1物聯網與近距離無線通信技術概述

物聯網與近距離無線通信技術授課人：金甌教授

董健副教授1物聯網與近距離無線通信技術概述課程安排28學時+4學時上機實驗教學目標本課程主要介紹各種短距離無線通信技術的基本原理、特點、協議以及在物聯網中的應用等。本課程理論與實驗并重，依托“物聯網工程實驗室平臺”，籍演示、操作、測試、硬件制作、軟件調試等環(huán)節(jié)，讓學生對各種短距離無線通信技術有實際的感受和直接的經驗。解決理論學習與實際應用脫節(jié)的矛盾，對于學生掌握前沿通信技術、激發(fā)學習興趣、理解理論知識、提高實踐能力以及增強就業(yè)競爭力，均起到積極作用。1物聯網與近距離無線通信技術概述課程安排考核方式⒈平時成績占30%：包括平時上課考核、作業(yè)和實驗；⒉期終考試占70%：閉卷（或半開卷）考試，以筆試為主。1物聯網與近距離無線通信技術概述課程安排參考教程

董健等著.物聯網與短距離無線通信技術.電子工業(yè)出版社.2012.9.1孫弋等著.短距離無線通信及組網技術.西安電子科技大學出版社,2008.3.

1物聯網與近距離無線通信技術概述第1章物聯網與近距離無線通信技術概述內容概要：1、物聯網概述2、無線與移動通信概述3、射頻與微波通信4、近距離無線通信技術概覽1物聯網與近距離無線通信技術概述物聯網（InternetofThings）的概念最早由MITAuto-ID中心Ashton教授于1999年在研究射頻識別（RFID）時首先提出。2005年國際電信聯盟（ITU）發(fā)布有關物聯網的報告，指出：無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷，從房屋到紙巾都可以通過因特網主動進行信息交換。射頻識別技術，傳感器技術，納米技術，智能嵌入式技術將達到廣泛的應用。1.1.1物聯網的概念與定義1物聯網與近距離無線通信技術概述早期認識典型的物聯網是將所有的物品通過短距離RFID等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現局域范圍內的物品“智能化識別和管理”。當代認識物聯網的基本含義就是一種虛擬數字世界和現實物理世界的融合。物聯網的目標現實世界與虛擬世界的雙向融合第一個方向是現實世界向虛擬世界的融入第二個方向是虛擬世界向現實世界的融入1.1.1物聯網的概念與定義1物聯網與近距離無線通信技術概述在“數字世界泛在化”和“物理世界智能化”的融合過程中，物聯網被賦予多個維度的內涵，具有多重含義。從領域的維度（橫向）

物聯網覆蓋了信息技術和通信技術的眾多領域，包括RFID、傳感器、互聯網、嵌入式、移動通信等。廣義上，物聯網就是以“物”的信息感知、傳輸、處理為特征，利用包括RFID、移動通信、傳感器等在內的通信技術使“物”具有通信能力，利用嵌入式、中間件編程等信息技術使“物”具有信息處理能力，形成一個物物、人人、人物都能通信的系統。1.1.1物聯網的概念與定義1物聯網與近距離無線通信技術概述從層次的維度（縱向）

第一層是感知網絡利用RFID、攝像頭、傳感器、GPS等識別物體、采集信息

第二層是傳輸網絡利用移動通信系統、互聯網等將感知層獲取的信息進行處理和傳遞

第三層是業(yè)務和應用網絡分析和處理獲取的信息，實現智能化的管理、應用和服務1.1.1物聯網的概念與定義1物聯網與近距離無線通信技術概述物聯網與傳感網物聯網與互聯網物聯網與泛在網

傳感網是物聯網的組成部分，物聯網是互聯網的延伸，泛在網是物聯網發(fā)展的愿景。1.1.1物聯網的概念與定義1物聯網與近距離無線通信技術概述1.1.2物聯網體系結構1物聯網與近距離無線通信技術概述1.1.3物聯網的發(fā)展概況1物聯網與近距離無線通信技術概述發(fā)展無所不在的網絡（U網絡），以人為本，實現所有人與人、物與物、人與物之間的連接，即所謂的4U（Ubiquitous，Universal，User-oriented，Unique）。

