短距離無線通信技術是什么意思

隨著Internet的飛速發(fā)展，從WAN到MAN，再到LAN，PAN，這些技術已逐漸成熟。目前，各類網(wǎng)絡中最具增長潛力的是無線網(wǎng)絡，許多機構會選擇采用無線局域網(wǎng)（WLAN）來拓展他們的現(xiàn)有網(wǎng)絡，獲得在機構區(qū)域內部移動接入網(wǎng)絡的能力。

??? 怎樣不通過電纜，擺脫物理連接上的限制，使設備互聯(lián)起來呢？為了找到這個問題的答案，十多年來，人們不斷探索，形成了當今令人眼花繚亂的無線通信協(xié)議和產品。其中，最流行的關于短距離無線數(shù)據(jù)通信的3個標準是藍牙(Bluetooth),802.11(Wi-Fi)和IrDA。

??? 1? 藍牙

??? 1．1藍牙簡介

??? 愛立信在1994年開始研究一種能使手機與其附件（如耳機）之間互相通信的無線模塊，4年后，愛立信、諾基亞、IBM等公司共同推出了藍牙技術，主要用于通信和信息設備的無線連接。

??? 藍牙工作頻率為2．4GHz，有效范圍大約在10m半徑內。在此范圍內，采用藍牙技術的多臺設備，如手機、微機、激光打印機等能夠無線互聯(lián)，以約1 Mb／s的速率相互傳遞數(shù)據(jù)，并能方便地接入互聯(lián)網(wǎng)。隨著藍牙芯片價格和耗電量的不斷降低，藍牙已成為許多高端PDA和手機的必備功能。

??? 1．2藍牙技術的應用及市場展望

??? 作為一種電纜替代技術，藍牙具有低成本高速率的特點，他可把內嵌有藍牙芯片的計算機、手機和多種便攜通信終端互聯(lián)起來，為其提供語音和數(shù)字接入服務，實現(xiàn)信息的自動交換和處理，并且藍牙的使用和維護成本據(jù)稱要低于其他任何一種無線技術。目前藍牙技術開發(fā)重點是多點連接，即一臺設備同時與多臺（最多7臺）其他設備互聯(lián)。今后，市場上不同廠商的藍牙產品將能夠相互聯(lián)通。

??? 藍牙技術的應用主要有以下3類：

??? （1）語音／數(shù)據(jù)接入是指將一臺計算機通過安全的無線鏈路連接到通信設備上，完成與廣域網(wǎng)的聯(lián)接。

??? （2）外圍設備互連是指將各種設備通過藍牙鏈路連接到主機上。

??? （3）個人局域網(wǎng)（PAN）如圖1所示，主要用于個人網(wǎng)絡與信息的共享與交換。

??? 藍牙產品涉及PC、筆記本電腦、移動電話等信息設備和A／V設備、汽車電子、家用電器和工業(yè)設備領域。藍牙的支持者們預言說，一旦支持藍牙的芯片變得非常便宜，藍牙將置身于幾乎所有產品之中，從微波爐一直到衣服上的紐扣。

??? 藍牙在個人局域網(wǎng)中獲得了很大的成功，應用包括無繩電話，PDA與計算機的互聯(lián)，筆記本電腦與手機的互聯(lián)，以及無線RS232，RS485接口等。

??? 采用藍牙技術的設備使用方便，可自由移動。與無線局域網(wǎng)相比，藍牙無線系統(tǒng)更小、更輕薄，成本及功耗更低，信號的抗干擾能力強。

??? IBM、索尼和東芝等公司已經推出同時支持藍牙和802．11b的筆記本電腦。微軟也表示，一旦支持藍牙的外圍設備開始問世，出現(xiàn)了足夠多的設備驅動程序，他將在WindowsXP中增加對藍牙的支持。韓國和***的許多公司也利用其在手機、電腦開發(fā)制造上的優(yōu)勢，積極介入藍牙技術的研發(fā)，并不斷有產品推出。可以預料，藍牙技術將和PC、移動電話、數(shù)碼相機一樣迅速流行。

??? 2? 802.11(Wi-Fi)

??? Wi-Fi(WirelessFidelity,無線高保真）也是一種無線通信協(xié)議，正式名稱是IEEE802．11b，與藍牙一樣，同屬于短距離無線通信技術.Wi-Fi速率最高可達11Mb／s。雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍牙技術要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達100m左右，不用說家庭、辦公室，就是小一點的整棟大樓也可使用。

??? 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的主要技術標準，他的工作頻率也是2．4GHZ，與無繩電話、藍牙等許多不需頻率使用許可證的無線設備共享同一頻段。起先,Wi-Fi元件昂貴，兼容性不好，安全性也不能令人滿意。隨著時間推移，這些問題逐步得到解決，且隨著Wi-Fi協(xié)議新版本，如802．11a和802．11g的先后推出,Wi-Fi的應用將越來越廣泛。

??? 802．11a標準還沒有被工業(yè)界廣泛接受。他工作在5GHz頻率范圍，傳輸速率54Mb／s，使用正交頻分多路復用（OrthogonalFrequency DivisionMultiplexing，OFDM）調制技術，比802．11b采用的補碼鍵控（Complementary Code Keying，CCK）調制方案快，但他不向后兼容802．11b。

??? Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴展，理論上只要用戶位于一個接入點四周的一定區(qū)域內，就能以最高約11Mb／s的速度接入Web。但實際上，如果有多個用戶同時通過一個點接入，帶寬被多個用戶分享,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，但在建筑物內的有效傳輸距離小于戶外。

