物聯(lián)網(wǎng)中的幾種短距離無(wú)線傳輸技術(shù)

1、短距離無(wú)線通信場(chǎng)指的是100m以內(nèi)的通信，主要技術(shù)包括 肌fi、紫蜂 (Zigbee)、藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)、超寬帶技術(shù)(Ultra-wideband , UWB)、射頻識(shí) 別技術(shù)(Radio Frequency IDentification , RFID)以及近場(chǎng)通信(Near Field Communication, NFC)等類型。低 功耗、微型化是用戶對(duì)當(dāng)前無(wú)線通信產(chǎn)品尤其 是便攜產(chǎn)品的強(qiáng)烈要求，作為無(wú)線通信技術(shù)重要分支的短距離無(wú)線通信技術(shù)正 逐步引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注。各國(guó)也相應(yīng)地制定短距離通信 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，特別是 RFID和NFC在物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)支付和手機(jī)識(shí)別方面的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，例

2、如主要的 RFID相關(guān)規(guī)范有歐美的EPC規(guī)范、日本的UID(Ubiquitous ID)規(guī)范和ISO 18000系列標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)政府也高度重視短距離通信的發(fā)展，制定了一系列的政 策來(lái)扶持短距離通信產(chǎn)業(yè)。例如科技部、工信部聯(lián)合14部委制訂的中國(guó)RFID 發(fā)展策略白皮書等。此外，包括諾基亞、英特爾、IBM、東芝、華為、中興和 聯(lián)想等眾多企業(yè)也積極參與到短距離無(wú)線通信中各技術(shù)的研究中。1、Wi-Fi 技術(shù)Wi-Fi (Wireless Fidelity,無(wú)線高保真)是一種無(wú)線通信協(xié)議(),Wi-Fi的 傳輸速率最高可達(dá)UMb/s,雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍(lán)牙技術(shù)要差一些，但在 無(wú)線電波的覆蓋范圍方面卻略

3、勝一籌，可達(dá)100 m左右。Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無(wú)線擴(kuò)展，理論上只要用戶位于一個(gè)接入點(diǎn)四周的一 定區(qū)域內(nèi)，就能以最高約llMb/s的速率接入互聯(lián)網(wǎng)。實(shí)際上，如果有多個(gè)用戶 同時(shí)通過(guò)一個(gè)點(diǎn)接入，帶寬將被多個(gè)用戶分享，Wi-Fi的連接速度會(huì)降低到只有 兒百kb/s,另外，Wi-Fi的信號(hào)一般不受墻壁阻隔的影響，但在建筑物內(nèi)的有效 傳輸距離要小于戶外。最初的規(guī)范是在1997年提出的，稱為，主要目的是提供WLAN接入，也是目 前WLAN的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它的工作頻率是，與無(wú)繩電話、藍(lán)牙等許多不需頻率 使用許可證的無(wú)線設(shè)備共享同一頻段。隨著Wi-Fi協(xié)議新版本如和的先后推出， Wi-Fi的應(yīng)用將越來(lái)越

4、廣泛。速度更快的使用與相同的正交頻分多路復(fù)用調(diào)制技 術(shù)，它也工作在頻段，速率達(dá)54Mb/so根據(jù)最新的發(fā)展趨勢(shì)判斷，將有可能被 大多數(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品制造商選擇作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。微軟推出的桌面操作系統(tǒng) Windows XP和嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE,都包含了對(duì)Wi-Fi的支持。2、UWB技術(shù)超寬帶技術(shù)UWB (Ultra Wideband)是一種無(wú)線載波通信技術(shù)，它不采用正 弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圉很 寬。UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號(hào)，美國(guó)FCC對(duì)UWB的規(guī)定為：在頻段中 占用500MHz以上的帶寬。山于CWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收

5、機(jī)實(shí)現(xiàn) 高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圉內(nèi)采用低功率 脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會(huì)對(duì)常規(guī)窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜 資源?；赨WB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)有著廣泛的用途。UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，對(duì)信道衰落不敏感， 低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場(chǎng)所的高速無(wú)線接 入，非常適于建立一個(gè)高效的無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）或無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）。3、ZigBee 技術(shù)ZigBee主要應(yīng)用在短距離并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。 ZigBee 聯(lián)盟成立于 2001 年 8 月。2002 年下半年，Invens

