短距離無線通信的應用與研究

徐淼鋒，駱 崇，戚豪俊

（浙江工業大學之江學院，浙江 紹興 312030）

0 引 言

現代科技與信息技術的持續進步，很多智能化科技產品已經出現在人們的生活中，而人們對這些科技產品，也提出了更高層次的要求，需要它們實現科技產品之間的信息交互功能。這主要就是使用短距離無線通信技術，該技術可以完全不受時間與空間的限制，很好地滿足人們日益豐富的需求，帶給人們更加便利的生活[1]。科學家們也在努力創新，將無線通信技術帶到一個新的高度，不僅提高了人們平時溝通中的效率問題，而且避免了溝通中容易出錯的問題[2]。

1 短距離無線通信基本特征

短距離無線通信技術隨著科技的發展，已經到了一個嶄新的階段，并且根據目前的趨勢，短距離無線通信技術的發展前景良好[3]。短距離無線通信其實就是100 m 以內的通信活動，它也分為高速通信和低速通信。高速通信的傳輸速率在100 Mb/s 以上，距離要小于10 m；低速通信傳輸速率小于1 Mb/s，距離要小于100 m。無線通信技術已經慢慢取代了原來有線通信，可以解決很多問題，為人類的生活提供了很多便利。短距離無線通信技術可以不受時間和空間的限制，整體消耗的功率也是相對較低[4]。

2 短距離無線通信分類

2.1 藍牙技術

藍牙技術作為一種信息傳遞技術，能夠在短距離的空間范圍內運用無線連接的方式，實現信息傳輸和信息共享的目的。藍牙是人們非常熟悉的信息傳遞技術，主要應用在比較小的通信設備當中，如藍牙耳機、藍牙音箱。它主要借助一個芯片，搭建無線通信，非常便于操作。藍牙技術可以擴充到各個家電設備中，從而實現家電的無線連接以及信息交流，通過遠程控制的方法，對家電進行遠端控制，大大提高了人們日常生活的便捷性[5]。藍牙技術的優勢在于它同時可以對語音、圖像、文檔進行無線傳遞，實現資源共享。而且藍牙在信息傳輸中，抗干擾性很強，成本和能耗也很低，因此它也被廣泛運用到各個領域。同時，藍牙技術有一定的弊端，成本較高，適用范圍和信息傳輸效率較低，因此需要不斷完善和提升[6]。

2.2 超帶寬技術

超帶寬技術的原理是采用極窄脈沖來完成無線發射和接收的一種技術。該技術多運用于成像鄰域、測量領域、車載雷達領域和軍事鄰域。它的特點是抗干擾能力強，因為其采用跳頻設備，所以可以極大地避免頻率碰撞的概率，從而減少噪聲的產生。超帶寬技術的傳輸速率非常高，適合密件的傳輸[7]。因此，它可以作為軍事鄰域的通信技術，保密性極好，可以提供安全可靠的傳輸環境，推動我國的軍事發展。在日常生活中，超帶寬技術也被應用到了娛樂場所中，借助于無線局域網，可以給客戶提供很多種實時服務，這不僅縮短了基礎設施的投資成本，而且滿足娛樂場所的發展需求。但是，超帶寬技術也存在一定的局限性，通信距離短、頻帶利用率低下、波束指向性強，只能為客戶提供特有服務[8]。

2.3 紫蜂技術

紫蜂技術其實就是ZigBee 技術。這是一種新興的低功耗、低成本、低時延、低速率、大網絡容量的信息傳遞技術。它是利用IEEE8022.15.4 局域網協議，發揮出紫蜂技術的無線通信作用，就必須先部署好紫峰節點，搭建一個無線網絡，才能確保信息傳輸的準確性和安全性。這項技術操作簡單、功耗率小，所以被廣泛應用到遠程控制領域和自動化控制領域，同時還有地理定位的功能[9]。它還可以用在居家環境和辦公環境，但是它的缺點是傳輸速度慢，只適合傳輸內存較小的文件，不適合用在需要快速傳輸的環境。雖然它傳輸速率慢，但是傳輸時間短，所以并不影響整體的傳輸時間，一般情況下30 s 以內就可以完成文件傳輸。紫蜂技術的應用范圍很廣，可以應用在軍事領域、醫療設備、智能建筑中。它的最大特點是應用便捷且豐富，網絡容量較高，幾乎支持任意數目的設備。

2.4 Wi-Fi 系統

Wi-Fi 是基于IEEE 802.11 標準，傳輸速率最大可以達到54 MB/s，可以滿足絕大部分客戶的需求。Wi-Fi 系統具有覆蓋范圍廣、信號強、網絡傳播速度快等特點。它也可以兼容其他的設備，實現更長距離，更高速的傳輸，所以目前它已經覆蓋到了城市的每個角落，使我們的生活更加智能化、數據化與信息化[10]。但是，因為Wi-Fi 系統的標準復雜程度高，不同的技術架構之間也存在差異，所以很難做出統一標準。Wi-Fi 技術的應用安全性也是亟需解決的問題。