韓國的“U-Korea”戰(zhàn)略1.1.3物聯網的發(fā)展概況韓國信息和通信部具體推動“U-Korea”項目的建設，重點支持“無所不在的網絡”相關的技術研發(fā)及科技應用，希望通過“U-Korea”計劃的實施帶動國家信息產業(yè)的整體發(fā)展。

日本的“U-Japan”計劃1物聯網與近距離無線通信技術概述2005年2月，新加坡資訊通信發(fā)展局發(fā)布名為“下一代I-Hub”的新計劃，標志著該國正式將“U”型網絡構建納入國家戰(zhàn)略。該計劃旨在通過一個安全、高速、無所不在的網絡實現下一代的聯接。

新加坡“下一代I-Hub”計劃1.1.3物聯網的發(fā)展概況1物聯網與近距離無線通信技術概述

美國的“智慧的地球”2008年11月，IBM公司總裁彭明盛推廣“智慧的地球”（SmartPlanet）這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施，闡明其短期和長期效益。2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統后與美國工商業(yè)領袖舉行了一次“圓桌會議”，對此給予了積極的回應，認為“智慧的地球”有助于美國的“巧實力”（SmartPower）戰(zhàn)略，是繼互聯網之后國家發(fā)展的核心領域。1.1.3物聯網的發(fā)展概況1物聯網與近距離無線通信技術概述

歐盟的物聯網行動計劃2006年歐盟成了的工作組，進行RFID技術研究。2008年發(fā)布了《2020年的物聯網——未來路線》2009年歐盟制訂了《物聯網——歐洲行動計劃》。目前歐盟已將物聯網及其核心技術納入到預算高達500億歐元并開始實施的歐盟“第七個科技框架計劃（2007—2013年）”中。1.1.3物聯網的發(fā)展概況1物聯網與近距離無線通信技術概述

中國的“感知中國”2009年8月國家領導人在考察無錫高新微納傳感器工程技術中心時指出，要積極創(chuàng)造條件，在無錫建立中國的傳感網中心——“感知中國”中心。2010年3月，“加快物聯網的研發(fā)應用”第一次寫入中國政府工作報告?！秶抑虚L期科學與技術發(fā)展規(guī)劃（2006－2020年）》和“新一代寬帶移動無線通信網”重大專項中均將傳感網列入重點研究領域。1.1.3物聯網的發(fā)展概況1物聯網與近距離無線通信技術概述

我國物聯網發(fā)展現狀一是產業(yè)體系初步形成但產業(yè)化能力不高，尚未形成規(guī)?；a業(yè)優(yōu)勢；二是核心關鍵技術有待突破，在傳感器、芯片、關鍵設備制造、智能通信與控制、海量數據處理等核心技術上，與發(fā)達國家存在較大差距；三是標準比較分散、體系還不完善，在國際上面臨標識等關鍵資源和核心標準的競爭；四是物聯網應用的規(guī)模和領域比較小，沒有形成成熟的商業(yè)模式，應用成本較高；五是物聯網承載大量的國家經濟社會活動和戰(zhàn)略性資源，因而面臨巨大的安全與隱私保護挑戰(zhàn)。1.1.3物聯網的發(fā)展概況1物聯網與近距離無線通信技術概述目前物聯網還缺乏統一標準。標準化的實現將能夠整合行業(yè)應用，規(guī)范新業(yè)務的實現和測試，保證物聯網產品的互操作性和全網的互聯互通。物聯網標準體系的建設與完備，是擴大物聯網市場規(guī)模的基礎，是物聯網產業(yè)發(fā)展的關鍵。

