物联网中的几种短距离无线传输技术

短距离无线通信场包括Wifi、紫色蜜蜂(ZigBee)、蓝牙技术(Bluetooth)、超宽带技术(-Ultra-wideband，UWB)和RFID(radio frrid)低功耗、小型化是用户对当前无线通信产品(尤其是便携式产品)的强大要求，作为无线通信技术重要组成部分的短距离无线通信技术越来越受到人们的关注。国家也相应地制定了RFID和NFC在近距离通信技术标准，特别是物联网、移动支付和手机识别方面的应用标准。例如，主体想要的RFID相关规格包括欧洲和美国的EPC规格、日本的ubi quitous ID(UID)规格和ISO 18000系列标准。中国政府也重视短距离通信的发展，制定了支持短距离通信产业的一系列政策。这是科技部、公新娘联合14部准备的中国 RFID 发展策略白皮书等。此外，包括诺基亚、英特尔、IBM、东芝、华为、ZTE和联想在内的众多企业也积极参与短距离无线通信中每种技术的研究。1、Wi-Fi技术无线Fidelity(Wi-Fi)是无线通信协议(IEEE802.11b)，Wi-Fi的传输速率高达11Mb/s，在数据安全性方面比蓝牙技术稍低，但复盖范围略低于100米。Wi-Fi是以太网的无线扩展，理论上，只要用户位于接入点周围的特定区域内，就可以高达11Mb/s的速度访问互联网。实际上，如果多个用户同时通过一个点进行访问，带宽将由多个用户共享，Wi-Fi的连接速度将降低到数百kb/s。此外，Wi-Fi的信号通常不受墙壁阻挡的影响，但建筑内的有效传输距离比室外小。第一个IEEE802.11规范称为802.11b，是当前WLAN的主要技术标准，它主要用于提供WLAN接入，与许多非频率无线设备(如无线电话、蓝牙等)共享相同频带。随着新版本的Wi-Fi协议(如802.11a和802.11g)的推出，Wi-Fi将应用得越来越广泛。速度更快的802.11g使用与802.11b相同的正交频分多路复用调制技术，并以54Mb/s的速度在2.4GHz频带上运行。根据最新的发展趋势，802.11g有可能被大多数无线网络产品制造商选择为产品标准。Microsoft推出的桌面操作系统Windows XP和嵌入式操作系统Windows CE包含Wi-Fi支持。2、UWB技术Ultra Wideband(UWB)是一种无线载波通信技术，它不使用正弦载波，而是使用以纳秒为单位的非正弦波窄脉冲传输数据，因此具有宽频谱范围。UWB可以在美国FCC规定的非常大的带宽下传输信号，以便在3.1到10.6GHz频带中使用500MHz以上的带宽。UWB可以向低功耗、低复杂性的发射/接收器进行高速数据传输，这在最近几年中发展很快。在很宽的频谱范围内使用低功耗脉冲传输数据，充分利用频谱资源，而不会对现有窄带无线通信系统造成太大干扰。基于UWB技术构建的高速数据收发机有多种用途。UWB技术具有系统复杂性低、传输信号功率谱密度低、对信道衰落不敏感、截取少、位置精度高的优点，特别适合于室内等密集多路径场所的高速无线访问，适合于构建高效的无线LAN (WLAN)或无线个人域网络(WPAN)。3、ZigBee技术ZigBee主要用于短距离和数据传输速率不高的各种电子设备之间。ZigBee联盟成立于2001年8月。2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola和Philips半导体公司的大4共同宣布了zig bee联盟，开发了下一代无线通信标准，称为zig bee。所有这些企业都参与了IEEE 802.15.4工作组，该工作组负责开发IEEE物理和媒体控制层技术标准。ZigBee联盟负责开发网络层以上的协议。现在标准开发完成了。ZigBee协议比蓝牙、高速个人局域网或802.11x无线LAN更简单、更实用。zigby可以说是蓝牙的同族兄弟，他们使用2.4 GHz频段，并采用了跳频技术。zigby比蓝牙简单，速度慢，功耗和成本低。默认速度为250 kb/秒，降低到28 kb/秒会将传输范围扩展到134米，从而提高可靠性。此外，它还与254个节点联网，可以比蓝牙更好地支持游戏、家电、设备和家庭自动化应用程序。ZigBee技术特性主要包括以下部分：(1)数据传输速率低。仅10kb/s到250kb/s，侧重于低速传输应用程序。(2)功耗低。在待机模式下，可以使用两个普通5号电池6个月以上，这也是ZigBee的独特优点。