《電子技術(shù)應(yīng)用》
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藍(lán)牙,、紅外和一般的無線通信技術(shù)各自的特點(diǎn)和相互比較
來源：c114通信技術(shù)
摘要： 目前使用較廣泛的近距無線通信技術(shù)是藍(lán)牙(Bluetooth),，無線局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)和紅外數(shù)據(jù)傳輸(IrDA)。同時(shí)還有一些具有發(fā)展?jié)摿Φ慕酂o線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),，它們分別是：Zigbee,、超寬頻(Ultra WideBand)、短距通信(NFC),、WiMedia,、GPS、DECT,、無線1394和專用無線系統(tǒng)等,。它們都有其立足的特點(diǎn)，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(kuò)充性;或符合某些單一應(yīng)用的特別要求;或建立競爭技術(shù)的差異化等。但是沒有一種技術(shù)可以完美到足以滿足所有的需求,。
關(guān)鍵詞： Bluetooth Wi-Fi UWB
Abstract：
Key words :

      目前使用較廣泛的近距無線通信技術(shù)是藍(lán)牙(Bluetooth),，無線局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)和紅外數(shù)據(jù)傳輸(IrDA)。同時(shí)還有一些具有發(fā)展?jié)摿Φ慕酂o線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),，它們分別是：Zigbee,、超寬頻(Ultra
WideBand)、短距通信(NFC),、WiMedia,、GPS、DECT,、無線1394和專用無線系統(tǒng)等,。它們都有其立足的特點(diǎn)，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(kuò)充性;或符合某些單一應(yīng)用的特別要求;或建立競爭技術(shù)的差異化等。但是沒有一種技術(shù)可以完美到足以滿足所有的需求,。

       藍(lán)牙技術(shù)

        bluetooth技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的,，廣受業(yè)界關(guān)注的近距無線連接技術(shù)。它是一種無線數(shù)據(jù)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(chǔ),，可為固定的或移動(dòng)的終端設(shè)備提供廉價(jià)的接入服務(wù),。藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范,，其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動(dòng)設(shè)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(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合起來，使各種設(shè)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(nèi)實(shí)現(xiàn)相互通信或操作,。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHz ISM頻段，提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離,。

　　藍(lán)牙技術(shù)誕生于1994年,，Ericsson當(dāng)時(shí)決定開發(fā)一種低功耗、低成本的無線接口,，以建立手機(jī)及其附件間的通信,。該技術(shù)還陸續(xù)獲得PC行業(yè)業(yè)界巨頭的支持。1998年,，藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議由Ericsson,、IBM、Intel,、NOKIA,、Toshiba等5家公司達(dá)成一致。
　　藍(lán)牙協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)版本為802.15.1,，由藍(lán)牙小組(SIG)負(fù)責(zé)開發(fā),。802.15.1的最初標(biāo)準(zhǔn)基于藍(lán)牙1.1實(shí)現(xiàn)，后者已構(gòu)建到現(xiàn)行很多藍(lán)牙設(shè)備中,。新版802.15.1a基本等同于藍(lán)牙1.2標(biāo)準(zhǔn),，具備一定的QoS特性，并完整保持后向兼容性,。
　　但藍(lán)牙技術(shù)遭遇了最大的障礙是過于昂貴,。突出表現(xiàn)在芯片大小和價(jià)格難以下調(diào)、抗干擾能力不強(qiáng),、傳輸距離太短,、信息安全問題等等。這就使得許多用戶不愿意花大價(jià)錢來購買這種無線設(shè)備,。因此,，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，藍(lán)牙的市場前景取決于藍(lán)牙價(jià)格和基于藍(lán)牙的應(yīng)用是否能達(dá)到一定的規(guī)模,。