??? Wi-Fi技術的最具誘惑力的方面在于將Wi-Fi與基于XML或Java的Web服務融合起來之后，可以大幅度減少企業(yè)的IT成本。例如，許多企業(yè)選擇在每一層樓或每一個部門配備802．11b的接入點，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)省大量鋪設電纜所需花費的資金。

??? WLAN未來最具潛力的應用將主要在SOHO（SmallOfficeHomeOffice，在家辦公）、家庭無線網(wǎng)絡以及不便安裝電纜的建筑物或場所。目前這一技術的用戶主要來自機場、酒店、商場等公共熱點場所。

??? 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同時還包含對Wi-Fi的競爭對手藍牙等其他無線通信技術的支持。

??? 由于投資802．11b的費用降低，許多廠商介入這一領域。Intel推出了集成WLAN技術的筆記本電腦芯片組，不用外接無線網(wǎng)卡，就可實現(xiàn)無線上網(wǎng)。國內的聯(lián)想、清華同方、方正等公司都推出無線網(wǎng)卡等無線網(wǎng)絡解決方案。

??? 一些廠商為了爭奪市場，推出同時支持802．11a，802．11b和802．11g的芯片，這種芯片可以在2．4GHz和5．2GHz的波段以54 Mb／s的速率傳輸數(shù)據(jù)。至少已經有一家公司發(fā)布了同時支持Wi-Fi和藍牙的芯片。摩托羅拉、諾基亞和韓國三星公司等廠商，計劃在他們的手機產品中加入Wi-Fi功能。

??? 更多新的Wi-Fi標準正在制定之中。速度更快的802．11g使用與802．11b相同的正交頻分多路復用調制技術。他工作在2．4GHz頻段，速率達54Mb／s。比目前通用的802．11b快了5倍。802．11g標準本質上擴展了802．11b在2．4GHz頻段的性能，通過使用OFDM技術，獲得了54 Mb／s的高速，并且完全向后08兼容802．11b，他將最終取代802．11a。802．11g雖然還在草稿階段，但是根據(jù)最近國際消費電子產品的發(fā)展趨勢判斷，802．11g將有可能被大多數(shù)無線網(wǎng)絡產品制造商選擇作為產品標準。

??? 3? IrDA

??? 紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會IrDA（InfraredDataAssociation）成立于1993年，是致力于建立紅外線無線連接的非營利組織。起初，采用IrDA標準的無線設備僅能在1m范圍內以115．2kb／s速率傳輸數(shù)據(jù)，很快發(fā)展到4 Mb／s的速率，后來，速率又達到16 Mb／s。

??? IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，他也許是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)（PersonalAreaNetwork，PAN）的技術。目前他的軟硬件技術都很成熟，在小型移動設備，如PDA、手機上廣泛使用。事實上，當今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產品都支持IrDA。

??? IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權，因而紅外通信成本低廉。他還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。由于數(shù)據(jù)傳輸率較高，適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。

??? IrDA的不足在于他是一種視距傳輸，2個相互通信的設備之間必須對準，中間不能被其他物體阻隔，因而該技術只能用于2臺（非多臺）設備之間的連接。而藍牙就沒有此限制，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。

??? 表1? 列出了以上3種短距離無線通信協(xié)議特性的比較。

??? 4? UWB

??? 超寬帶技術UWB（UltraWideband）是另一個新發(fā)展起來的無線通信技術。UWB通過基帶脈沖作用于天線的方式發(fā)送數(shù)據(jù)。窄脈沖（小于1ns）產生極大帶寬的信號。脈沖采用脈位調制（PulsePositionModulation，PPM）或二進制移相鍵控（BPSK）調制。UWB被允許在3．1～10．6 GHz的波段內工作。他主要應用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術適用于對速率要求非常高（大于100 Mb／s）的LANs或PANs。

??? 軍事部門已對UWB進行了多年研究，開發(fā)出了分辨率極高的雷達。直到2002年2月14日，美國FCC（聯(lián)邦通信委員會）才準許該技術進入民用領域。所以對于商業(yè)和消費領域，UWB還是新鮮事物。但據(jù)報道，一些公司已開發(fā)出UWB收發(fā)器，用于制造能夠看穿墻壁、地面的雷達和圖像裝置，這種裝置可以用來檢查道路、橋梁及其他混凝土和瀝青結構建筑中的缺陷，可用于地下管線、電纜和建筑結構的定位。另外，在消防、救援、治安防范及醫(yī)療、醫(yī)學圖像處理中都大有用武之地。

??? UWB的一個非常有前途的應用是汽車防撞系統(tǒng)。戴姆勒克萊斯勒公司已經試制出用于自動剎車系統(tǒng)的雷達。在不久的將來，這種防撞雷達將成為高級汽車的一個選件。

??? UWB最具特色的應用將是視頻消費娛樂方面的無線個人局域網(wǎng)（PANs）。考察現(xiàn)有的無線通信方式，802．11b和藍牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數(shù)據(jù)；54Mb／s速率的802．11a標準可以處理視頻數(shù)據(jù)，但費用昂貴。而UWB有可能在10m范圍內，支持高達110Mb／s的數(shù)據(jù)傳輸率，不需要壓縮數(shù)據(jù)，可以快速、簡單、經濟地完成視頻數(shù)據(jù)處理。