物聯網的標準化概況1.1.3物聯網的發(fā)展概況1物聯網與近距離無線通信技術概述

國際物聯網標準制定現狀目前投入物聯網相關整體架構研究的國際組織有：（1）ETSI歐洲電信標準化協會

M2M技術委員會，研究M2M物聯網（2）ITU-T國際電信聯盟

泛在傳感網（USN）（3）ISO/IEC國際標準化組織/國際電工協會

RFID的標準化研究

1.1.3物聯網的發(fā)展概況1物聯網與近距離無線通信技術概述（1）電子標簽標準工作組成了于2005年10月（2）傳感器網絡標準工作組（WGSN）成立于2009年9月（3）成立于2003年的資源共享協同服務標準工作組（閃聯）：信息設備智能互聯與資源共享協議（4）中國通信標準化協會（CCSA）：《無線泛在網絡體系架構》、《無線傳感器網絡與電信網絡相結合的網關設備技術要求》（5）運營商。中國電信開發(fā)了開放式架構的M2M平臺，在一定程度上解決了標準化問題。

我國物聯網標準制定現狀1.1.3物聯網的發(fā)展概況1物聯網與近距離無線通信技術概述歐洲智能系統集成技術平臺組織（EPoSS）在《InternetofThingsin2020》中預測，物聯網的發(fā)展將經歷四個階段：1.1.4物聯網的前景展望2010年之前以RFID為代表的物聯網技術廣泛

應用于物流、零售和制藥等領域；

2010—2015年實現物與物之間的互聯；2020年之后實現全智能化2015—2020年進入半智能化；1物聯網與近距離無線通信技術概述物

聯

網

的

廣

泛

應

用1.1.4物聯網的前景展望1物聯網與近距離無線通信技術概述

物聯網發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)雖然物聯網具有美好的前景和重大的意義，但物聯網的大規(guī)模地應用面臨的挑戰(zhàn)，至少包括三個方面:

一是成本的挑戰(zhàn)

二是安全的挑戰(zhàn)

三是侵犯隱私的威脅1.1.4物聯網的前景展望1物聯網與近距離無線通信技術概述

無線通信系統概述1.2無線與移動通信概述

自1897年意大利科學家馬可尼首次成功利用無線電波進行傳輸以來，經過一個多世紀的時間，無線通信取得了迅速的發(fā)展，特別在飛速發(fā)展的計算機和半導體的推動下，無線通信的理論和技術不斷取得進步和突破。時至今日，由于使用的靈活性、方便性，無線通信已逐漸成為人們日常生活中不可或缺的重要通信方式之一。1物聯網與近距離無線通信技術概述

無線與移動通信的概念1.2無線與移動通信概述

無線通信（WirelessCommunication）是指利用電磁波信號可以在空間傳播的特性進行信息交換的一種通信方式，包括固定體之間的無線通信和移動通信兩大部分。由于人類社會活動具有顯著的移動性，因而移動通信在無線通信中占主導地位。所謂移動通信（MobileCommunication），就是移動體之間的通信或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人，也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態(tài)中的物體。移動通信可認為是在移動中實現的無線通信，人們常常把二者合稱為無線與移動通信。1物聯網與近距離無線通信技術概述

無線與移動通信的概念1.2無線與移動通信概述

移動通信與固定物體之間的通信比較起來，具有一系列的特點：①移動性，就是要保持物體在移動狀態(tài)中的通信，因而它必須是無線通信，或無線通信與有線通信的結合；②電磁波傳播條件復雜，因移動體可能在各種環(huán)境中運動，電磁波在傳播時會產生反射、折射、繞射、多普勒效應等現象，產生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬等效應；③噪聲和干擾嚴重，在城市環(huán)境中的汽車火花噪聲、各種工業(yè)噪聲，移動用戶之間的互調干擾、鄰道干擾、同頻干擾等；④系統和網絡結構復雜，它是一個多用戶通信系統和網絡，必須使用戶之間互不干擾，能協調一致地工作，此外，移動通信系統還應與市話網、衛(wèi)星通信網、數據網等互連，整個網絡結構更加復雜；⑤要求頻帶利用率高、設備性能好。1物聯網與近距離無線通信技術概述

