短距離無線通信技術(shù)融合發(fā)展研究

孫旸，任馨宇

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京，100041）

0 引言

隨著中國互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，各種高科技產(chǎn)品已經(jīng)融入到了人類日常的生活中，并且多運(yùn)用在工作和學(xué)習(xí)領(lǐng)域，其中最主要的就是通信領(lǐng)域。隨著科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)品的發(fā)展要求越來越朝著小型化和便捷化的方向前進(jìn)，并且希望電子產(chǎn)品能和其它設(shè)備的連接，進(jìn)行短距離的信息傳輸，于是一種短距離的無線通信新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。短距離無線通信技術(shù)不受時(shí)空的限制，可以在任何地點(diǎn)下進(jìn)行通信。

1 短距離無線通信技術(shù)

短距離無線通信技術(shù)是移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展的必經(jīng)之路，現(xiàn)階段，在人們的工作和生活中，WIFI和藍(lán)牙是使用頻率最高的短距離無線通信技術(shù)。距離無線通訊技術(shù)歸根到底就是指短距離內(nèi)進(jìn)行的通信活動(dòng)，這個(gè)距離有具體的規(guī)定，那就是不超過100米。雖然通訊距離較短，但也可分為兩種無線通訊，第一種是高速通訊，指的是傳輸?shù)乃俣仍诿棵?00兆以上，且設(shè)備距離不超過十米；第二種是低速通訊，指的是傳輸速度小于每秒一兆，且設(shè)備的距離小于100米。傳統(tǒng)的通訊技術(shù)比如電視機(jī)、收音機(jī)在接受信息時(shí)，主要通過天線進(jìn)行信息的搜集和傳遞，隨著科技的發(fā)展，電器上的天線逐漸消失，這個(gè)變化的出現(xiàn)不僅節(jié)省了器材安放的空間，而且還不會(huì)受到時(shí)間和空間的限制，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行信息的傳輸?，F(xiàn)在常用的短距離無線通訊技術(shù)主要有以下這三類。

1.1 WiFi技術(shù)

隨著5G技術(shù)的問世，一種全新的WiFi技術(shù)也隨著產(chǎn)生，那就是Wi-Fi 6E，和之前的Wi-Fi6相比，它有著速度更快、使用更便捷的特點(diǎn)，在無線接入點(diǎn)上面，可以更好的管理有大量用戶和客戶端使用設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。

1.2 藍(lán)牙技術(shù)

當(dāng)使用藍(lán)牙技術(shù)時(shí)，雙方的移動(dòng)設(shè)備可以在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境之外快速傳輸圖像和文件數(shù)據(jù)。但是，藍(lán)牙無線通信技術(shù)的范圍較小，雙方的移動(dòng)設(shè)備只能在較小的范圍內(nèi)進(jìn)行無線傳輸，藍(lán)牙技術(shù)的成本和能耗較低，允許傳輸大量數(shù)據(jù)。然而，使用藍(lán)牙無線通信技術(shù)有安全缺陷。因此，技術(shù)人員必須繼續(xù)開發(fā)和升級藍(lán)牙技術(shù)，以增加藍(lán)牙無線通信技術(shù)的傳輸距離和安全性能。簡而言之，在短距離無線通信技術(shù)融合的發(fā)展階段，藍(lán)牙技術(shù)、無線局域網(wǎng)無線傳輸技術(shù)和USB技術(shù)可以結(jié)合起來，體現(xiàn)三者之間的無線通信性能。藍(lán)牙技術(shù)是除WiFi技術(shù)以外人們在工作和生活中使用最多的短距離無線通訊技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)的實(shí)質(zhì)是在沒有電纜連接的情況下，實(shí)現(xiàn)段距離內(nèi)小型電子設(shè)備的互相通信。利用藍(lán)牙技術(shù)在兩個(gè)設(shè)備間傳輸文件，可以避免文件在傳輸過程受到損害，出現(xiàn)文件丟失和病毒入侵等現(xiàn)象，具有較大的安全性和私密性，并且使用成本低廉，不會(huì)對其他資源進(jìn)行消耗，是一種十分理想的通訊技術(shù)。通過LE實(shí)現(xiàn)短距離萬物互聯(lián)后，藍(lán)牙技術(shù)也出現(xiàn)了革新，2020年1月，藍(lán)牙特別興趣小組（SIG）宣布了新的藍(lán)牙核心規(guī)范CoreSpec5.2，其中最引人注目的是下一代藍(lán)牙音頻LE Audio的頒布，CoreSpec5.2規(guī)定了對于發(fā)射功率的動(dòng)態(tài)管理，能增加發(fā)射方的數(shù)量和減少發(fā)射功率，從而做到節(jié)省功耗。

