shù)的結(jié)合，能夠使得藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)全球產(chǎn)品的直接對(duì)接，無需再帶有后來者的身份標(biāo)識(shí)。雖然該項(xiàng)技術(shù)目前尚未完善還正在開發(fā)，但其基本協(xié)議堆棧已經(jīng)初步完成。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無線通訊技術(shù)之間的融合，為各個(gè)技術(shù)的互補(bǔ)促進(jìn)提供了更好的發(fā)展前景，是一個(gè)技術(shù)新時(shí)代的開始。

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