無線與移動通信的概念1.2無線與移動通信概述

按用途的不同，現代無線與移動通信系統可以分為陸地公眾蜂窩移動通信系統、寬帶無線接入系統、無線局域網、無線個域網、無繩電話、集群通信、衛(wèi)星移動通信等[1,7]。其中陸地公眾蜂窩移動通信系統是移動通信中發(fā)展最快、規(guī)模最大的系統。另外，按使用的頻段，現代無線與移動通信又可分為：中長波通信（小于1MHz）、短波通信（1～30MHz）、超短波通信（30MHz～1GHz）、微波通信（1GHz到幾十吉赫）、毫米波通信（幾十吉赫）、紅外光通信、大氣激光通信等。1物聯網與近距離無線通信技術概述無線與移動通信的發(fā)展歷程1.2無線與移動通信概述

（1）現代無線與移動通信技術的發(fā)展始于20世紀20年代（2）20世紀40年代中期至60年代初期，公用移動通信業(yè)務開始問世。（3）從20世紀60年代中期到70年代中期，美國推出了改進型移動電話系統（IMTS），使用150MHz和450MHz頻段，采用大區(qū)制、中大容量，實現了無線頻道自動選擇并能夠自動接續(xù)到公司電話網。（4）20世紀70年代中期至80年代中期是移動通信蓬勃發(fā)展的時期。1978年年底，美國貝爾實驗室研制成功了采用小區(qū)制的先進移動電話系統（AMPS），建成了蜂窩狀移動通信網，大大提高了系統容量，開始了第一代陸地公眾蜂窩移動通信系統。（5）移動通信技術在20世紀90年代呈現出加快發(fā)展的趨勢。（6）從20世紀末到21世紀初，第三代移動通信系統（3G）的開發(fā)和推出，使移動通信進入一個全新的發(fā)展階段。（7）目前我國及世界上部分發(fā)達國家已經開始了面向未來的移動通信技術與系統的研究。

1物聯網與近距離無線通信技術概述1.3射頻與微波通信1.3.1射頻的概念

射頻（RadioFrequency，RF）表示可以輻射到空間的電磁波頻率，通常所指的頻率范圍為300kHz～30GHz。RF的本質是射頻電流，是一種高頻交流電的簡稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10

000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。

1物聯網與近距離無線通信技術概述1.3射頻與微波通信1.3.2頻譜的劃分

因為電磁波是在全球存在的，所以需要由國際協議來分配頻譜。頻譜的分配是指將頻率根據不同的業(yè)務加以分配，以避免頻率使用方面的混亂?，F在進行頻率分配的世界組織有國際電信聯盟（ITU）、國際無線電咨詢委員會（CCIR）和國際頻率登記局（IFRB）等，我國進行頻率分配的組織是工業(yè)和信息化部無線電管理局。1．IEEE劃分的頻譜由于應用領域的眾多，對頻譜的劃分有多種方式，而今較為通用的頻譜分段法是IEEE建立的，如下表所示。1物聯網與近距離無線通信技術概述1.3射頻與微波通信IEEE頻譜1.3.2頻譜的劃分

1物聯網與近距離無線通信技術概述1.3射頻與微波通信

微波也是經常使用的波段，微波是指頻率300MHz～3000GHz的電磁波，對應的波長為1m～0.1mm，分為分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波4個波段。目前射頻沒有一個嚴格的頻率范圍定義，廣義地說，可以向外輻射電磁信號的頻率均可稱為射頻。在射頻識別中，頻率一般選為10kHz至幾GHz。從上面的頻率劃分可以看出，目前射頻頻率與微波頻率之間沒有定義出明確的頻率分界點，微波的低頻端與射頻頻率相重合。1.3.3微波和射頻1物聯網與近距離無線通信技術概述1.3射頻與微波通信

