1．當(dāng)前現(xiàn)狀

    工業(yè)應(yīng)用中，現(xiàn)階段基本上都是以有線的方式進(jìn)行連接，實現(xiàn)各種控制功能。各種總線技術(shù),，局域網(wǎng)技術(shù)等有線網(wǎng)絡(luò)的使用的確給人們的生產(chǎn)和生活帶來了便利，改變了我們的生活,，對社會的發(fā)展起到了極大的推動作用,。有線網(wǎng)絡(luò)速度快，數(shù)據(jù)流量大,，可靠性強，對于基本固定的設(shè)備來說無疑是比較理想的選擇,，的確在實際應(yīng)用中也達(dá)到了比較滿意的效果,。但隨著射頻技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展,，無線通信功能的實現(xiàn)越來越容易,，數(shù)據(jù)傳輸速度也越來越快，并且逐漸達(dá)到可以和有線網(wǎng)絡(luò)相媲美的水平,。而同時有線網(wǎng)絡(luò)布線麻煩,，線路故障難以檢查，設(shè)備重新布局就要重新布線,，且不能隨意移動等缺點越發(fā)突出,。在向往自由和希望隨時隨地進(jìn)行通信的今天，人們把目光轉(zhuǎn)向了無線通信方式,，尤其是一些機(jī)動性要求較強的設(shè)備,，或人們不方便隨時到達(dá)現(xiàn)場的條件下。因此出現(xiàn)一些典型的無線應(yīng)用,，如：無線智能家居,，無線抄表，無線點菜，無線數(shù)據(jù)采集,，無線設(shè)備管理和監(jiān)控,，汽車儀表數(shù)據(jù)的無線讀取等等。