1.3 紫蜂技術(shù)

紫蜂技術(shù)具有速度慢、功耗低、消耗低和成本低的特點(diǎn)，由于它的傳輸速度較慢，所以只能進(jìn)行內(nèi)存較小文件的傳輸。其次是它的傳輸時(shí)間短，雖然它傳輸?shù)乃俣嚷?，但是并不影響傳輸?shù)恼w時(shí)間，一般30秒以內(nèi)就能將文件傳輸完成。再者它不會(huì)對電量造成過大的消耗，可以滿足長時(shí)間、多種文件傳輸?shù)男枰?。最后是制作成本較低，紫蜂技術(shù)不同于其他技術(shù)，在研發(fā)和生產(chǎn)過程中會(huì)耗費(fèi)大量的成本。因此，紫蜂技術(shù)雖然在生活中不常聽說，但是它的應(yīng)用范圍卻是十分廣泛。紫蜂技術(shù)又稱ZigBee無線通信技術(shù)。這是一種新的短程無線通信技術(shù)，其性能與超寬帶技術(shù)相當(dāng)，并且在低成本和低能耗方面具有優(yōu)勢。另外，ZigBee無線通信技術(shù)是介于藍(lán)牙傳輸技術(shù)和無線標(biāo)簽技術(shù)之間的技術(shù)。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制、遠(yuǎn)程控制等工業(yè)領(lǐng)域。紫蜂技術(shù)是一種基于標(biāo)準(zhǔn)的低能耗局域網(wǎng)協(xié)議，要求紫蜂節(jié)點(diǎn)在使用階段科學(xué)實(shí)施，構(gòu)建完整的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以確保信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和安全性。每個(gè)紫蜂技術(shù)連接設(shè)備可以有效地連接到多達(dá)254個(gè)設(shè)備，創(chuàng)建一個(gè)覆蓋范圍高達(dá)100米的255節(jié)網(wǎng)絡(luò)。在這方面，紫蜂技術(shù)可以用于公司辦公室或家庭環(huán)境。然而，這種技術(shù)的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率低，不適合高速數(shù)據(jù)傳輸需求。

1.4 超寬帶技術(shù)

