中國(guó)無線通信技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

摘要：自從莫爾斯發(fā)明電碼以來，無線電通信技術(shù)得到了飛速發(fā)展，無線電技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來了極大的便利，使人類的通信技術(shù)發(fā)生了本質(zhì)上的變革。本文從無線電通信技術(shù)的定義入手，討論了它的發(fā)展歷程，同時(shí)分析了當(dāng)前無線電技術(shù)的特點(diǎn)，闡述了目前新興的無線通信技術(shù)Zigbee的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：Zigbee通信技術(shù)；電磁波；

1.什么是無線通信技術(shù)

無線通信（Wireless communication）是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式。在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的無線通信又通稱為移動(dòng)通信，人們把二者合稱為無線移動(dòng)通信。無線通信技術(shù)包括無線基站、無線終端應(yīng)用管理服務(wù)器三部分組成，按照傳輸距離可以分為基于 IEEE802.15 的無線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）、基于 IEEE802.11 的無線局域網(wǎng)（WLAN）、基于 IEEE802.16 的無線城域網(wǎng)（WMAN）、基于 IEEE802.20 的無線廣域網(wǎng)（WWAN）等四類。無線通信技術(shù)按照不同的要求，可以劃分為不同的類型。例如，按照移動(dòng)性可以劃分為移動(dòng)接入式和固定接入式；按照帶寬可以分為寬帶無線接入和窄帶無線接入；按照傳輸距離可以分為長(zhǎng)距離無線接入和短距離無線接入等。短距離無線通信技術(shù)有藍(lán)牙（Bluetooth），Zig Bee，射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）等。長(zhǎng)距離無線通信技術(shù)有通用分組無線業(yè)務(wù)（general packet radio system，GPRS），全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（global system for mobile communications，GSM），第三代/第四代（third generation/fourth generation，3G/4G）移動(dòng)通信等。

2.無線電通信技術(shù)的發(fā)展

20世紀(jì)90年代隨著信息革命的到來，尤其是因特網(wǎng)商用后的迅猛發(fā)展，使傳統(tǒng)的電信業(yè)受到巨大的震動(dòng)和沖擊。人們需要隨時(shí)隨地獲取信息，原來點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的固定電話通信方式已遠(yuǎn)不能滿足需求了。無線通信是指采用電磁波進(jìn)行信息傳遞的通信方式。從最初英國(guó)物理學(xué)家麥克維斯的電磁場(chǎng)理論的建立到電磁波被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，再到今天無線電通信技術(shù)的廣發(fā)應(yīng)用，已有130多年的歷史。早在1897年，馬可尼使用800KHZ中波信號(hào)進(jìn)行了從英國(guó)至北美紐芬蘭的世界上第一次橫跨大西洋的無線電報(bào)通信試驗(yàn)，開創(chuàng)了人類無線通信的新紀(jì)元。第四階段為80年代初至90年代中，為第二代數(shù)字移動(dòng)通信興起與大發(fā)展階段，并逐步向個(gè)人通信業(yè)務(wù)方向邁進(jìn)；此時(shí)出現(xiàn)各類系統(tǒng)與業(yè)務(wù)運(yùn)行，頻段擴(kuò)展至900MHZ-1.9GHZ，而且除公眾蜂窩電話通信系統(tǒng)外，無線尋呼系統(tǒng)、無繩電話系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、無中心多信道選址移動(dòng)通信系統(tǒng)等各類移動(dòng)通信手段適應(yīng)用戶市場(chǎng)需求同時(shí)興起并各顯神通。第五階段為90年代至今，隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，第三代移動(dòng)通信開始興起。從網(wǎng)絡(luò)的角度來看，接入網(wǎng)可分成有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)、光纜同軸混合接入網(wǎng)、銅線電纜、對(duì)絞線、電話（一般為銅線）接入網(wǎng)等等；無線接入技術(shù)是近些年迅速發(fā)展起來的新技術(shù)領(lǐng)域，它從概念上產(chǎn)生了一個(gè)重大的飛躍，即不需要纜線類物理傳輸媒質(zhì)而采用無線傳播手段來代替部分接入網(wǎng)甚至接入網(wǎng)的全部，從而達(dá)到降低成本、提高靈活性和擴(kuò)展傳輸距離的目的。短距離之內(nèi)的接入技術(shù)主要有藍(lán)牙（Blue tooth）、紅外線、共享無線接入?yún)f(xié)議WAP， HomeRF等系統(tǒng)。

3.ZigBee無線電通信技術(shù)的應(yīng)用

ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱（又稱紫蜂協(xié)議）來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)，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。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。因此，人們用 Zig Bee 技術(shù)來代表具有能量消耗小、體積小、傳輸速率低和成本低的無線通信技術(shù)，也就是“紫蜂”技術(shù)。 Zig Bee 聯(lián)盟是一個(gè)高速成長(zhǎng)的非盈利業(yè)界組織，成立于 2001年8 月，2002年，荷蘭飛利浦半導(dǎo)體公司、美國(guó)摩托羅拉公司、英國(guó)Invensys公司以及日本三菱電氣公司四大公司加盟 Zig Bee 聯(lián)盟，共同合作研發(fā)名為“Zigbee”的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，被譽(yù)為Zig Bee技術(shù)的里程碑。迄今為止，Zig Bee 聯(lián)盟更加龐大，囊括了國(guó)際上著名的半導(dǎo)體生產(chǎn)商、技術(shù)提供者、技術(shù)集成商和許多行業(yè)的200多家企業(yè)，國(guó)內(nèi)的華為、海爾、中興等著名企業(yè)就在其中。網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議由 Zig Bee 聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定。標(biāo)準(zhǔn)制訂工作與新世紀(jì)初期基本完成。與藍(lán)牙、高速率個(gè)人區(qū)域網(wǎng)相比，Zig Bee 協(xié)議更加簡(jiǎn)單實(shí)用。

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作者簡(jiǎn)介：

鄭建芳（1983.02- ），女，廣東韶關(guān)人，大專，廣州航海高等?？茖W(xué)院，研究方向：應(yīng)用電子技術(shù)。