2．幾種無線通信方式的簡介

      生產(chǎn)和生活中的控制應(yīng)用往往是限定到一定地域范圍內(nèi),，比如：主機(jī)設(shè)備和周邊設(shè)備的互聯(lián)互通,，智能家居房間內(nèi)的電器控制，餐廳或飯店內(nèi)的無線點菜系統(tǒng),，廠房內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備的管理和監(jiān)控等0～200米的范圍內(nèi),，本文著重探討短距離無線通信實用技術(shù)，主要有：紅外技術(shù),，藍(lán)牙技術(shù),，802.11b無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，微功率短距離無線通信技術(shù),，現(xiàn)簡介如下：
2.1. 紅外技術(shù)
     紅外通信技術(shù)采用人眼看不到的紅外光傳輸信息,，是使用最廣泛的無線技術(shù)，它利用紅外光的通斷表示計算機(jī)中的0-1邏輯,，通常有效作用半徑2米,，發(fā)射角一般不超過20度，傳統(tǒng)速度可達(dá)4 Mbit/s,，1995年IrDA（InfraRed Data Association）將通信速率擴(kuò)展到的高達(dá)16Mbit/s ,，紅外技術(shù)采用點到點的連接方式，具有方向性,，數(shù)據(jù)傳輸干擾少,，速度快，保密性強,，價格便宜,，因此廣泛應(yīng)用于各種遙控器，筆記本電腦,，PDA,，移動電話等移動設(shè)備，但紅外技術(shù)只限于兩臺設(shè)備通訊,，無法靈活構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),，而且紅外技術(shù)只是一種視距傳輸技術(shù)，傳輸數(shù)據(jù)時兩個設(shè)備之間不能有阻擋物,，有效距離小,，且無法用于邊移動邊使用的設(shè)備。
2.2.藍(lán)牙技術(shù)
    藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離無線通信技術(shù),，它采用無線電射頻技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備之間的無線互連,，有穿透能力，能夠全方位傳送，主要面對網(wǎng)絡(luò)中各種數(shù)據(jù)和語音設(shè)備,，通過無線方式將它們連成一個微微網(wǎng)（Piconet）,，多個微微網(wǎng)之間也可以形成分布式網(wǎng)絡(luò)（Scatternet），從而方便,，快速的實現(xiàn)各類設(shè)備之間的通信,，藍(lán)牙技術(shù)使用2.4GHz的ISM（Industry Science Medicine）頻段，具有全球可操作性,，最大傳輸率1MBit/s,，當(dāng)發(fā)射功率為1mW時，有效距離小于等于10米,，適合于鼠標(biāo),，鍵盤等短距離設(shè)備，當(dāng)功率為100mW時,，適合于移動電話,，筆記本電腦等經(jīng)常變動環(huán)境的設(shè)備。它采用跳頻擴(kuò)頻FHSS（Frequency Hopping Spread Sprectrum）技術(shù),，具有非?？煽康臄?shù)據(jù)和語音傳輸能力，藍(lán)牙芯片尺寸小,，功率低,，其應(yīng)用越來越廣泛。但一個微微網(wǎng)同時連接的設(shè)備個數(shù)不能多8個,，當(dāng)多于8個時只能通過建立多個微微網(wǎng),，利用跨兩個微微網(wǎng)的設(shè)備進(jìn)行連接，會造成網(wǎng)速下降,，藍(lán)牙技術(shù)更強調(diào)設(shè)備之間的連接,，而不是客戶機(jī)與服務(wù)器之間的連接,并且藍(lán)牙技術(shù)尚無國際標(biāo)準(zhǔn),，只有藍(lán)牙利益集團(tuán)制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),。
2.3 802.11b技術(shù)
    IEEE（Institute of Electical and Electronics Engineers ）802.11b技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是無線局域網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，使用2.4GHz的ISM頻段,，802.11b協(xié)議主要工作在OSI（Open System Interconnect Reference Model）的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,，其物理層支持5.5 MBit/s和11 MBit/s兩種速度，采用直接序列擴(kuò)普DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）技術(shù)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)增強了抗干擾能力,，提高了傳輸速度,，并使用動態(tài)速率漂移，數(shù)據(jù)傳輸速率可根據(jù)環(huán)境在11 MBit/s,、5.5 MBit/s,、2 MBit/s、1 MBit/s之間自動切換，有效通訊距離100－300米,，802.11無線網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點是兼容性,，只要在原有網(wǎng)絡(luò)上裝上AP，就可以提供無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù),，終端設(shè)備只要裝上無線網(wǎng)卡,，就可以訪問所有網(wǎng)絡(luò)資源，象使用有線局域網(wǎng)一樣方便,，卻免除了布線的麻煩,。802.11b具有有線等價保密機(jī)制WEP（Wired Equivalent Privacy）確保數(shù)據(jù)安全。以其具有穿透能力,，全方位傳送,，建網(wǎng)速度快，可用來組建大型無線網(wǎng)絡(luò),，運營成本低,，投資回報快等特點，正逐漸受到電信制造商和運營商的青睞,，目前此種設(shè)備還比較昂貴,，妨礙了其推廣和應(yīng)用。
2.4 微功率短距離無線通信技術(shù)
    它一般使用數(shù)字信號單片射頻收發(fā)芯片,，加上微控制器和少量外圍器件構(gòu)成專用或通用無線通信模塊,，一般射頻芯片采用FSK調(diào)制方式，工作于ISM頻段,，通信模塊一般包含簡單透明的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議或使用簡單的加密協(xié)議,，用戶不用對無線通信原理和工作機(jī)制有較深的了解，只要依據(jù)命令字進(jìn)行操作即可實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)無線傳輸功能,，因其功率小,，開發(fā)簡單快速而應(yīng)用廣泛，但數(shù)據(jù)傳輸速度,、流量都較小較適合搭建小型網(wǎng)絡(luò),。在工業(yè)，民用領(lǐng)域使用較廣,。