微波通信（MicrowaveCommunication）是使用波長在0.1mm～1m（300MHz～3000GHz）之間的電磁波——微波進行的通信。微波通信不需要固體介質，當兩點間直線距離內無障礙時就可以使用微波傳送。利用微波進行通信具有容量大、質量好并可傳輸很長的距離，因此是國家通信網的一種重要通信手段，也普遍適用于各種專用通信網。我國微波通信廣泛應用L、S、C、X諸頻段，K頻段的應用尚在開發(fā)之中。由于微波的頻率極高，波長又很短，其在空中的傳播特性與光波相近，也就是直線前進，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼轉發(fā)。1.3.4微波通信1物聯網與近距離無線通信技術概述1.3射頻與微波通信

微波通信由于其頻帶寬、容量大，可以用于各種電信業(yè)務的傳送，如電話、電報、數據、傳真以及彩色電視等均可通過微波電路傳輸。微波通信具有良好的抗災性能，微波通信一般都不受水災、風災以及地震等自然災害的影響。但微波經空中傳送，易受干擾，在同一微波電路上不能使用相同頻率于同一方向，因此微波電路必須在無線電管理部門的嚴格管理之下進行建設。此外由于微波直線傳播的特性，在電波波束方向上，不能有高樓阻擋，因此城市規(guī)劃部門要考慮城市空間微波通道的規(guī)劃，使之不受高樓的阻隔而影響通信。1.3.4微波通信1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4近距離無線通信技術概覽

目前使用較廣泛的近距無線通信技術是藍牙(Bluetooth)，無線局域網802.11(Wi-Fi)和紅外數據傳輸(IrDA)。同時還有一些具有發(fā)展?jié)摿Φ慕酂o線技術標準，它們分別是：ZigBee、超寬頻(UltraWideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、無線1394和專用無線系統等。它們都有其立足的特點，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求；或著眼于功能的擴充性；或符合某些單一應用的特別要求；或建立競爭技術的差異化等。但是沒有一種技術可以完美到足以滿足所有的需求。

1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.1藍牙技術

(bluetooth)技術是近幾年出現的，廣受業(yè)界關注的近距無線連接技術。它是一種無線數據與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的短距離無線連接為基礎，可為固定的或移動的終端設備提供廉價的接入服務。藍牙技術是一種無線數據與語音通信的開放性全球規(guī)范，其實質內容是為固定設備或移動設備之間的通信環(huán)境建立通用的近距無線接口，將通信技術與計算機技術進一步結合起來，使各種設備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內實現相互通信或操作。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHzISM頻段，提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離。藍牙技術誕生于1994年，Ericsson當時決定開發(fā)一種低功耗、低成本的無線接口，以建立手機及其附件間的通信。該技術還陸續(xù)獲得PC行業(yè)業(yè)界巨頭的支持。1998年，藍牙技術協議由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等5家公司達成一致。

1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.1藍牙技術

藍牙協議的標準版本為802.15.1，由藍牙小組（SIG）負責開發(fā)。802.15.1的最初標準基于藍牙1.1實現，后者已構建到現行很多藍牙設備中。新版802.15.1a基本等同于藍牙1.2標準，具備一定的QoS特性，并完整保持后向兼容性。藍牙行業(yè)是個突飛猛進的行業(yè)，2004年到2011年，藍牙設備的綜合年增長率為40％。07年藍牙設備的出貨量達5億件，市場份額增加了71％。預計到2009，出貨量將達到２０億件。中國是世界最大的藍牙生產研發(fā)基地，全球80%的藍牙企業(yè)在中國，中國80%的藍牙企業(yè)在深圳。國內最大的藍牙方案公司深圳市吉聯通數碼科技有限公司、國內最大的藍牙電池邦凱電子有限公司、全球著名的藍牙鍵盤制造商中易騰達，國內最著名的藍牙車載創(chuàng)美佳等公司都深圳，但藍牙技術遭遇了最大的障礙是過于昂貴，這就使得許多用戶不愿意花大價錢來購買這種無線設備。因此，首要解決的就是藍牙附屬地位的問題和藍牙芯片國產化的問題。隨著藍牙芯片國產化，中國確定自己的技術標準，很快就可以解決目前中國藍牙企業(yè)“山寨化”的問題，讓所有中國藍牙企業(yè)生產合乎中國技術標準的產品。二是進入了藍牙產業(yè)鏈的上游，形成完整的產業(yè)鏈條。第三，可以借此解決目前藍牙使用上由于“配對”復雜，而妨礙用戶使用，造成市場推廣的障礙。1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.1藍牙技術

