幾種無(wú)線通信技術(shù)的比較

1、幾種無(wú)線通信技術(shù)的比較摘要:隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,近年來無(wú)線通信技術(shù)蓬勃發(fā)展,出現(xiàn)了各種標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn),它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)和不同的應(yīng)用場(chǎng)合,本文將目前應(yīng)用的、無(wú)線通信方式進(jìn)行了分析對(duì)比,并總結(jié)和預(yù)見了它們今后的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:Zigbee Bluetooth UWB Wi-Fi NFCSeveral Wireless Communications Technology ComparisonAbstract:As the development of electronic technology,computer technology, wireless communicatio

2、n technology have a rapid development in recent years,emerged wireless data transmission standard,they have their advantages and disadvantages,and different applications,the application of various wireless communication were analyzed and compared,and summarized and foresee their future development.一

3、幾種無(wú)線通訊技術(shù)（一）ZigBee1.簡(jiǎn)介： Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。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是一種高可靠的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾公里，并且支持無(wú)限擴(kuò)展。 ZigBee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，

4、每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無(wú)限擴(kuò)展。與移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)不同的是，ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要是為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，因而，它必須具有簡(jiǎn)單，使用方便，工作可靠，價(jià)格低的特點(diǎn)。而移動(dòng)通信網(wǎng)主要是為語(yǔ)音通信而建立，每個(gè)基站價(jià)值一般都在百萬(wàn)元人民幣以上，而每個(gè)ZigBee“基站”卻不到1000元人民幣。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以作為監(jiān)控對(duì)象，例如其所連接的傳感器直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)資料。除此之外，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（FFD）還可在自己信號(hào)覆蓋的范圍內(nèi)，和多個(gè)不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(diǎn)（RFD）無(wú)線連接

5、。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：ZigBee協(xié)定層從下到上分別為實(shí)體層（PHY）、媒體存取層（MAC）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）等。網(wǎng)絡(luò)裝置的角色可分為ZigBeeCoordinator、ZigBeeRouter、ZigBeeEndDevice等三種。 3.技術(shù)優(yōu)勢(shì)：低功耗。在低耗電待機(jī)模式下，2 節(jié)5 號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作624個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。這是ZigBee的突出優(yōu)勢(shì)。相比較，藍(lán)牙能工作數(shù)周、WiFi可工作數(shù)小時(shí)?，F(xiàn)在，TI公司和德國(guó)的Micropelt公司共同推出新能源的ZigBee節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)采用Micropelt公司的熱電發(fā)電機(jī)給TI公司的ZigBee提供電源。 低成本。通過大幅簡(jiǎn)化

6、協(xié)議（不到藍(lán)牙的1/10），降低了對(duì)通信控制器的要求，按預(yù)測(cè)分析，以8051的8位微控制器測(cè)算，全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB代碼，子功能節(jié)點(diǎn)少至4KB代碼，而且ZigBee免協(xié)議專利費(fèi)。每塊芯片的價(jià)格大約為2 美元。 低速率。ZigBee工作在20250 kbps的較低速率，分別提供250 kbps(2.4GHz）、40kbps (915 MHz）和20kbps(868 MHz) 的原始數(shù)據(jù)吞吐率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。 近距離。傳輸范圍一般介于10100 m 之間，在增加RF 發(fā)射功率后，亦可增加到13 km。這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離。如果通過路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn)

7、。 短時(shí)延。ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15 ms，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30 ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較，藍(lán)牙需要310 s、WiFi 需要3 s。 高容量。ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254 個(gè)子節(jié)點(diǎn)；同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65000 個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)。 高安全。ZigBee提供了三級(jí)安全模式，包括無(wú)安全設(shè)定、使用接入控制清單（ACL) 防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES 128) 的對(duì)稱密碼，以靈活確定其安全屬性。 免執(zhí)照頻段。采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療（ ISM