        Wi-Fi技術(shù)
        Wi-Fi(Wireless Fidelity,無線高保真)也是一種無線通信協(xié)議,，正式名稱是IEEE802.11b，與藍(lán)牙一樣,，同屬于短距離無線通信技術(shù),。Wi-Fi速率最高可達(dá)11Mb/s,。雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍(lán)牙技術(shù)要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌,，可達(dá)100 m左右,。
　　Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴(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11Mb/s的速度接入Web,。但實(shí)際上，如果有多個(gè)用戶同時(shí)通過一個(gè)點(diǎn)接入,，帶寬被多個(gè)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(nèi)的有效傳輸距離小于戶外,。
　　
　　WLAN未來最具潛力的應(yīng)用將主要在SOHO,、家庭無線網(wǎng)絡(luò)以及不便安裝電纜的建筑物或場所。目前這一技術(shù)的用戶主要來自機(jī)場,、酒店,、商場等公共熱點(diǎn)場所。Wi-Fi技術(shù)可將Wi-Fi與基于XML或Java的Web服務(wù)融合起來,，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802.11b的接入點(diǎn)，而不是采用電纜線把整幢建筑物連接起來,。這樣一來,，可以節(jié)省大量鋪設(shè)電纜所需花費(fèi)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(shù)標(biāo)準(zhǔn),，它的工作頻率也是2.4GHz,，與無繩電話、藍(lán)牙等許多不需頻率使用許可證的無線設(shè)備共享同一頻段,。隨著Wi-Fi協(xié)議新版本如802.11a和802.11g 的先后推出,，Wi-Fi的應(yīng)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(fù)用調(diào)制技術(shù),。它工作在2.4GHz頻段,，速率達(dá)54Mb/s。根據(jù)最近國際消費(fèi)電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢判斷,，802.11g將有可能被大多數(shù)無線網(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)WindowsXP和嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE，都包含了對Wi-Fi的支持,。其中,，WindowsCE同時(shí)還包含對Wi-Fi 的競爭對手藍(lán)牙等其它無線通信技術(shù)的支持,。由于投資802.11b的費(fèi)用降低，許多廠商介入這一領(lǐng)域,。Intel推出了集成WLAN技術(shù)的筆記本電腦芯片組,，不用外接無線網(wǎng)卡，就可實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng),。
 
        IrDA技術(shù)
　　紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會IrDA(Infrared Data Association)成立于1993年,。起初,，采用IrDA標(biāo)準(zhǔn)的無線設(shè)備僅能在1m范圍內(nèi)以115.2 kb/s速率傳輸數(shù)據(jù),，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(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù),，是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)無線個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù),。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動(dòng)設(shè)備,，如PDA,、手機(jī)上廣泛使用。事實(shí)上,，當(dāng)今每一個(gè)出廠的PDA及許多手機(jī),、筆記本電腦、打印機(jī)等產(chǎn)品都支持IrDA,。
　　IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)是無需申請頻率的使用權(quán),，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動(dòng)通信所需的體積小,、功耗低,、連接方便、簡單易用的特點(diǎn),。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(gè)相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其它物體阻隔,，因而該技術(shù)只能用于2臺(非多臺)設(shè)備之間的連接,。而藍(lán)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(shù)據(jù)傳輸率,。
        NFC技術(shù)
        NFC(Near Field Communication，近距離無線傳輸)是由Philips,、NOKIA和Sony主推的一種類似于RFID(非接觸式射頻識別)的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),。和RFID不同,，NFC采用了雙向的識別和連接。在20cm距離內(nèi)工作于13.56MHz頻率范圍,。
　　NFC最初僅僅是遙控識別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并,，但現(xiàn)在已發(fā)展成無線連接技術(shù)。它能快速自動(dòng)地建立無線網(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化了整個(gè)認(rèn)證識別過程，使電子設(shè)備間互相訪問更直接,、更安全和更清楚,，不用再聽到各種電子雜音。
　　NFC通過在單一設(shè)備上組合所有的身份識別應(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NFC,，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線通訊(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,，而無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)牙那樣需要有對應(yīng)的加密設(shè)備,。
　　同樣，構(gòu)建Wi-Fi家族無線網(wǎng)絡(luò)需要多臺具有無線網(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NFC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,。
        NFC有三種應(yīng)用類型：
　　設(shè)備連接,。除了無線局域網(wǎng),，NFC也可以簡化藍(lán)牙連接。比如,，手提電腦用戶如果想在機(jī)場上網(wǎng),，他只需要走近一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)。
　　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)行票卷購買。而且,，這些芯片無需獨(dú)立的能源,。
　　移動(dòng)商務(wù)。飛利浦Mifare技術(shù)支持了世界上幾個(gè)大型交通系統(tǒng)及在銀行業(yè)為客戶提供Visa卡等各種服務(wù),。索尼的FeliCa非接觸智能卡技術(shù)產(chǎn)品在中國香港及深圳、新加坡,、日本的市場占有率非常高,，主要應(yīng)用在交通及金融機(jī)構(gòu)。
　　總而言之,，這項(xiàng)新技術(shù)正在改寫無線網(wǎng)絡(luò)連接的游戲規(guī)則,，但NFC的目標(biāo)并非是完全取代藍(lán)牙、Wi-Fi等其他無線技術(shù),，而是在不同的場合,、不同的領(lǐng)域起到相互補(bǔ)充的作用。所以如今后來居上的NFC發(fā)展態(tài)勢相當(dāng)迅速!