以上優(yōu)勢的形成，必將改變中國藍牙行業(yè)的現有局面，并在深圳形成以高新技術為龍頭的一體化藍牙產業(yè)基地，更好的為全中國，全世界服務。業(yè)內專家認為，藍牙的市場前景取決于藍牙價格和基于藍牙的應用是否能達到一定的規(guī)模。有了藍牙，我們可以不再為數字家庭的布線而煩惱，移動電話、計算機、數碼相機、攝像機、打印機、傳真機和掌上電腦等能隨心所欲無線連通。有了藍牙，這些設備即會實現自動同步。即使用戶的個人電腦放在手提箱內，用戶也可以通過電話收電子郵件，通過移動電話屏幕閱讀郵件標題，而不會有到處找連接線、開機、關機等待等等諸如此類的一系列煩惱。藍牙技術擁有廣闊的潛力市場。1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.2Wi-Fi技術

Wi-Fi(WirelessFidelity,無線高保真)也是一種無線通信協議，正式名稱是IEEE802.11b，與藍牙一樣，同屬于短距離無線通信技術。Wi-Fi速率最高可達11Mb/s。雖然在數據安全性方面比藍牙技術要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達100m左右。Wi-Fi是以太網的一種無線擴展，理論上只要用戶位于一個接入點四周的一定區(qū)域內，就能以最高約11Mb/s的速度接入Web。但實際上，如果有多個用戶同時通過一個點接入，帶寬被多個用戶分享，Wi-Fi的連接速度一般將只有幾百kb/s的信號不受墻壁阻隔，但在建筑物內的有效傳輸距離小于戶外。WLAN未來最具潛力的應用將主要在SOHO、家庭無線網絡以及不便安裝電纜的建筑物或場所。目前這一技術的用戶主要來自機場、酒店、商場等公共熱點場所。Wi-Fi技術可將Wi-Fi與基于XML或Java的Web服務融合起來，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部門配備802.11b的接入點，而不是采用電纜線把整幢建筑物連接起來。

1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.2Wi-Fi技術

這樣一來，可以節(jié)省大量鋪設電纜所需花費的資金。最初的IEEE802.11規(guī)范是在1997年提出的，稱為802.11b，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技術標準，它的工作頻率也是2.4GHz，與無繩電話、藍牙等許多不需頻率使用許可證的無線設備共享同一頻段。隨著Wi-Fi協議新版本如802.11a和802.11g的先后推出，Wi-Fi的應用將越來越廣泛。速度更快的802.11g使用與802.11b相同的正交頻分多路復用調制技術。它工作在2.4GHz頻段，速率達54Mb/s。根據最近國際消費電子產品的發(fā)展趨勢判斷，802.11g將有可能被大多數無線網絡產品制造商選擇作為產品標準。微軟推出的桌面操作系統WindowsXP和嵌入式操作系統WindowsCE，都包含了對Wi-Fi的支持。其中，WindowsCE同時還包含對Wi-Fi的競爭對手藍牙等其它無線通信技術的支持。由于投資802.11b的費用降低，許多廠商介入這一領域。Intel推出了集成WLAN技術的筆記本電腦芯片組，不用外接無線網卡，就可實現無線上網。1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.3ZigBee技術ZigBee主要應用在短距離范圍之內并且數據傳輸速率不高的各種電子設備之間。ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來分享新發(fā)現的食物源的位置、距離和方向等信息。ZigBee聯盟成立于2001年8月。2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半導體公司四大巨頭共同宣布加盟ZigBee聯盟，以研發(fā)名為ZigBee的下一代無線通信標準。到目前為止，該聯盟大約已有27家成員企業(yè)。所有這些公司都參加了負責開發(fā)ZigBee物理和媒體控制層技術標準的IEEE802.15.4工作組。ZigBee聯盟負責制定網絡層以上協議。目前，標準制訂工作已完成。ZigBee協議比藍牙、高速率個人區(qū)域網或802.11x無線局域網更簡單實用。ZigBee可以說是藍牙的同族兄弟，它使用2.4GHz波段，采用跳頻技術。與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s，當降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節(jié)點聯網?？梢员人{牙更好地支持游戲、消費電子、儀器和家庭自動化應用。人們期望能在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網絡、家庭監(jiān)控、安全系統和玩具等領域拓展ZigBee的應用。1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.3ZigBee技術ZigBee技術特點主要包括以下幾個部分：（1）數據傳輸速率低。只有10kb/s～250kb/s，專注于低傳輸應用。（2）功耗低。在低耗電待機模式下，兩節(jié)普通5號干電池可使用6個月以上。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優(yōu)勢。（3）成本低。因為ZigBee數據傳輸速率低，協議簡單，所以大大降低了成本;