8、) 頻段，2. 4 GHz （全球） 、915 MHz（美國(guó)） 和868 MHz（歐洲）。4.性能分析：（1）數(shù)據(jù)速率比較低，在2.4GHZ的頻段只有250Kb/S，而且這只是鏈路上的速率，除掉信道競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)答和重傳等消耗，真正能被應(yīng)用所利用的速率可能不足100Kb/S，并且余下的速率可能要被鄰近多個(gè)節(jié)點(diǎn)和同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)應(yīng)用所瓜分，因此不適合做視頻之類事情。 （2.）在可靠性方面，ZigBee有很多方面進(jìn)行保證。物理層采用了擴(kuò)頻技術(shù)，能夠在一定程度上抵抗干擾，MAC應(yīng)用層（APS部分）有應(yīng)答重傳功能。MAC層的CSMA機(jī)制使節(jié)點(diǎn)發(fā)送前先監(jiān)聽信道，可以起到避開干擾的作用。當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)受到外界

9、干擾，無(wú)法正常工作時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以動(dòng)態(tài)的切換到另一個(gè)工作信道上。 （3）時(shí)延由于ZigBee采用隨機(jī)接入MAC層，且不支持時(shí)分復(fù)用的信道接入方式，因此不能很好的支持一些實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)。 （4）能耗特性 能耗特性是ZigBee的一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通常ZigBee節(jié)點(diǎn)所承載的應(yīng)用數(shù)據(jù)速率都比較低。在不需要通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)入很低功耗的休眠狀態(tài)，此時(shí)能耗可能只有正常工作狀態(tài)下的千分之一。由于一般情況下，休眠時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的大部分，有時(shí)正常工作的時(shí)間還不到百分之一，因此達(dá)到很高的節(jié)能效果。 （5）組網(wǎng)和路由性-網(wǎng)絡(luò)層特性 ZigBee大規(guī)模的組網(wǎng)能力-每個(gè)網(wǎng)絡(luò)65000個(gè)節(jié)點(diǎn) bluetooth-每個(gè)網(wǎng)絡(luò)8

10、個(gè)節(jié)點(diǎn)。 因?yàn)閆igBee底層采用了直擴(kuò)技術(shù)，如果采用非信標(biāo)模式，網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)展得很大，因?yàn)椴恍柰蕉夜?jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)和重新加入網(wǎng)絡(luò)的過程很快，一般可以做到1秒以內(nèi)，甚至更快。bluetooth通常需要3秒。在路由方面，ZigBee支持可靠性很高的網(wǎng)狀網(wǎng)的路由，所以可以布置范圍很廣的網(wǎng)絡(luò)，并支持多播和廣播特性，能夠給豐富的應(yīng)用帶來有力的支持。5.前景展望ZigBee并不是用來與藍(lán)牙或者其他已經(jīng)存在的標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)，它的目標(biāo)定位于現(xiàn)存的系統(tǒng)還不能滿足其需求的特定的市場(chǎng)，它有著廣闊的應(yīng)用前景。ZigBee聯(lián)盟預(yù)言在未來的四到五年，每個(gè)家庭將擁有50 個(gè)ZigBee 器件，最后將達(dá)到每個(gè)家庭150 個(gè)。據(jù)估計(jì)

11、，到2007 年，ZigBee市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到數(shù)億美元。其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括： （1） 家庭和樓宇網(wǎng)絡(luò)：空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制、照明的自動(dòng)控制、窗簾的自動(dòng)控制、煤氣計(jì)量控制、家用電器的遠(yuǎn)程控制等 （2） 工業(yè)控制：各種監(jiān)控器、傳感器的自動(dòng)化控制 （3） 商業(yè)：智慧型標(biāo)簽等 （4） 公共場(chǎng)所：煙霧探測(cè)器等 （5） 農(nóng)業(yè)控制：收集各種土壤信息和氣候信息 醫(yī)療：老人與行動(dòng)不便者的緊急呼叫器和醫(yī)療傳感器等【3】，（6）（2） 藍(lán)牙1.簡(jiǎn)介： 藍(lán)牙，是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無(wú)線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠

12、有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。 藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。其程序?qū)懺谝粋€(gè)9 x 9 mm的微芯片中。藍(lán)牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)速率為1Mb/

13、s。時(shí)分雙工傳輸方案被用來實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。 使用IEEE802.15協(xié)議。 ISM頻帶是對(duì)所有無(wú)線電系統(tǒng)都開放的頻帶，因此使用其中的某個(gè)頻段都會(huì)遇到不可預(yù)測(cè)的干擾源。例如某些家電、無(wú)繩電話、汽車開門器、微波爐等等，都可能是干擾。為此，藍(lán)牙特別設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和跳頻方案以確保鏈路穩(wěn)定。跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道（hop channel），在一次連接中，無(wú)線電收發(fā)器按一定的碼序列（即一定的規(guī)律，技術(shù)上叫做“偽隨機(jī)碼”，就是假的隨機(jī)碼）不斷地從一個(gè)信道跳到另一個(gè)信道，只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；跳頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的，但通過擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個(gè)窄帶