Zigbee技術(shù)
        ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)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(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息,。
　　ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月,。2002年下半年，Invensys,、Mitsubishi,、Motorola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的下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn),。到目前為止,，該聯(lián)盟大約已有27家成員企業(yè)。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)ZigBee物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE
802.15.4工作組,。
　　ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議,。目前,，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802.11x無線局域網(wǎng)更簡單實(shí)用,。Zigbee可以說是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段,，采用跳頻技術(shù),。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡單,、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，并獲得更高的可靠性,。另外,，它可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)?？梢员人{(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,。人們期望能在工業(yè)監(jiān)控,、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控,、安全系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域拓展ZigBee的應(yīng)用,。
        ZigBee技術(shù)特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)部分：
        數(shù)據(jù)傳輸速率低。只有10kb/s～250kb/s,，專注于低傳輸應(yīng)用,。
        功耗低。在低耗電待機(jī)模式下,，兩節(jié)普通5號干電池可使用6個(gè)月以上,。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨(dú)特優(yōu)勢。
　　成本低,。因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低,，協(xié)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(yù)估，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)格競爭力。
　　
　　 網(wǎng)絡(luò)容量大,。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備,，也就是說每個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254臺設(shè)備相連接。
　　有效范圍小,。有效覆蓋范圍10～75m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,。
　　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(jù)ZigBee聯(lián)盟目前的設(shè)想，ZigBee的目標(biāo)市場主要有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。

UWB技術(shù)
　　超寬帶技術(shù)UWB(Ultra Wideband)是一種無線載波通信技術(shù),，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(shù)據(jù)，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(fù)雜度發(fā)射/接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)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(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾,，并可充分利用頻譜資源,。基于UWB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(diǎn),，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個(gè)高效的無線局域網(wǎng)或無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN),。
　　UWB主要應(yīng)用在小范圍,、高分辨率、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)適用于對速率要求非常高(大于100 Mb/s)的LANs或PANs,。
　　UWB最具特色的應(yīng)用將是視頻消費(fèi)娛樂方面的無線個(gè)人局域網(wǎng)(PANs)?，F(xiàn)有的無線通信方式，802.11b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802.11a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較適合家庭無線消費(fèi)市場的需求：UWB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線通信技術(shù),，應(yīng)用于諸如將視頻信號從機(jī)頂盒無線傳送到數(shù)字電視等家庭場合,。當(dāng)然，UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術(shù)發(fā)展,、成本,、用戶使用習(xí)慣和市場成熟度等多方面的因素。
        小結(jié)
        無論你看到的或正在使用的通訊方式是什么,，雖然每一種無線技術(shù)將遇到它們自身的特殊任務(wù),，并且人們在各個(gè)地方使用不同的技術(shù)，但是它們將有可能配合工作,。對于企業(yè)來說,，繞過主要的無線通信運(yùn)營商可以節(jié)約可觀的成本。從長遠(yuǎn)來看，企業(yè)應(yīng)密切關(guān)注各種無線通信技術(shù)的發(fā)展,，選擇最適合自己需要的一種標(biāo)準(zhǔn),。
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