短距離無線通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景

王凱 周宏哲

【關(guān)鍵詞】短距離通信;WIFI;藍(lán)牙;ZigBee

一、引言

隨著通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，伴隨著個(gè)人通信設(shè)備的普及，人們對(duì)短距離通信服務(wù)提出了更多更高的要求。毋庸置疑，短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展，為人們提供了更加豐富的無線通信服務(wù)，大大提高了人們的生活質(zhì)量和生活水平。如在辦公室、商場(chǎng)、停車場(chǎng)等室內(nèi)場(chǎng)所發(fā)揮極大作用的Wi-Fi技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)等，以下我們將對(duì)短距離無線通信技術(shù)現(xiàn)狀作以概述，根據(jù)其技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域去探索短距離無線通信技術(shù)更加強(qiáng)勁的發(fā)展點(diǎn)。

二、短距離無線通信

短距離無線通信一般指100m以內(nèi)的通信，根據(jù)速度，可以分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類[1]。

（一）Wi-Fi技術(shù)

WIFI技術(shù)顧名思義就是借助無線技術(shù)取代有線的通信方式，借此解決有線方式不易實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)類設(shè)備的移動(dòng)性，使其應(yīng)用擺脫空間的限制。自1997年Wi-Fi聯(lián)盟發(fā)布的第一版標(biāo)準(zhǔn)至今，Wi-Fi已經(jīng)發(fā)展了6代。Wi-Fi聯(lián)盟在2018年10月正式確立了802.11ax標(biāo)準(zhǔn)，并將其命名為“WiFi6”。與第一版本W(wǎng)i-Fi標(biāo)準(zhǔn)相比，當(dāng)年僅僅是解決從有到無的問題，而今“WiFi 6”采用了多用戶多入多出（MUMIMO）和正交頻分多址（OFDMA）等技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)速度和容量更大化。從總體上看，“WiFi 6”具備了更快的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和更好的多設(shè)備連接功能。

Wi-Fi技術(shù)特點(diǎn)：組網(wǎng)、傳輸、連接速度快，傳輸可靠性高，產(chǎn)品可流動(dòng)性好，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)彈性大，組網(wǎng)方式靈活。

Wi-Fi技術(shù)主要使用的場(chǎng)所是商場(chǎng)、辦公大樓、學(xué)校、企業(yè)等商務(wù)辦公區(qū)域以及個(gè)人，在其涵蓋的一定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行無線連接，使用Wi-Fi技術(shù)的原因是因?yàn)槠渚邆漭^高的數(shù)據(jù)吞吐量，支持在百米的范圍內(nèi)，構(gòu)建一個(gè)自由、高速、方便、快捷的辦公或娛樂空間。

（二）藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)是可以在小范圍內(nèi)連接多個(gè)設(shè)備，可以在各種移動(dòng)或固定的數(shù)字設(shè)備之間進(jìn)行靈敏、快捷、安全的語(yǔ)音和數(shù)字通信。藍(lán)牙技術(shù)采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（FSSS）和時(shí)分多址技術(shù)，為固定和移動(dòng)設(shè)備的通信環(huán)境建立了連接。

藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)：功率低，成本低，型號(hào)小;藍(lán)牙技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以單一地鑲嵌在一個(gè)CMOS芯片中，特別適合小型的移動(dòng)通信設(shè)備。

藍(lán)牙技術(shù)可以拓展到各種消費(fèi)電子、家電、汽車產(chǎn)品中，形成了一個(gè)巨大的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)。甚至打印機(jī)、傳真機(jī)、游戲操縱桿以及所有數(shù)碼機(jī)器都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。

（三）Zig Bee技術(shù)

Zig Bee是以IEEE802.15.4為標(biāo)準(zhǔn)的短距離無線通信技術(shù)，類似于藍(lán)牙，但主要針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，因此被用于工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、智能電網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)視等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中分別被用于感知和控制。

Zig Bee技術(shù)特點(diǎn)：（1）低速率：滿足低速率傳輸?shù)膽?yīng)用要求（2）低延遲：響應(yīng)速度快（3）低消耗：可以長(zhǎng)時(shí)間的使用，具備較高的可靠性與可維護(hù)性（4）低成本：可以大范圍、大量使用;（5）大容量：可以用于大規(guī)模傳感器陣列的控制。

ZigBee技術(shù)應(yīng)用廣泛，包括智慧城市領(lǐng)域、智能軍事領(lǐng)域、產(chǎn)品自動(dòng)化領(lǐng)域、醫(yī)療器械領(lǐng)域、智能家庭領(lǐng)域、智能型交通領(lǐng)域、傳感器陣列領(lǐng)域、汽車自動(dòng)化領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域等控制自動(dòng)化領(lǐng)域。

（四）短距離無線通信技術(shù)比較

短距離無線通信技術(shù)有其各自的特點(diǎn)，具體比較如下表所示：

三、應(yīng)用前景

（一）WIFI+藍(lán)牙室內(nèi)定位

室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)以室內(nèi)定位技術(shù)為基礎(chǔ)，探索室內(nèi)目標(biāo)，并引導(dǎo)用戶達(dá)到目標(biāo)。無論是WIFI定位還是藍(lán)牙定位，單一的定位技術(shù)都不能滿足定位精度的需要，各種技術(shù)融合定位或組合定位是室內(nèi)定位的發(fā)展趨勢(shì)之一。目前，室內(nèi)導(dǎo)航存在的問題是WIFI技術(shù)確定位置的精度較低，其次是指紋整合計(jì)算法的數(shù)據(jù)量大。而藍(lán)牙定位容易受到多直徑效應(yīng)的影響和同頻信號(hào)的干擾，同樣也存在著定位精度不高的問題。當(dāng)前各類產(chǎn)品同時(shí)包含藍(lán)牙和Wi-Fi技術(shù)，這也為我們提出了一種新的思路，比如首先我們利用藍(lán)牙定位確定一個(gè)大概的藍(lán)牙定位區(qū)域，其次選擇位于該區(qū)域內(nèi)的WIFI指紋參考點(diǎn)確立新的WIFI指紋庫(kù)，用新的Wi-Fi指紋庫(kù)進(jìn)行Wi-Fi定位，以此來加大室內(nèi)定位的精度。常見的應(yīng)用場(chǎng)所有商場(chǎng)內(nèi)導(dǎo)航、購(gòu)物向?qū)?、展廳自助向?qū)У萚2]。

（二）基于Zig Bee的面向物聯(lián)網(wǎng)的智慧城市

Zig Bee技術(shù)有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，在短距離無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中發(fā)揮著重要作用?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧城市是通過各種傳感器技術(shù)、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、組織或移動(dòng)組織技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及人工智能等信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃、建設(shè)、政務(wù)、交通、環(huán)境等核心功能的自動(dòng)化、智能化管理，顯著提高城市的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，為人們的生產(chǎn)生活提供更加便利、快捷、高效的服務(wù)，如智能電網(wǎng)遠(yuǎn)程抄表、智慧路燈、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，各短距離無線電通信技術(shù)的不同技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，決定了它們廣闊的發(fā)展前景，而短距離無線通信技術(shù)與其他技術(shù)的融合發(fā)展將拓寬它們的應(yīng)用領(lǐng)域。我們也相信，技術(shù)的不斷發(fā)展，勢(shì)必會(huì)讓我們的生活更加豐富多彩。