14、寬成百倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使干擾可能的影響變成很小。 與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。FEC（Forward Error Correction，前向糾錯(cuò)）的使用抑制了長(zhǎng)距離鏈路的隨機(jī)噪音。應(yīng)用了二進(jìn)制調(diào)頻（FM）技術(shù)的跳頻收發(fā)器被用來抑制干擾和防止衰落。 藍(lán)牙基帶協(xié)議是電路交換與分組交換的結(jié)合。在被保留的時(shí)隙中可以傳輸同步數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包以不同的頻率發(fā)送。一個(gè)數(shù)據(jù)包名義上占用一個(gè)時(shí)隙，但實(shí)際上可以被擴(kuò)展到占用5個(gè)時(shí)隙。藍(lán)牙可以支持異步數(shù)據(jù)信道、多達(dá)3個(gè)的同時(shí)進(jìn)行的同步話音信道，還可以用一個(gè)信道同時(shí)傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音。每個(gè)話音信道支持64

15、kb/s同步話音鏈路。異步信道可以支持一端最大速率為721kb/s而另一端速率為57.6kb/s的不對(duì)稱連接，也可以支持433.9kb/s的對(duì)稱連接。2技術(shù)優(yōu)勢(shì)：（1）全球可用Bluetooth 無(wú)線技術(shù)規(guī)格供我們?nèi)虻某蓡T公司免費(fèi)使用。許多行業(yè)的制造商都積極地在其產(chǎn)品中實(shí)施此技術(shù)，以減少使用零亂的電線，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接、流傳輸立體聲，傳輸數(shù)據(jù)或進(jìn)行語(yǔ)音通信。Bluetooth 技術(shù)在 2.4 GHz 波段運(yùn)行，該波段是一種無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證的工業(yè)、科技、醫(yī)學(xué) (ISM) 無(wú)線電波段。正因如此，使用 Bluetooth 技術(shù)不需要支付任何費(fèi)用。但您必須向手機(jī)提供商注冊(cè)使用 GSM 或 CDMA，除了設(shè)

16、備費(fèi)用外，您不需要為使用 Bluetooth 技術(shù)再支付任何費(fèi)用。 （2）設(shè)備范圍Bluetooth 技術(shù)得到了空前廣泛的應(yīng)用，集成該技術(shù)的產(chǎn)品從手機(jī)、汽車到醫(yī)療設(shè)備，使用該技術(shù)的用戶從消費(fèi)者、工業(yè)市場(chǎng)到企業(yè)等等，不一而足。低功耗，小體積以及低成本的芯片解決方案使得 Bluetooth 技術(shù)甚至可以應(yīng)用于極微小的設(shè)備中。請(qǐng)?jiān)?Bluetooth 產(chǎn)品目錄和組件產(chǎn)品列表中查看我們的成員提供的各類產(chǎn)品大全。 （3）易于使用Bluetooth 技術(shù)是一項(xiàng)即時(shí)技術(shù)，它不要求固定的基礎(chǔ)設(shè)施，且易于安裝和設(shè)置。您不需要電纜即可實(shí)現(xiàn)連接。新用戶使用亦不費(fèi)力 您只需擁有 Bluetooth 品牌產(chǎn)品，檢查可用

17、的配置文件，將其連接至使用同一配置文件的另一 Bluetooth 設(shè)備即可。后續(xù)的 PIN 碼流程就如同您在 ATM 機(jī)器上操作一樣簡(jiǎn)單。外出時(shí)，您可以隨身帶上您的個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)，甚至可以與其它網(wǎng)絡(luò)連接。 （4）全球通用的規(guī)格Bluetooth 無(wú)線技術(shù)是當(dāng)今市場(chǎng)上支持范圍最廣泛，功能最豐富且安全的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。全球范圍內(nèi)的資格認(rèn)證程序可以測(cè)試成員的產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)。自 1999 年發(fā)布 Bluetooth 規(guī)格以來，總共有超過 4000 家公司成為 Bluetooth 特別興趣小組 (SIG) 的成員。同時(shí)，市場(chǎng)上 Bluetooth 產(chǎn)品的數(shù)量也成倍的迅速增長(zhǎng)。產(chǎn)品數(shù)量已連續(xù)四年成倍增長(zhǎng)