6、yssMitsubishisMotorola 以及Philips半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布加盟ZigBee聯(lián)盟，以研發(fā)名為 ZigBee的下一代無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)ZigBee物理和 媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE工作組。ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。忖前，標(biāo)準(zhǔn)制訂工作已完成。ZigBee 協(xié)議比藍(lán)牙、高速率個(gè)人區(qū)域網(wǎng)或無(wú)線局域網(wǎng)更簡(jiǎn)單實(shí)用。ZigBee可以說(shuō)是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用GHz波段，釆用跳頻技術(shù)。與藍(lán) 牙相比.ZigBee更簡(jiǎn)單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。它的基本速率是250kb/s, 當(dāng)降低到28kb/s時(shí)，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m,并獲得更高的可

7、靠性。另外，它 可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，可以比藍(lán)牙更好地支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動(dòng) 化應(yīng)用。ZigBee技術(shù)特點(diǎn)主要包括以下兒個(gè)部分：（1）數(shù)據(jù)傳輸速率低。只有10kb/s250kb/s,專注于低速率傳輸應(yīng)用。（2）功耗低。在待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月以上，這 也是ZigBee的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。（3）成本低。因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成 本；積極投入ZigBee開(kāi)發(fā)的Motorola以及Philips,均已推出應(yīng)用芯片。據(jù) Philips佔(zhàn)訃，應(yīng)用于主機(jī)端的芯片成本和其它終端產(chǎn)品的成本比藍(lán)牙更具價(jià)格 競(jìng)爭(zhēng)力。（4）網(wǎng)絡(luò)容量大。每個(gè)ZigBee網(wǎng)

8、絡(luò)最多可以支持255個(gè)設(shè)備，也就是說(shuō)每 個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254臺(tái)設(shè)備相連接。（5）有效范圍小。有效覆蓋范圍1075m之間，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的 大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。（6）工作頻段靈活。使用的頻段分別為、868MHz （歐洲）及915MHz （美國(guó)）, 均為免執(zhí)照頻段。4、NFC技術(shù)NFC （Near Field Communication,近距離無(wú)線傳輸）是由 Ph訂ips、NOKIA 和Sony主推的一種類似于RFID （非接觸式射頻識(shí)別）的短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （由免接觸式射頻識(shí)別（RFID）演變而來(lái)）。和RFID不同，NFC

9、采用了雙向的識(shí) 別和連接，在20cm距離內(nèi)工作于頻率范圍。NFC最初僅僅是遙控識(shí)別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無(wú)線連接技 術(shù)。它能快速自動(dòng)地建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備提供一 個(gè)“虛擬連接”，使電子設(shè)備可以在短距離范圍進(jìn)行通訊。NFC的短距離交互大 大簡(jiǎn)化了整個(gè)認(rèn)證識(shí)別過(guò)程，使電子設(shè)備間互相訪問(wèn)更直接、更安全和更清楚。NFC通過(guò)在單一設(shè)備上組合所有的身份識(shí)別應(yīng)用和服務(wù)，幫助解決記憶多個(gè) 密碼的麻煩，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。有了、FC,多個(gè)設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)、 PDA、機(jī)頂盒、電腦、手機(jī)等之間的無(wú)線互連，彼此交換數(shù)據(jù)或服務(wù)都將有可能 實(shí)現(xiàn)。此外NFC還可以將其它類型無(wú)線