應(yīng)用超寬帶技術(shù)的原理是用非常窄的脈沖來補(bǔ)充一種特殊的無線發(fā)射和接收技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用廣泛，如通信與測量、成像、嵌入式雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。同時(shí)，技術(shù)的使用是對傳統(tǒng)無線收發(fā)技術(shù)的升級，在一定程度上解決了傳統(tǒng)無線收發(fā)技術(shù)應(yīng)用中載波調(diào)制的缺點(diǎn)，進(jìn)而提出了直接向時(shí)間和空間發(fā)射傳輸?shù)募夹g(shù)，突出了超寬帶技術(shù)成本低、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、功能損耗小的優(yōu)點(diǎn)，從而保證了無線信息傳輸?shù)陌踩?。根?jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，甚寬帶通信技術(shù)通常可以使用的頻段是3.1到10.6 MHz。只要把無線通信技術(shù)的距離控制在10米半徑以內(nèi)，信號(hào)傳輸速度就會(huì)達(dá)到每秒500兆。總之，超寬帶通信技術(shù)具有低能耗、低成本、傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于日常生活中。比如KTV，酒吧里的娛樂場所。超寬帶技術(shù)和上述幾種技術(shù)相比比較特殊，主要表現(xiàn)為它完成無線接收的脈沖方式十分狹窄，徹底拋棄了普通無線用于收發(fā)信息的傳統(tǒng)技術(shù)，能沖破時(shí)空的限制直接進(jìn)行操作，解決了傳統(tǒng)無線通信技術(shù)中最主要的困難，即高速度和低成本不能并存。超寬帶技術(shù)優(yōu)點(diǎn)眾多，并且使用方便，因此它被廣泛地應(yīng)用在對技術(shù)要求較高的領(lǐng)域，如系統(tǒng)成像、車載雷達(dá)和通信測量等領(lǐng)域。

2 多種短距離無線通信技術(shù)融合發(fā)展的狀況

現(xiàn)在短距離無線通信技術(shù)已經(jīng)融入到人們生活的方方面面，并且無線通訊的速度還在不斷的加快，其中藍(lán)牙技術(shù)除了可以進(jìn)行文件和音樂傳輸，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)資料和軟件傳輸。定位技術(shù)的應(yīng)用范圍更是不用多說，特別是在都市生活中，繁雜的道路情況、復(fù)雜的車輛情況，極大的增加了人們出行的困難，在這種情況下運(yùn)用定位技術(shù)就可以進(jìn)行道路的精準(zhǔn)導(dǎo)航，方便人們的出行。因此，這些技術(shù)都將有較大的發(fā)展空間。

2.1 藍(lán)牙技術(shù)、WiFi技術(shù)和定位技術(shù)的融合

藍(lán)牙技術(shù)是出現(xiàn)時(shí)間較長的短距離無線通訊技術(shù)，發(fā)展比較成熟，隨著WiFi技術(shù)的面世，更多專家將目光投向了WiFi領(lǐng)域，因此，現(xiàn)在一些廠商在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，希望將WiFi技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的融合，通過這兩種技術(shù)的配合使產(chǎn)品擁有更高級的功能。除了要將這兩種技術(shù)融合在一起，定位技術(shù)也不能缺少，相信在不久的將來，相關(guān)產(chǎn)品一定會(huì)被發(fā)明出來，繼而被廣泛的應(yīng)用到人們的日常生活中。

2.2 根據(jù)這些無線短距離通信技術(shù)開發(fā)新的應(yīng)用

無線短距離通信技術(shù)最大的特點(diǎn)就是使間隔距離較短的兩個(gè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信息的高速傳輸速度，這就說明短距離通訊技術(shù)勢必會(huì)推動(dòng)一些新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。目前最引人注目的就是5G技術(shù)，隨著5G技術(shù)的誕生和發(fā)展，世界將成為成萬物皆可連接的狀態(tài)，除了在現(xiàn)在已有領(lǐng)域能夠運(yùn)用無線短距離通信技術(shù)，將來家用電器上也可以安裝這些技術(shù)，比如在空調(diào)和冰箱上安裝藍(lán)牙和WiFi技術(shù)，實(shí)現(xiàn)語音對家電的操控。

3 結(jié)語

雖然WiFi技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、紫蜂技術(shù)和超寬帶技術(shù)被統(tǒng)一稱為短距離無線通訊技術(shù)，但是每種技術(shù)在使用范圍和應(yīng)用模式上還是存在一些差異，并且他們也存在各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)。這就需要人們在使用時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析和判斷?？傊萍嫉母咚侔l(fā)展是為了使人們的生活變得更加美好，所以，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的速度越快、進(jìn)步的程度越大，就越有利于人類在工作和生活上獲得便利。