18、，安裝的基站數(shù)量在 2005 年底也可能達(dá)到 5 億個(gè)。3.應(yīng)用（1）居家 現(xiàn)代家庭與以往的家庭有許多不同之處。在現(xiàn)代技術(shù)的幫助下，越來越多的人開始了居家辦公，生活更加隨意而高效。Bluetooth 設(shè)備不僅可以使居家辦公更加輕松，還能使家庭娛樂更加便利：用戶可以在 30 英尺以內(nèi)無(wú)線控制存儲(chǔ)在 PC 或 Apple iPod 上的音頻文件。Bluetooth 技術(shù)還可以用在適配器中，允許人們從相機(jī)、手機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)向電視發(fā)送照片 以與朋友共享。 （2） 工作 Bluetooth 技術(shù)的用途能解決辦公室環(huán)境的雜亂情況。啟用 Bluetooth 的設(shè)備能夠創(chuàng)建自己的即時(shí)網(wǎng)絡(luò)，讓用戶能夠共享演示

19、稿或其它文件，不受兼容性或電子郵件訪問的限制。Bluetooth 設(shè)備能方便地召開小組會(huì)議，通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與其它辦公室進(jìn)行對(duì)話，并將干擦白板上的構(gòu)思傳送到計(jì)算機(jī)。 （3）途中人們經(jīng)常穿梭于工作場(chǎng)所、家庭和其它目的地之間，而 Bluetooth 技術(shù)恰好為人們提供了在途中訪問重要信息或通信的個(gè)人連接能力。 具有 Bluetooth 技術(shù)的手機(jī)、PDA、膝上型計(jì)算機(jī)、耳機(jī)和汽車等能夠在旅途中實(shí)現(xiàn)免提通信，讓用戶身處熱點(diǎn)或有線寬帶連接范圍之外仍能保持 Internet 網(wǎng)絡(luò)連接，以及在 PC 和移動(dòng)設(shè)備之間同步聯(lián)系人和日歷條目以訪問重要信息。 （4）藍(lán)牙的車載多媒體系統(tǒng)運(yùn)用目前許多汽車的車載多媒體信息

20、系統(tǒng)都支持藍(lán)牙接入功能，比如凱迪拉克XTS豪華轎車上所搭載的CUE移動(dòng)互聯(lián)體驗(yàn)系統(tǒng)的藍(lán)牙接入功能，最多可支持10組藍(lán)牙配對(duì)，包括智能手機(jī)、平板電腦和多媒體播放器等。（5）娛樂Bluetooth 無(wú)線技術(shù)是唯一一種能夠真正實(shí)現(xiàn)無(wú)線娛樂的技術(shù)。將很快實(shí)現(xiàn)使用無(wú)線耳機(jī)方便地欣賞 MP3 播放器里的音樂，駕駛汽車或在公園游玩的電線。發(fā)送照片到打印機(jī)或朋友的手機(jī)也非常簡(jiǎn)單?！?】，（三）UWB1.簡(jiǎn)介： UWB(Ultra Wideband)是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。有人稱它為無(wú)線電領(lǐng)域的一次革命性進(jìn)展，認(rèn)為它將成為未來短距離無(wú)線通信的主流技術(shù)。 UWB(Ultr

21、a-Wideband)超寬帶，一開始是使用脈沖無(wú)線電技術(shù)。UWB調(diào)制采用脈沖寬度在ns級(jí)的快速上升和下降脈沖，脈沖覆蓋的頻譜從直流至GHz，不需常規(guī)窄帶調(diào)制所需的RF頻率變換，脈沖成型后可直接送至天線發(fā)射。脈沖峰峰時(shí)間間隔在10 - 100 ps級(jí)。頻譜形狀可通過甚窄持續(xù)單脈沖形狀和天線負(fù)載特征來調(diào)整。UWB信號(hào)在時(shí)間軸上是稀疏分布的，其功率譜密度相當(dāng)?shù)停琑F可同時(shí)發(fā)射多個(gè)UWB信號(hào)。UWB信號(hào)類似于基帶信號(hào)，可采用OOK，對(duì)映脈沖鍵控，脈沖振幅調(diào)制或脈位調(diào)制。UWB不同于把基帶信號(hào)變換為無(wú)線射頻 (RF) 的常規(guī)無(wú)線系統(tǒng)，可視為在RF上基帶傳播方案，在建筑物內(nèi)能以極低頻譜密度達(dá)到100 Mb