    各種短距離無線通信技術(shù)主要性能列表比較如下：
 

3.實例方案

    我們在做課題和科研的過程中,，需要建立一個在一定范圍中使用的小型無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，對分立各處的設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)控,，實時性要求不嚴(yán)格,，數(shù)據(jù)流量小于10kbit/s，要求主控臺能夠?qū)Ψ至⒏魈幍脑O(shè)備終端發(fā)送指令,、監(jiān)控設(shè)備狀態(tài),，而各終端可向主控臺請求數(shù)據(jù),。在項目時間、資源的限制之下,，如何選擇恰當(dāng)?shù)倪x擇一種合適的無線通訊方式成為項目開發(fā)成功的關(guān)鍵,。綜合考慮通信距離，成本,，開發(fā)難易程度等各方面的因素我們選擇微功率短距離無線通信技術(shù),，北京某公司開發(fā)的無線通信模塊(分為主站模塊和從站模塊)，工作于ISM433MHz頻段,，共分為11個信道,，初始化時可由軟件設(shè)定，工作方式為主站輪詢,，從站監(jiān)聽,，采用透明的無線傳輸協(xié)議，無線通信的握手連接,，發(fā)送確認(rèn),，數(shù)據(jù)校驗，有錯重發(fā)都由模塊自動完成,，接線方式采用3線制,，無硬件流控。它使用方便,，易組成小型無線通信網(wǎng)絡(luò),。 
    

    我們建立了如上圖所示通信系統(tǒng)模型，含有主站模塊的PC機(jī)作為服務(wù)器,，含有從站模塊的設(shè)備組成終端,，多個終端和服務(wù)器就構(gòu)成了點對多點的無線通信系統(tǒng)，服務(wù)器和終端都擁有唯一標(biāo)識自己身份的本機(jī)地址,，任一終端都可與服務(wù)器之間進(jìn)行雙向通信,。所有的無線終端共用同一頻道,為了避免同頻干擾的問題，系統(tǒng)采用時分復(fù)用TDMA（Time Diveision Multiple Access）技術(shù),，把服務(wù)器端與任意一臺無線終端之間的通信采用時分的方式分開,，服務(wù)器端通過掃描的方式與各臺無線終端設(shè)備進(jìn)行單臺通信，在特定的時刻系統(tǒng)中只有一臺終端和服務(wù)器通信,，這樣服務(wù)器端與無線終端的通信方式就成為點對點的通信方式,。整個點對多點系統(tǒng)的通信就分解成為若干個點對點通信的組合,。試驗中我們選用帶有標(biāo)準(zhǔn)RS232串行接口的無線模塊,，用1臺PC作為服務(wù)器與主模塊相連，3臺PC作為終端分別與從模塊相連,，構(gòu)成簡易點對多點的無線通信系統(tǒng),。PC與無線模塊通信的基本協(xié)議格式為：

    數(shù)據(jù)傳給無線模塊后,，當(dāng)需要無線傳輸時由模塊自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行按無線數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行打包發(fā)送等操作。使用無線模塊就像使用其他RS232串行通信設(shè)備一樣,，只要按上述協(xié)議格式進(jìn)行控制即可,，對發(fā)送和接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行定義、解析,，使其代表不同的意義,，就可達(dá)到控制目的。串行口實際發(fā)送時按字符一個一個的發(fā)送和接收,，在VC++6.0環(huán)境下,，關(guān)于串口通信的程序和處理方法采用winAPI實現(xiàn)，比較常見不再敘述,，服務(wù)器端主要功能程序段如下：

    終端設(shè)備程序與此類似,，不再贅述。終端設(shè)備可為任何便攜設(shè)備,，分立設(shè)備,。

4.結(jié)論

    試驗證明此種通信方式能夠較好的滿足實際需要，取得比較滿意的試驗效果,。反應(yīng)速度基本能夠滿足要求,，但在存在強電磁污染的環(huán)境中，會出現(xiàn)亂碼和錯碼,，使用中要盡量消除強電磁干擾,，改進(jìn)無線模塊和主控臺程序來消除干擾影響，定能達(dá)到比較滿意的效果,。

參考文獻(xiàn)：
  1.《無線局域網(wǎng)》牛 偉 等 人民郵電出版社 2003.9
  2.《數(shù)字通信技術(shù)與應(yīng)用》伍湘彬 電子科技大學(xué)出版社 2000
  3.《Visual C++6.0程序設(shè)計經(jīng)典》林俊杰 科學(xué)出版社 2001