淺析BlueTeeth WiFi與WiMax無線通信技術

關希鳴

摘要：Bluetooth、Wi-Fi和WiMax三者分別代表藍牙、無線局域網（WLan）與無線城域網（WMan）的無線通信的關鍵性技術，本文從技術特點、傳輸范圍、傳輸速度、網絡安全性以及移動性方面進行了詳細分析和總結。

關鍵詞：Bluetooth Wi-Fi WLan WiMax WMan

1 三者初識

1.1 Bluetooth

Bluetooth（又名：藍牙），是一種支持設備短距離通信的無線電技術。能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化設備與因特網Internet之間的通信，從而數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。

1.2 Wi-Fi

Wi-Fi（WirelessFidelity，無線相容性認證）是一種可以將個人電腦、手持設備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術。Wi-Fi目的是改善基于IEEE 802.11標準的無線網路產品之間的互通性。最初主要用于企業和家庭網絡來實現LAN的功能。

1.2 WiMax

WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互聯接入。WiMax是一項新興的寬帶無線接入技術，能提供面向互聯網的高速連接。WiMax的技術起點較高，采用了代表未來通信技術發展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先進技術，隨著技術標準的發展，WiMax逐步實現寬帶業務的移動化。

2 三者比較

為了對Bluetooth 、Wi-Fi和WiMax技術進行對比分析，這里從三者的技術特點、傳輸范圍、傳輸速度、網絡安全性以及移動性方面進行分析。

2.1 技術特點

藍牙是一個開放性的、短距離無線通信技術標準。它可以用來在較短距離內取代目前多種線纜連接方案，通過統一的短距離無線鏈路，在各種數字設備之間實現靈活、安全、低成本、小功耗的話音和數據通信。藍牙作為一種短距離無線通信技術已經在各個領域得到廣泛應用，它提供低成本、低功耗、近距離的無線通信，構成固定與移動設備通信環境中的個人網絡，使得近距離內各種信息設備能夠實現無縫資源共享。

Wi-Fi 原先是無線保真的縮寫，Wi-Fi 的英文全稱為wireless fidelity，在無線局域網的范疇是指“無線相容性認證”，實質上是一種商業認證，同時也是一種無線聯網的技術。以前通過網線連接電腦，而現在則是通過無線電波來連網；常見的就是一個設備：無線路由器，在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍內都可以采用Wi-Fi連接方式進行聯網，如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網線路，則又被稱為“熱點”。

WiMax是一項新興技術，能夠在比Wi-Fi更廣闊的地域范圍內提供“最后一公里”寬帶連接性，由此支持企業客戶享受T1類服務以及居民用戶擁有相當于線纜/DSL的訪問能力。WiMax構建于高級無線技術，抵消效果的干擾提供更多數據以大范圍。WiMax標準是正交頻分多訪問(OFDMA)和多個輸入/多個輸出(MIMO)智能天線技術兩種技術的結合。

2.2 傳輸范圍分析

藍牙技術是一種無線數據與語音通信的開放性全球規范，它以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業、科學、醫學）頻段，ISM頻帶是對所有無線電系統都開放的頻帶。Bluetooth的有效傳輸距離為10米(約32英尺)。

WiFi的頻段在世界范圍內是無需任何電信運營執照的因此WLAN無線設備提供了一個世界范圍內可以使用。Wi-Fi與藍牙一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術。Wi-Fi的覆蓋范圍則可達300英尺左右（約合90米），辦公室自不用說，就是在小一點的整棟大樓中也可使用。

WiMAX的設計可以在需要執照的無線頻段，或是公網IEEE802.16協議棧參考模型用的無線頻段進行網絡運作。只要系統企業擁有該無線頻段的執照，而讓WiMAX在授權頻段運作時，WiMAX便可以用更多頻寬、更多時段與更強的功率進行發送。WiMax，數據傳輸距離最遠可達50km。

2.3 傳輸速度分析

無線通信網絡的傳輸速度與網絡環境和信號強度有很大的關系。

藍牙技術數據傳輸速率為1Mbps。

Wi-Fi的傳輸速率與無線網絡、無線網卡、所采用的無線網絡標準有關，理論上的最高傳輸速率：IEEE 802.11b是11M；IEEE802.11a是54M；IEEE802.11g也是54Mbps(Netgear SUPER g技術可以將速度提升到108Mbps）。

WiMax的技術優勢大多數人都看好是傳輸速度的優勢。WiMax最高速度每秒70mbyte，然而最新的Wi-FiMIMO理論上也有每秒108 mbyte的最高速度，而實際環境下有效穩定速度約為45mbps。

2.4 安全性分析

從安全性的角度來說

藍牙技術提供短距離的對等通信，它在應用層和鏈路層上都采取了保密措施以保證通信的安全性，所有藍牙設備都采用相同的認證和加密方式。在鏈路層，使用４個參數來加強通信的安全性，即藍牙設備地址、認證私鑰、加密私鑰和隨機碼RAND。藍牙設備地址是一個48位的IEEE地址，它唯一地識別藍牙設備，對所有藍牙設備都是公開的；認證私鑰在設備初始化期間生成，其長度為128比特。

Wi-Fi中更多使用的是WEP和WPA加密方法來實現對網絡訪問的驗證和數據的加密。Wi-Fi網絡訪問控制保證只有授權用戶能訪問敏感數據，加密保證只有正確的接收方才能理解數據。為了使其網絡中的數據傳輸可以具有同有線網一樣的安全性，Wi-Fi采用的是無線加密協議，雖然采用了64位和128位加密密匙的RC4加密算法，但由于對包含密匙數據本身的信息流進行截取并不復雜，其網絡還是會輕易地被攻擊。

WiMax使用的是與Wi-Fi的WPA2標準相似的認證與加密方法。其中的微小區別在于WiMax的安全機制使用3DES或AES加密，然后再加上EAP，這種方法叫PKM—EAP．

2.5 移動性分析

從移動業務能力上看：

藍牙作為一種新興的短距離無線通信技術已經在各個領域得到廣泛應用，它提供低成本、低功耗、近距離的無線通信，構成固定與移動設備通信環境中的個人網絡，使得近距離內各種信息設備能夠實現無縫資源共享。

Wi-Fi技術也是支持移動的，但是不支持兩個Wi-Fi“熱點”之間的終端的切換。當在兩個Wi-Fi“熱點”之間移動時是一個重新接入的過程。

WiMax標準之一802.16 e提供的主要是具有一定移動特性的寬帶數據業務，面向的用戶主要是筆記本終端和802.16 e終端持有者。802.16 e接入IP核心網，也可以提供VoIP業務。但是從覆蓋范圍上看，802.16 e為了獲得較高的數據接入帶寬(30 Mbit／s)，必然要犧牲覆蓋和移動性，因此802.16 e在相當長的時間內將主要解決熱點覆蓋，網絡可以提供部分的移動性，主要應用會集中在游牧或低速移動狀態下的數據接人。

3 結論

藍牙可以用來傳輸文件，包括圖片、音頻、動畫、視頻、軟件等。藍牙技術可以在微網絡之間切換，但每次切換都必須斷開與當前PAN的連接。Wi-Fi存取點是由數十米的小片面積所組成，將會主導私用的無照無線市場，如公司或家用的無線網絡。WiMax在整合與標準化無線微波ISP市場的過程中，將會有自己的發展空間，聚焦于授權頻段的無線ISP市場。由于WiMax連線的涵蓋面積較大，以數十公里計，所以WiMax在全球涵蓋上會占有優勢。

參考文獻

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