幾種典型無(wú)線電技術(shù)的性能比較

一、短距離無(wú)線通信

短距離無(wú)線通信主要特點(diǎn)是通信距離短，覆蓋距離一般在10～200m；無(wú)線發(fā)射器的發(fā)射功率較低，發(fā)射功率一般小于100mW，工作頻率多為免付費(fèi)、免串請(qǐng)的全球通用的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)頻段。低成本、低功耗和對(duì)等通信，是短距離無(wú)線通信技術(shù)的三個(gè)重要特征和優(yōu)勢(shì)。

二、幾種短距離通信技術(shù)介紹

1.Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi（Wireless Fidelity，無(wú)限高保真）屬于無(wú)線局域網(wǎng)的一種，通常是指符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，是利用無(wú)線接入手段的新型局域網(wǎng)解決方案。Wi-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按速度和技術(shù)新舊可分為：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a。Wi-Fi的主要特點(diǎn)是傳輸速率高、可靠性高、建網(wǎng)快速便捷、移動(dòng)性好、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)彈性化、組網(wǎng)靈活、組網(wǎng)價(jià)格較低等。

2.藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙是低成本、短距離的無(wú)線個(gè)人網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用，主要目標(biāo)是提供全世界通行的無(wú)線傳輸環(huán)境，通過(guò)無(wú)線電波來(lái)實(shí)現(xiàn)所有移動(dòng)設(shè)備之間的信息傳輸服務(wù)。

藍(lán)牙起初的目標(biāo)是取代現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)外設(shè)、掌上電腦和移動(dòng)電話等各種數(shù)字設(shè)備上的有線電纜連接。藍(lán)牙規(guī)范在制定之初，就建立了統(tǒng)一全球的目標(biāo)，其規(guī)范向全球公開，工作頻段為全球統(tǒng)一開放的2.4GHz工業(yè)、醫(yī)學(xué)和科學(xué)頻段。從目前的應(yīng)用來(lái)看，由于藍(lán)牙在小體積和低功耗方面的突出表現(xiàn)，幾乎可以被集成到任何的數(shù)字設(shè)備之中，特別是那些對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的移動(dòng)設(shè)備和便攜設(shè)備。

藍(lán)牙支持點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，可采用無(wú)線方式將若干個(gè)設(shè)備連成一個(gè)微微網(wǎng)，多個(gè)微微網(wǎng)又可互聯(lián)成特殊分散網(wǎng)，形成靈活的多重微微網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備之間的快速通信。

3.超寬帶（UWB）技術(shù)

超寬帶技術(shù)是另一個(gè)新發(fā)展的無(wú)線通信技術(shù)，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FFC）對(duì)UWB信號(hào)的定義是：部分帶寬或總帶寬>500MHz的信號(hào)。其中，部分帶寬為信號(hào)功率譜密度在-10dB處測(cè)量的值。超寬帶信號(hào)可以為高斯脈沖。一階微分高斯脈沖、二階微分高斯脈沖。UWB通過(guò)基帶脈沖作用于天線的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，窄脈沖產(chǎn)生極大帶寬的信號(hào)，脈沖采用脈位調(diào)制或二進(jìn)制移相鍵控（BPSK）調(diào)制。UWB被允許在3.1～10.6MHDE 波段內(nèi)工作，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(duì)速率要求非常高的LAN或PAN。

4.ZigBee技術(shù)

ZigBee是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案，主要用于近距離的無(wú)線連接。ZigBee是IEEE批準(zhǔn)通過(guò)的802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，主要適用于自動(dòng)控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時(shí)支持地理定位功能。

ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)具體如下：功耗低，兩節(jié)五號(hào)電池可支持長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月到兩年左右的使用時(shí)間；可靠；數(shù)據(jù)傳輸速率低，只有250kb/s，專注于低傳輸應(yīng)用；成本低；時(shí)延短，針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，通常都在15～30ms之間；優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰?，ZigBee具有星、網(wǎng)和從樹狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能力，ZigBee設(shè)備實(shí)際上具有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自愈能力，能簡(jiǎn)單地覆蓋廣闊范圍；網(wǎng)絡(luò)容量大，可支持多達(dá)65000個(gè)節(jié)點(diǎn)；安全，ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用通用的AES-128；工作頻段靈活，使用的頻段分別為2.4MHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國(guó)），均為免執(zhí)照頻段。

5.紅外線技術(shù)

紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)；接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。常用的有通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制（PPM）兩種方法。紅外通訊技術(shù)是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無(wú)線連接技術(shù)，為眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持。

三、各種無(wú)線電通信技術(shù)比較

擁有數(shù)百M(fèi)bit／s至數(shù)Gbit／s的數(shù)據(jù)傳輸速率的UWB具有抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢(shì)，主要應(yīng)用于室內(nèi)通信、高速無(wú)線LAN、家庭網(wǎng)絡(luò)、無(wú)繩電話、安全檢測(cè)、位置測(cè)定、雷達(dá)等領(lǐng)域。

由于WiFi的頻段是在世界范圍內(nèi)無(wú)需任何電信運(yùn)營(yíng)執(zhí)照的免費(fèi)頻段，因此WLAN無(wú)線設(shè)備提供了一個(gè)世界范圍內(nèi)可以使用的、費(fèi)用極其低且數(shù)據(jù)帶寬極高的無(wú)線空中接口。用戶可以在WiFi覆蓋區(qū)域內(nèi)快速瀏覽網(wǎng)頁(yè)，隨時(shí)隨地接聽、撥打電話。而其它一些基于WLAN的寬帶數(shù)據(jù)應(yīng)用，如流媒體、網(wǎng)絡(luò)游戲等功能更是值得用戶期待。有了WiFi功能，我們打長(zhǎng)途電話、瀏覽網(wǎng)頁(yè)、收發(fā)電子郵件、音樂(lè)下載、數(shù)碼照片傳遞等，再無(wú)需擔(dān)心速度慢和花費(fèi)高的問(wèn)題。

紅外通訊技術(shù)常被應(yīng)用在下列設(shè)備中：筆記本電腦、臺(tái)式電腦和手持電腦；打印機(jī)、鍵盤鼠標(biāo)等計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備；電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)；數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算器、游戲機(jī)、機(jī)頂盒、手表；工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器。

藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用主要有以下三類：語(yǔ)音/數(shù)據(jù)接入，指將一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)安全的無(wú)線鏈路連接到通信設(shè)備上，完成與廣域網(wǎng)的連接；外圍設(shè)備互聯(lián)，指將各種設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙鏈路連接到主機(jī)上；個(gè)人局域網(wǎng)（PAN），主要用于個(gè)人網(wǎng)絡(luò)與信息的共享。

四、前景展望

自從藍(lán)牙出現(xiàn)以后，曾讓工業(yè)控制、家用自動(dòng)控制等業(yè)者雀躍不已，但藍(lán)牙的售價(jià)一直居高不下，影響了廠商的使用熱情。

ZigBee技術(shù)的應(yīng)用前景非常好。利用傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)醫(yī)療中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)病人身體狀況，家庭自動(dòng)化中的照明設(shè)備、門禁系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和處理，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化地進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備控制。而作為ZigBee物理層補(bǔ)充的802.15.4a，則把目光投向精確定位及跟蹤應(yīng)用。高速UWB技術(shù)可以提供高達(dá)100Mbit/s以上的高速無(wú)線連接，可用在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中，在家用電器之間實(shí)現(xiàn)高速的視頻業(yè)務(wù)傳輸，還可用在數(shù)字辦公環(huán)境中，減少線纜布放的麻煩，提供高速數(shù)據(jù)傳輸。

WIFI技術(shù)的商用碰到了許多困難：一方面受制于WIFI技術(shù)自身的限制；另一方面，由于WIFI的贏利模式不明確，如果將WIFI作為單一網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)，商業(yè)用戶的不足會(huì)使網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資收益比較低，也影響電信運(yùn)營(yíng)商的積極性。但從WIFI技術(shù)定位看，筆者認(rèn)為對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商而言，WIFI技術(shù)的定位主要是作為高速有線接入技術(shù)的補(bǔ)充，將來(lái)也會(huì)逐漸成為蜂窩移動(dòng)通信的補(bǔ)充。WIFI技術(shù)可以在特定區(qū)域和范圍內(nèi)發(fā)揮對(duì)3G的重要補(bǔ)充作用，WIFI技術(shù)與3G技術(shù)結(jié)合具有廣闊的發(fā)展前景。

紅外線加熱取暖技術(shù)不但應(yīng)用于民用產(chǎn)品，更可應(yīng)用到工業(yè)產(chǎn)品中，其高效節(jié)能、環(huán)保健康、潔凈衛(wèi)生、安全可靠的特點(diǎn)將會(huì)令更多行業(yè)受益。

（作者單位：山東省煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院）