積極投入ZigBee開發(fā)的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出芯片，飛利浦預估，應用于主機端的芯片成本和其它終端產品的成本比藍牙更具價格競爭力。（4）網絡容量大。每個ZigBee網絡最多可支持255個設備，也就是說每個ZigBee設備可以與另外254臺設備相連接。有效范圍小。1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.3ZigBee技術（5）有效覆蓋范圍10～75m之間，具體依據實際發(fā)射功率的大小和各種不同的應用模式而定，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2.4GHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國），均為免執(zhí)照頻段。

根據ZigBee聯盟目前的設想，ZigBee的目標市場主要有PC外設（鼠標、鍵盤、游戲操控桿）、消費類電子設備（TV、VCR、CD、VCD、DVD等設備上的遙控裝置）、家庭內智能控制（照明、煤氣計量控制及報警等）、玩具（電子寵物）、醫(yī)護（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動控制設備）等非常廣闊的領域。1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.4IrDA技術

紅外線數據協會IrDA（InfraredDataAssociation）成立于1993年。起初，采用IrDA標準的無線設備僅能在1m范圍內以115.2kb/s速率傳輸數據，很快發(fā)展到4Mb/s以及16Mb/s的速率。IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，是第一個實現無線個人局域網（PAN）的技術。目前它的軟硬件技術都很成熟，在小型移動設備，如PDA、手機上廣泛使用。事實上，當今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產品都支持IrDA。IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，兩個相互通信的設備之間必須對準，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術只能用于2臺（非多臺）設備之間的連接。而藍牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數據傳輸率。

1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.5UWB技術

超寬帶技術UWB（UltraWideband）是一種無線載波通信技術，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國FCC對UWB的規(guī)定為：在3.1～10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復雜度發(fā)射/接收機實現高速數據傳輸，在近年來得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內采用低功率脈沖傳送數據而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源?；赨WB技術而構建的高速率數據收發(fā)機有著廣泛的用途。UWB技術具有系統復雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點，尤其適用于室內等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個高效的無線局域網或無線個域網(WPAN)。1物聯網與近距離無線通信技術概述1.4.5UWB技術UWB主要應用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統中。除此之外，這種新技術適用于對速率要求非常高（大于100Mb/s）的LANs或PANs。UWB最具特色的應用將是視頻消費娛樂方面的無線個人局域網（PANs）。現有的無線通信方式，802.11b和藍牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數據；54Mb/s速率的802.11a標準可以處理視頻數據，但費用昂貴。而UWB有可能在10m范圍內，支持高達110Mb/s的數據傳輸率，不需要壓縮數據，可以快速、簡單、經濟地完成視頻數據處理。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點使得UWB較適合家庭無線消費市場的需求：UWB尤其適合近距離內高速傳送