(3)费用低。ZigBee数据传输速度低，协议简单，大大降低了成本。积极投资开发ZigBee的Motorola和Philips都展示了应用程序芯片。据Philips报告，主机端应用的芯片成本和其他终端产品的成本比蓝牙更具价格竞争力。(4)网络容量大。每个ZigBee网络最多可以支持255个设备。也就是说，每个ZigBee设备可以与其他254个设备连接。(5)有效范围小。有效范围在10到75米之间，具体取决于实际发射功率的大小和各种应用模式，基本上可以复盖一般家庭或办公室环境。(6)工作频带灵活。使用的频率分别为2.4GHz、868MHz(欧洲)和915MHz(美国)，是未授权的频率。4，NFC技术近场通信(NFC)是短距离无线通信技术标准(由非接触射频识别(RFID)演变而来)，类似于Philips、NOKIA和Sony main上的非接触射频识别(RFID)与RFID不同，NFC使用双向标识和连接，在13.56MHz频率范围内工作，距离为20厘米。NFC最初是远程控制识别与网络技术的集成，但现在已发展为无线连接技术。快速、自动地建立为蜂窝设备、蓝牙设备和Wi-Fi设备提供“虚拟连接”的无线网络，使电子设备能够在短距离范围内通信。NFC的短距离交互大大简化了整个身份验证识别过程，使电子设备之间的相互访问更加直接、安全和明确。NFC将所有识别身份的应用程序和服务组合到单个设备中，从而消除了记住多个密码的麻烦，同时保护了数据安全。NFC允许在多个设备(如数码相机、PDA、机顶盒、计算机、手机等)之间通过无线互连交换数据或服务。NFC还可以加速其他类型的无线通信(如Wi-Fi和蓝牙)，以便在更快、更远的距离内传输数据。每个电子设备都有其自己的专用应用程序菜单，而NFC可以创建快速安全的连接，无需从众多界面的菜单中进行选择。与著名的蓝牙等短距离无线通信标准不同，NFC的工作距离更短，而且不需要相应的加密设备，例如蓝牙。同样，构建Wi-Fi系列无线网络需要配备无线网卡的多台计算机、打印机和其他设备。此外，还需要具备一定技术的专家才能胜任这项工作。NFC放置在存取点后，即使比设定Wi-Fi连结近两者中的一个，也可以进行通讯。可能的应用前景1、Wi-Fi应用程序WLAN未来最有可能的应用程序主要位于SOHO、家庭无线网络和电缆安装不方便的建筑物或场所。Wi-Fi技术将Wi-Fi与基于XML或Java的web服务相结合，可以显着降低企业成本。例如，选择每个楼层或部门的802.11b接入点，而不是使用电缆线连接整个建筑，可以节省设置电缆的大量成本。目前该技术的使用者主要来自机场、酒店、购物中心等公共热点等。2、UWB应用程序UWB主要用于小型范围、高分辨率、墙壁、地面和能够穿透身体的雷达和图像系统。此外，此新技术还适用于速度要求极高的局域网(LAN)或域网络(PAN)(大于100 Mb/s)。UWB最具特色的应用程序将成为视频消费者娱乐的无线个人区域网络(WPAN)。传统无线通信方式，802.11b和蓝牙速度太慢，不适合视频数据传输；速度为54 Mb/s的802.11a标准可以处理视频数据，但成本较高。另一方面，UWB可以在10米的范围内支持高达110 Mb/s的数据传输速率，因此无需压缩数据即可快速、简单、经济地完成视频数据处理。UWB: UWB适用于家庭无线消费市场的需要，具有部分兼容性、高速、低成本、低功耗，特别适合于近距离高速大量多媒体数据传输和通过障碍物的卓越优势，并使许多商业公司将视频信号从机顶盒无线传输到数字电视等家庭环境视为有希望的无线通信技术。当然，UWB的未来前景取决于多种无线方案的技术开发、成本、用户使用习惯和市场成熟度等多种因素。3、ZigBee技术应用根据ZigBee联盟目前的设想，ZigBee将扩展其在安全监控系统、传感器网络、家庭监控、识别系统和建筑物智能控制系统等领域的应用。ZigBee的目标市场还包括PC外围设备(鼠标、键盘、游戏杆)、家用电子设备(电视、VCR、CD、VCD、DVD等设备的远程控制设备)、家用智能控制(照明、气体测量控制和警报等)、玩具(电子)4、NFC技术应用NFC有三种应用程序类型：(1)连接设备。除了无线LAN外，NFC还可以简化蓝牙连接。例如，笔记本电脑用户要在机场访问互联网，只需访问Wi-Fi热点。(2)实时预订。例如，海报或展示信息的背面贴有特定芯片，包含NFC协议的手机或PDA可以让您获取详细信息，或立即在线使用信用卡购买门票。