22、/s數(shù)據(jù)速率。 為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)速率，UWB應(yīng)用超短基帶豐富的GHz級(jí)頻譜，采用安全信令方法 (Intriguing Signaling Method)?；赨WB的寬廣頻譜，F(xiàn)CC在2002年宣布UWB可用于精確測(cè)距，金屬探測(cè)，新一代WLAN和無(wú)線通信。為保護(hù)GPS，導(dǎo)航和軍事通信頻段，UWB限制在3.1 - 10.6 GHz和低于41 dB發(fā)射功率。2.技術(shù)原理：UWB技術(shù)最基本的工作原理是發(fā)送和接收脈沖間隔嚴(yán)格受控的高斯單周期超短時(shí)脈沖，超短時(shí)單周期脈沖決定了信號(hào)的帶寬很寬，接收機(jī)直接用一級(jí)前端交叉相關(guān)器就把脈沖序列轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)，省去了傳統(tǒng)通信設(shè)備中的中頻級(jí)，極大地降低了設(shè)備復(fù)雜性。

23、UWB技術(shù)采用脈沖位置調(diào)制PPM單周期脈沖來攜帶信息和信道編碼，一般工作脈寬0.1-1.5ns (1納秒= 一億分之一秒)，重復(fù)周期在25-1000ns。圖1顯示了實(shí)用的單周期高斯脈沖的時(shí)域波形和頻域特性，圖中脈沖的中心頻率在2GHz。實(shí)際通信中使用一長(zhǎng)串的脈沖，圖2顯示了周期性重復(fù)的單脈沖的時(shí)域和頻域特性。頻譜中出現(xiàn)了強(qiáng)烈的能量尖峰，這是由于時(shí)域中信號(hào)重復(fù)的周期性造成了頻譜的離散化。這些尖峰將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線電設(shè)備和信號(hào)構(gòu)成干擾，而且這種十分規(guī)則的脈沖序列也沒有攜帶什么有用信息。改變時(shí)域的周期性可以減低這種尖峰，即采用脈沖位置調(diào)制PPM。 3.特點(diǎn)： 與藍(lán)牙和WLAN等帶寬相對(duì)較窄的傳統(tǒng)無(wú)線系統(tǒng)

24、不同，UWB能在寬頻上發(fā)送一系列非常窄的低功率脈沖。較寬的頻譜、較低的功率、脈沖化數(shù)據(jù)，意味著UWB引起的干擾小于傳統(tǒng)的窄帶無(wú)線解決方案，并能夠在室內(nèi)無(wú)線環(huán)境中提供與有線相媲美的性能。UWB具有以下特點(diǎn)： （1）抗干擾性能強(qiáng)。UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào)，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時(shí)將微弱的無(wú)線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時(shí)將信號(hào)能量還原出來，在解擴(kuò)過程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益。因此，與IEEE80211a、IEEE80211b和藍(lán)牙相比，在同等碼速條件下，UWB具有更強(qiáng)的抗干擾性。傳輸速率高。UWB的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbit/s到幾百M(fèi)bit/s，有望高于藍(lán)

25、牙100倍，也可以高于IEEE80211a和IEEE80211b。 （2）帶寬極寬。UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達(dá)幾個(gè)GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大，并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時(shí)工作而互不干擾。這在頻率資源日益緊張的今天，開辟了一種新的時(shí)域無(wú)線電資源。 （3）消耗電能小。通常情況下，無(wú)線通信系統(tǒng)在通信時(shí)需要連續(xù)發(fā)射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能小。 （4）保密性好。UWB保密性表現(xiàn)在兩方面。一方面是采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密