2.5 無線射頻識別技術

無線射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）是一種非接觸型的自動識別技術，它的優勢是可以將射頻信號當作一個主體，對目標主體進行自動識別，從而獲得所需要的相關信息。簡單來說無線射頻技術不需要對物體進行直接接觸，只通過它的無線識別系統就可以實現讀取信息。無線射頻識別技術一般由3 個部分組成：標簽、天線和閱讀器。另外，需要專業的應用系統對閱讀器進行相應的處理。無線射頻技術在實際操作過程中很便利，適用于多個信息傳播領域，而且可以在較為惡劣的環境中應用，它的安全性極高，所以已經普及在實際的生產生活中[11]。例如：包裹傳遞與處理、物流的供應管理、圖書管理、生產配置與設計。它在采集數據時，不需要精準的定位，所以避免了定位的麻煩，降低了工人出錯的概率。無線射頻技術也有局限性，只可以對磁場范圍內的事物進行甄別，而且讀寫范圍受讀寫器和標簽中間距離的影響，因此需要加強無線射頻技術的感應和覆蓋能力。

2.6 紅外數據傳輸技術

紅外數據傳輸技術（Infrared Data Association，IrDA）是一種低成本的紅外通信標準，它使得各種紅外設備能夠互聯互通，是一種點對點的通信技術。IrDA 根據發送速率分類可分為串行紅外（Serial Infrared，SIR）、中紅外（Mid Infrared，MIR）和高速紅外（Fast Infrared，FIR）。隨著紅外技術的發展，通信速率也是在不斷提高，即將會出現超高速紅外（Very Fast Infraned，VFIR）標準。它的通信距離也會從1 m 擴展到幾十米。隨著更多公司對IrDA 模塊的開發和生產，讓IrDA 模塊集成度越來越高，體積卻越來越小。它被應用在小型的便攜式設備中，如筆記本、遙控器、手機以及平板電腦。當臺式計算機需要紅外通信能力時，就要裝配一個紅外適配器。由于IrDA 是點對點的通信，它只能在2 個設備之間通信，因此一般也不會應用在工業網絡。

3 短距離無線通信的應用領域及技術融合策略

3.1 藍牙技術與超帶寬技術的融合策略

目前，藍牙技術與超帶寬技術正在不斷地發展與融合。這2 樣技術的融合能夠同時發揮出2 種技術優勢，減輕藍牙前期投入成本高。運行效率低下的問題[12]。為運用超帶寬技術的設備提供相應的藍牙技術，這2種技術的結合可以將超帶寬技術應用到不同品牌、不同型號的藍牙技術中，發揮出2 者優勢，從而實現2 者技術融合的目標。

3.2 藍牙與Wi-Fi 技術的融合

藍牙是一種出現時間比較久的信息傳遞技術，它的發展比較成熟。近些年隨著Wi-Fi 的面世，也吸引了一大批廠商，希望在生產產品時能將藍牙技術與Wi-Fi 技術進行融合，使得他們的產品擁有更加高級的功能。相信在不久的將來，這類產品一定會被發明出來，應用到人們的日常生活中。

3.3 根據現有的通信技術開發出新的應用

短距離無線信息傳遞技術就是將原本就距離較短的設備之間快速實現信息傳輸，這也就直接推動產生了一些新的技術,如5G 技術。5G 技術的快速發展，使得萬物互聯成為可能，例如，在冰箱、空調、電飯煲等家用電器中，使用無線信息傳遞技術，就可以遠程控制，在回家之前對它們進行操控，使得家用電器更加人性化，給人類的生活也帶來了便利。

4 短距離無線通信的實際應用

4.1 在緊急救援中的實際應用

緊急救援這項工作往往是突發性的，為了保障人民的生命和財產安全，將損失降到最低，就需要提高救援工作中的效率與質量。此時就需要一套完整的通信系統，為救援人員裝備好無線通信設備，幫助救援人員掌握實時數據，了解現場的實際情況，從而制定針對性的救援方案，而且它能實時調整實施內容。在無線通信技術的支持下，可以實現定位、語音、視頻等功能。該技術還可以用在工程探測和其他救援當中，用圖像的形式來表達，所在的具體位置，充分發揮信息傳遞技術的優勢[13]。

4.2 在數字信息站中的應用

在數字信息站的應用主要表現在地鐵、鐵路、公交管理的工作中，當地鐵在行駛的過程中，需要實現地鐵和各個站臺之間保持實時的通信聯系，讓工作人員可以掌握地鐵的實時情況。短距離無線通信也能運用在旅游景點、站臺等信息站中。旅客可以通過短距離無線通信的應用，同時保持網絡通暢，來了解景點信息以及景點的旅客人數、景點的相關資料，并且可以根據實際情況讓旅客提前準備好所需要攜帶的物品及證件，減少排隊時間，大大方便了旅客的出行，景點的旅游資源價值也得到了充分發揮。

4.3 在安保系統過程中的應用

信息技術的發展讓家居系統更加智能化，從而讓人們的生活環境也更加舒適與便捷。其中，安保系統顯得尤為重要，它保障了我們的人身安全和財產安全。所以，需要配備一些安保措施，如電子防盜系統、門禁系統、有害氣體檢測系統和自動報警系統，當家里出現異常，通過信息傳遞技術快速報警，通知主人，保障人身安全，減少財產損失。

5 結 論

隨著我國社會經濟高速發展、現代科技與互聯網技術的不斷提高，推動了我國信息傳遞技術的發展。信息傳遞技術在每一個領域中得到了廣泛的應用，人民的生活已經離不開這項技術。充分發揮信息傳遞的技術優勢，將各項無線通信技術進行融合，擴充其應用范疇，讓它們優勢互補，從而帶給人們更好的生活質量，營造一個良好的通信環境。短距離無線通信最終會向物聯網的方向不斷發展，為建設智慧城市，智慧地球打造堅實基礎。