10、通訊（如Wi-Fi和藍(lán)牙）“加速”，實(shí)現(xiàn)更快 和更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)電子設(shè)備都有自己的專用應(yīng)用菜單，而NFC可以創(chuàng) 建快速安全的連接，并且無(wú)需在眾多接口的菜單中進(jìn)行選擇。與知名的藍(lán)牙等短 距離無(wú)線通訊標(biāo)準(zhǔn)不同的是，NFC的作用距離進(jìn)一步縮短且不像藍(lán)牙那樣需要有 對(duì)應(yīng)的加密設(shè)備。同樣，構(gòu)建Wi-Fi家族無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需要多臺(tái)具有無(wú)線網(wǎng)卡的電腦、打印機(jī)和其 它設(shè)備。除此之外，還得有一定技術(shù)的專業(yè)人員才能勝任這一工作。而FC被置 入接入點(diǎn)之后，只要將其中兩個(gè)靠近就可以實(shí)現(xiàn)交流，比配置Wi-Fi連結(jié)容易得 多?？赡艿膽?yīng)用前景1 Wi-Fi的應(yīng)用WLAN未來(lái)最具潛力的應(yīng)用將主要在SOHO、家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及

11、不便安裝電纜 的建筑物或場(chǎng)所。Wi-Fi技術(shù)可將Wi-Fi與基于XML或Java的Web服務(wù)融合起 來(lái)，可以大幅度減少企業(yè)的成本。例如企業(yè)選擇在每一層樓或每一個(gè)部門配備的 接入點(diǎn)，而不是采用電纜線把整幢建筑物連接起來(lái)，這樣一來(lái)，可以節(jié)省大量鋪 設(shè)電纜所需花費(fèi)的資金。目前這一技術(shù)的用戶主要來(lái)自機(jī)場(chǎng)、酒丿占、商場(chǎng)等公共 熱點(diǎn)場(chǎng)所。2、UWB的應(yīng)用UWB 一上要應(yīng)用在小范圍、同分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖 像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對(duì)速率要求非常高（大于100 Mb/s） 的局域網(wǎng)（LAN）或個(gè)域網(wǎng)（PAN）。UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費(fèi)娛樂(lè)方面的無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)（WPAN

12、）?，F(xiàn) 有的無(wú)線通信方式，和藍(lán)牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù)；54 Mb/s速率的 標(biāo)準(zhǔn)可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費(fèi)用昂貴。而UWB有可能在10 m范圍內(nèi)，支持高達(dá) 110 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)地完成視頻 數(shù)據(jù)處理。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點(diǎn)使得UWB較適合家庭無(wú)線消 費(fèi)市場(chǎng)的需求：CWB尤其適合近距離內(nèi)高速傳送大量多媒體數(shù)據(jù)以及可以穿透障 礙物的突出優(yōu)點(diǎn)，讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無(wú)線通信技術(shù)，應(yīng) 用于諸如將視頻信號(hào)從機(jī)頂盒無(wú)線傳送到數(shù)字電視等家庭場(chǎng)合。當(dāng)然，UWB未來(lái) 的前途還要取決于各種無(wú)線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶使用習(xí)慣和

13、市場(chǎng)成熟度 等多方面的因素。3、ZigBee技術(shù)的應(yīng)用根據(jù)ZigBee聯(lián)盟II詢的設(shè)想，ZigBee將會(huì)在安防監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、 家庭監(jiān)控、身份識(shí)別系統(tǒng)和樓宇智能控制系統(tǒng)等領(lǐng)域拓展應(yīng)用。力外，ZigBee 的LJ標(biāo)市場(chǎng)主要還有PC外設(shè)（鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿）、消費(fèi)類電子設(shè)備（TV、 VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置）、家庭內(nèi)智能控制（照明、煤氣計(jì)量 控制及報(bào)警等）、玩具（電子寵物）、醫(yī)護(hù)（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、 傳感器和自動(dòng)控制設(shè)備）等非常廣闊的領(lǐng)域。4、NFC技術(shù)的應(yīng)用NFC有三種應(yīng)用類型：（1）設(shè)備連接。除了無(wú)線局域網(wǎng)，NFC也可以簡(jiǎn)化藍(lán)牙連接。比如，手提 電腦用戶如果想在機(jī)場(chǎng)上網(wǎng)，他只需要走近一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)。（2）實(shí)時(shí)預(yù)定。比如，海報(bào)或展覽信息背后貼有特定芯片，利用含NFC 協(xié)議的手機(jī)或PDA,便能取得詳細(xì)信息，或是立即聯(lián)機(jī)使用信用卡進(jìn)行門票