26、度極低，用傳統(tǒng)的接收機(jī)無(wú)法接收。 （5）發(fā)送功率非常小。UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通信設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)系統(tǒng)電源工作時(shí)間。而且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對(duì)人體的影響也會(huì)很小，應(yīng)用面就廣。 4.發(fā)展前景：如前所述，UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下，已經(jīng)證實(shí)能夠在戶內(nèi)提供超過480Mbps 的可靠數(shù)據(jù)傳輸。與當(dāng)前流行的短距離無(wú)線通信技術(shù)相比，UWB 具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢(shì)，最大可以提供高達(dá)1000Mbps 以上的傳輸速率。UWB技術(shù)在無(wú)線通訊方面的創(chuàng)新性、利益性已引起了全球業(yè)界的關(guān)注。與藍(lán)牙、802.11b、802.15 等無(wú)線通信相比， UW

27、B可以提供更快、更遠(yuǎn)、更寬的傳輸速率，越來越多的研究者投入到UWB 領(lǐng)域，有的單純開發(fā)UWB技術(shù)，有的開發(fā)UWB應(yīng)有，有的兼而有之。相信UWB技術(shù)， 不僅為低端用戶所喜愛，且在一些高端技術(shù)領(lǐng)域，在軍事需求和商業(yè)市場(chǎng)的推動(dòng)下，UWB 技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展和成熟起來。據(jù)聯(lián)合商業(yè)情報(bào)公司在關(guān)于UWB 的預(yù)測(cè)和潛在市場(chǎng)應(yīng)用的報(bào)告指出，2007 年全球配備UWB的電子設(shè)備和芯片的生產(chǎn)量將達(dá)到4510 萬(wàn)套，當(dāng)年的收益將達(dá)到13. 9 億美元?！?】，（3） Wi-Fi1.簡(jiǎn)介：Wi-Fi是一種能夠?qū)€(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無(wú)線方式互相連接的技術(shù)。Wi-Fi是一個(gè)無(wú)線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，

28、由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。使用IEEE 802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)就稱為Wi-Fi。Wi-Fi 原先是無(wú)線保真的縮寫，Wi-Fi di英文全稱為wireless fidelity,在無(wú)線局域網(wǎng)di范疇是指“無(wú)線相容性認(rèn)證”，實(shí)質(zhì)上是一種商業(yè)認(rèn)證，同時(shí)也是一種無(wú)線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以前通過網(wǎng)線連接電腦，而現(xiàn)在則是通過無(wú)線電波來連網(wǎng)；常見的就是一個(gè)無(wú)線路由器，在這個(gè)無(wú)線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用Wi-Fi連接方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，如果無(wú)線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網(wǎng)線路，則又被稱為“熱點(diǎn)”。

29、2.特性：（1）更寬的帶寬目前，所有11n無(wú)線收發(fā)裝置支持兩個(gè)空間數(shù)據(jù)流，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)可以使用兩個(gè)或三個(gè)天線組合，很快將會(huì)有芯片支持三、四個(gè)數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)速率可以分別達(dá)到450Mbps和600Mbps?？梢酝ㄟ^802.11s標(biāo)準(zhǔn)將這些高端節(jié)點(diǎn)連接起來，形成類似互聯(lián)網(wǎng)的具有冗余能力的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。 （2）更強(qiáng)的射頻信號(hào)11n中更多可選的性能特性將會(huì)出現(xiàn)在無(wú)線芯片中，無(wú)線客戶端和無(wú)線訪問點(diǎn)利用這些芯片可以使射頻(RF)信號(hào)更具彈性，穩(wěn)定和可靠，換句話說更象一個(gè)電線。這些性能特性包括：低密度奇偶校驗(yàn)碼，提高糾錯(cuò)能力；發(fā)射波束形成，它使用來自Wi-Fi客戶端的反饋，讓一個(gè)訪問點(diǎn)集中處理客戶端的射頻信

30、號(hào)；空間時(shí)分組編碼(STBC)，它利用多重天線提高信號(hào)可靠性。 （3）Wi-Fi功耗更低802.11n在功耗和管理方面進(jìn)行了重大創(chuàng)新，不僅能夠延長(zhǎng)Wi-Fi智能手機(jī)的電池壽命，還可以嵌入到其它設(shè)備中，如醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備，樓宇控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)定位跟蹤標(biāo)簽和消費(fèi)電子產(chǎn)品?？梢圆粩嗟乇O(jiān)測(cè)和收集數(shù)據(jù)，可基于用戶的身份和位置進(jìn)行個(gè)性化。 （4） 改進(jìn)的安全性 Wi-Fi將會(huì)使用基于身份的安全，在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中，安全策略與用戶關(guān)聯(lián)，而不是與端口關(guān)聯(lián)的，這樣的好處是用戶可以在家，辦公場(chǎng)所，酒店，分支機(jī)構(gòu)和公共場(chǎng)所移動(dòng)，安全性不會(huì)受到影響。 (5)改善移動(dòng)性在以前的標(biāo)準(zhǔn)中缺乏RF管理，因?yàn)樵L問點(diǎn)和客戶端之間，以及

