几种典型无线电技术的性能比较_无线电通信技术发展

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几种典型无线电技术的性能比较

作者：曲少梅

来源：《职业·下旬》2011年第05期

一、短距离无线通信

短距离无线通信主要特点是通信距离短，覆盖距离一般在10～200m；无线发射器的发射功率较低，发射功率一般小于100mW，工作频率多为免付费、免串请的全球通用的工业、科学、医学频段。低成本、低功耗和对等通信，是短距离无线通信技术的三个重要特征和优势。

二、几种短距离通信技术介绍

1.Wi-Fi技术

Wi-Fi（Wirele Fidelity，无限高保真）属于无线局域网的一种，通常是指符合IEEE802.11标准的网络产品，是利用无线接入手段的新型局域网解决方案。Wi-Fi技术标准按速度和技术新旧可分为：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a。Wi-Fi的主要特点是传输速率高、可靠性高、建网快速便捷、移动性好、网络结构弹性化、组网灵活、组网价格较低等。

2.蓝牙技术

蓝牙是低成本、短距离的无线个人网络传输应用，主要目标是提供全世界通行的无线传输环境，通过无线电波来实现所有移动设备之间的信息传输服务。

蓝牙起初的目标是取代现有的计算机外设、掌上电脑和移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接。蓝牙规范在制定之初，就建立了统一全球的目标，其规范向全球公开，工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、医学和科学频段。从目前的应用来看，由于蓝牙在小体积和低功耗方面的突出表现，几乎可以被集成到任何的数字设备之中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。

蓝牙支持点到点和点到多点的连接，可采用无线方式将若干个设备连成一个微微网，多个微微网又可互联成特殊分散网，形成灵活的多重微微网拓扑结构，从而实现各类设备之间的快速通信。

3.超宽带（UWB）技术

超宽带技术是另一个新发展的无线通信技术，美国联邦通信委员会（FFC）对UWB信号的定义是：部分带宽或总带宽>500MHz的信号。其中，部分带宽为信号功率谱密度在-10dB处测量的值。超宽带信号可以为高斯脉冲。一阶微分高斯脉冲、二阶微分高斯脉冲。UWB通过

基带脉冲作用于天线的方式发送数据，窄脉冲产生极大带宽的信号，脉冲采用脉位调制或二进制移相键控（BPSK）调制。UWB被允许在3.1～10.6MHDE 波段内工作，主要应用在小范围、高分辨率，能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统中。除此之外，这种新技术适用于对速率要求非常高的LAN或PAN。

4.ZigBee技术

ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案，主要用于近距离的无线连接。ZigBee是IEEE批准通过的802.15.4无线标准，主要适用于自动控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。

ZigBee技术的特点具体如下：功耗低，两节五号电池可支持长达六个月到两年左右的使用时间；可靠；数据传输速率低，只有250kb/s，专注于低传输应用；成本低；时延短，针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，通常都在15～30ms之间；优良的网络拓扑能力，ZigBee具有星、网和从树状网络结构能力，ZigBee设备实际上具有无线网络自愈能力，能简单地覆盖广阔范围；网络容量大，可支持多达65000个节点；安全，ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128；工作频段灵活，使用的频段分别为2.4MHz、868MHz（欧洲）及915MHz（美国），均为免执照频段。

5.红外线技术

红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号；接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，为众多的硬件和软件平台所支持。

三、各种无线电通信技术比较

拥有数百Mbit／s至数Gbit／s的数据传输速率的UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。

由于WiFi的频段是在世界范围内无需任何电信运营执照的免费频段，因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的、费用极其低且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在WiFi覆盖区域内快速浏览网页，随时随地接听、拨打电话。而其它一些基于WLAN的宽带数据应用，如流媒体、网络游戏等功能更是值得用户期待。有了WiFi功能，我们打长途电

话、浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等，再无需担心速度慢和花费高的问题。

红外通讯技术常被应用在下列设备中：笔记本电脑、台式电脑和手持电脑；打印机、键盘鼠标等计算机外围设备；电话机、移动电话、寻呼机；数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、手表；工业设备和医疗设备；网络接入设备，如调制解调器。

蓝牙技术的应用主要有以下三类：语音/数据接入，指将一台计算机通过安全的无线链路连接到通信设备上，完成与广域网的连接；外围设备互联，指将各种设备通过蓝牙链路连接到主机上；个人局域网（PAN），主要用于个人网络与信息的共享。

四、前景展望

自从蓝牙出现以后，曾让工业控制、家用自动控制等业者雀跃不已，但蓝牙的售价一直居高不下，影响了厂商的使用热情。

ZigBee技术的应用前景非常好。利用传感器和ZigBee网络可实现医疗中的远程监测病人身体状况，家庭自动化中的照明设备、门禁系统的远程控制，工业生产中的数据自动采集和处理，农业生产中自动化、网络化和智能化地进行远程设备控制。而作为ZigBee物理层补充的802.15.4a，则把目光投向精确定位及跟踪应用。高速UWB技术可以提供高达100Mbit/s以上的高速无线连接，可用在数字家庭网络中，在家用电器之间实现高速的视频业务传输，还可用在数字办公环境中，减少线缆布放的麻烦，提供高速数据传输。

WIFI技术的商用碰到了许多困难：一方面受制于WIFI技术自身的限制；另一方面，由于WIFI的赢利模式不明确，如果将WIFI作为单一网络经营，商业用户的不足会使网络建设的投资收益比较低，也影响电信运营商的积极性。但从WIFI技术定位看，笔者认为对于电信运营商而言，WIFI技术的定位主要是作为高速有线接入技术的补充，将来也会逐渐成为蜂窝移动通信的补充。WIFI技术可以在特定区域和范围内发挥对3G的重要补充作用，WIFI技术与3G技术结合具有广阔的发展前景。

红外线加热取暖技术不但应用于民用产品，更可应用到工业产品中，其高效节能、环保健康、洁净卫生、安全可靠的特点将会令更多行业受益。

（作者单位：山东省烟台工程职业技术学院）