31、與相鄰無(wú)線設(shè)備之間通常彼此不了解，它們只了解自己的無(wú)線電波頻率，這種局限性使得想管理RF也很困難。 例如，當(dāng)一個(gè)Wi-Fi手機(jī)進(jìn)入某個(gè)訪問點(diǎn)范圍時(shí)，它會(huì)觸發(fā)一個(gè)盲目的尋找過程，如果客戶端可以詢問它的訪問點(diǎn)“你的鄰居是誰(shuí)，哪一個(gè)是最佳連接訪問點(diǎn)?”，這樣設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)就可以更好地協(xié)作，與此同時(shí)，Wi-Fi訪問點(diǎn)可以“看”到客戶端的RF環(huán)境，確定弱信號(hào)或不足的覆蓋面，然后采取措施優(yōu)化連接。 (6)Wi-Fi個(gè)人區(qū)域目前的Wi-Fi是一個(gè)端到端的連接，未來的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，你的設(shè)備無(wú)論在哪里都可以直接連接到其它客戶端設(shè)備，例如搭載低功耗芯片的Ozmo設(shè)備讓外圍設(shè)備可以通過Wi-Fi直接連接到你的筆記本電

32、腦。同時(shí)，Wi-Fi訪問點(diǎn)通過802.11z標(biāo)準(zhǔn)也可以變成點(diǎn)到點(diǎn)連接引擎，它將為直接連接配置提供擴(kuò)展，客戶端設(shè)備從一個(gè)訪問點(diǎn)請(qǐng)求許可直接連接到另一個(gè)附近的客戶端設(shè)備，但數(shù)據(jù)不通過訪問點(diǎn)，客戶端仍然與訪問點(diǎn)連接，由訪問點(diǎn)提供全套安全和管理服務(wù)。3. 發(fā)展方向：（1） 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，覆蓋更大的范圍，從熱點(diǎn)到熱區(qū)到整個(gè)城市， （2） Wi-Fi手持終端和VoWLAN業(yè)務(wù)必然成為潛在的應(yīng)用模式。 （3） 基于IP的Wi-Fi/WiMAX的交換技術(shù)和開放的業(yè)務(wù)平臺(tái)，將使WLAN網(wǎng)絡(luò)更智能、更易管理。 （4） 基于多層次的安全策略(WEP、WPA、WPA2、AES、VPN等）提供不同等級(jí)的安全方案，將使企業(yè)、

33、個(gè)人用戶可以根據(jù)不同的性價(jià)比來選擇滿足自己需要的安全策略。【6】，（5） NFC1. 簡(jiǎn)介：近場(chǎng)通信（Near Field Communication，NFC），又稱近距離無(wú)線通信，是一種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸（在十厘米內(nèi)）交換數(shù)據(jù)。1這個(gè)技術(shù)由免接觸式射頻識(shí)別（RFID）演變而來，并向下兼容RFID，最早由Sony和Philips各自開發(fā)成功，主要用于手機(jī)等手持設(shè)備中提供M2M(Machine to Machine)的通信。由于近場(chǎng)通訊具有天然的安全性，因此，NFC技術(shù)被認(rèn)為在手機(jī)支付等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。2 NFC 芯片是具有相互通信功能，

34、并具有計(jì)算能力，在Felica標(biāo)準(zhǔn)中還含有加密邏輯電路，MIFARE的后期標(biāo)準(zhǔn)也追加了加密/解密模塊(SAM)。 2. 技術(shù)特征：與RFID一樣，NFC信息也是通過頻譜中無(wú)線頻率部分的電磁感應(yīng)耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區(qū)別。 首先，NFC是一種提供輕松、安全、迅速的通信的無(wú)線連接技術(shù)，其傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，相對(duì)于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。 其次，NFC與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已經(jīng)成為得到越來越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)。 再次，NFC還是一種近距離連接協(xié)議，提供各種設(shè)

35、備間輕松、安全、迅速而自動(dòng)的通信。與無(wú)線世界中的其他連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式。最后，RFID更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理上，而NFC則在門禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。 NFC、紅外、藍(lán)牙同為非接觸傳輸方式，它們具有各自不同的技術(shù)特征，可以用于各種不同的目的，其技術(shù)本身沒有優(yōu)劣差別。 NFC手機(jī)內(nèi)置NFC芯片，比原先僅作為標(biāo)簽使用的RFID更增加了數(shù)據(jù)雙向傳送的功能，這個(gè)進(jìn)步使得其更加適合用于電子貨幣支付的；特別是RFID所不能實(shí)現(xiàn)的，相互認(rèn)證和動(dòng)態(tài)加密和一次性鑰匙(OTP)能夠在NFC上實(shí)現(xiàn)。NFC技術(shù)支持多種應(yīng)用，包括移動(dòng)支付與交易、對(duì)等式通

36、信及移動(dòng)中信息訪問等。通過NFC手機(jī)，人們可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，通過任何設(shè)備，與他們希望得到的娛樂服務(wù)與交易聯(lián)系在一起，從而完成付款，獲取海報(bào)信息等。NFC設(shè)備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設(shè)備對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，其應(yīng)用主要可分為以下四個(gè)基本類型：用于付款和購(gòu)票、用于電子票證、用于智能媒體以及用于交換、傳輸數(shù)據(jù)。3. 發(fā)展前景： NFC具有成本低廉、方便易用和更富直觀性等特點(diǎn)，這讓它在某些領(lǐng)域顯得更具潛力NFC通過一個(gè)芯片、一根天線和一些軟件的組合，能夠?qū)崿F(xiàn)各種設(shè)備在幾厘米范圍內(nèi)的通信，而費(fèi)用僅為23歐元。據(jù)ABIReasearch有關(guān)NFC有最新研究，NFC市場(chǎng)可能發(fā)跡

37、于移動(dòng)手持設(shè)備。ABI估計(jì)，到2005年以后，市場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)采用NFC芯片的智能手機(jī)和增強(qiáng)型手持設(shè)備。到2009年，這種手持設(shè)備將占一半以上的市場(chǎng)。研究機(jī)構(gòu)Strategy Analytics預(yù)測(cè)，至2011年全球基于移動(dòng)電話的非接觸式支付額將超過360億美元。如果NFC技術(shù)能得到普及，它將在很大程度上改變?nèi)藗兪褂迷S多電子設(shè)備的方式，甚至改變使用信用卡、鑰匙和現(xiàn)金的方式。 NFC作為一種新興的技術(shù)，大致總結(jié)了藍(lán)牙技術(shù)協(xié)同工作能力差的弊病。不過，它的目標(biāo)并非是完全取代藍(lán)牙、Wi-Fi等其他無(wú)線技術(shù)，而是在不同的場(chǎng)合、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。因?yàn)镹FC的數(shù)據(jù)傳輸速率較低，僅為212Kbps，不適合諸如音視頻流等需要較高帶寬的應(yīng)用。 【9】二：五種技術(shù)對(duì)比 這五種技術(shù)都逐漸的成熟，但是各有各的優(yōu)勢(shì)。五種技術(shù)本質(zhì)上是互補(bǔ)性的，盡管它們可能在邊緣上是競(jìng)爭(zhēng)的。【10】，三、總體未來發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)今，全球無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的兩個(gè)突出特點(diǎn)體現(xiàn)在：一是公眾移動(dòng)通信保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，一些國(guó)家和地區(qū)增勢(shì)強(qiáng)勁，但存在發(fā)展不均衡的現(xiàn)象；二是寬帶無(wú)線通信技術(shù)熱點(diǎn)不斷，研究和應(yīng)用十分活躍。 資料顯示，在全球電信市場(chǎng)普遍低調(diào)的背景下，移動(dòng)通信依然保持了較好的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。統(tǒng)計(jì)顯示，2003年全球移動(dòng)用戶數(shù)增長(zhǎng)率在17以上，總計(jì)達(dá)到13.54億戶。在市場(chǎng)值