贺鹏飞-短距离无线通信技术

1、短距离无线通信技术，何鹏飞邮箱：HPF _ 1。短距离无线通信的基本概念。各种短距离无线通信技术的发展、应用和特点。短距离无线通信技术的研究与发展，1。短距离无线通信的基本概念，有线通信数据传输的媒介：双绞线、同轴电缆、光纤或其他有线媒介。无线通信数据传输媒体：红外线、无线电微波或其他无线媒体。信号通过空气传播，任何人都可以接收到。关系：补充3W (5A)，无线数据网络的类型无线广域网(WWAN)无线城域网(WMAN)无线局域网(无线局域网)无线个人网(WPAN)无线体域网(WBAN)，美国电气和电子工程师协会，什么是短距离无线通信？短距离无线通信的主要特点是通信距离短，覆盖距离一般在几十米或

2、100米(200米)以内。无线发射机发射功率低，一般小于100毫瓦。自由连接各种个人便携式电子设备、计算机外部设备和各种家用电器，实现信息共享和多业务无线传输。各种短距离无线通信技术、蓝牙技术、无线局域网技术、IEEE 802.11系列、HiperLAN系列、IrDA(红外数据协会)技术、超宽带技术、Zigbee技术、自组织技术、射频识别技术、家庭射频技术、NFC技术、无线1394、2。各种短距离无线通信技术的发展、应用和特点，蓝牙技术是一种开放的全球无线数据和语音通信标准，其本质是建立一个通用的短距离无线接口，用于固定设备或移动设备之间的通信环境蓝牙技术诞生于1994年。爱立信决定开发一种低

3、功耗、低成本的无线接口，在手机及其配件之间建立通信。1998年5月，爱立信与诺基亚、英特尔、IBM和东芝联合成立了蓝牙特别兴趣小组(SIG)。并提出了短距离无线数据通信的技术标准。1999年7月，蓝牙SIG正式发布了蓝牙1.0版，将蓝牙的发展推向了实用阶段。2.1蓝牙技术。2001年3月，蓝牙1.1版正式发布。蓝牙配置文件1.0版主要针对点对点无线连接，如手机与电脑、电脑与外设、手机与耳机等之间的无线应用。蓝牙版本1.1将点对点扩展为点对多点，并纠正了以前版本中的错误和模糊概念。2003年11月，蓝牙SIG发布了蓝牙1.2版规范。在实现高速设备识别的基础上，降低了无线电波对无线局域网的干扰。2

4、004年11月，蓝牙2.0标准(2.0 EDR)正式推出。蓝牙的应用扩展到多媒体设备。新标准具有更高的数据传输速率和带宽(2-10Mbps)，当传输大量数据时，功耗降低到原来标准的一半。所有版本的蓝牙技术标准都可以从蓝牙国际组织的官方网站上免费下载。蓝牙的技术特点是在世界上开放的2.4千兆赫的ISM频段工作。频率范围为2 . 42 . 4835千兆赫。使用跳频扩频和时分多址技术，频带被分成几个跳频信道。在一个连接中，无线电收发器根据特定的代码序列连续地从一个信道“跳跃”到另一个信道。79个通道，1600跳/秒。一个蓝牙设备可以同时与七个其他蓝牙设备建立连接。数据传输速率可达1mb/s。FEC

5、ARQ具有低功耗和良好的通信安全性。有四种工作模式：激活模式、嗅探模式、保持模式和暂留模式。在链路层，蓝牙系统使用认证、加密和密钥管理进行安全控制。在应用层，用户可以使用个人识别码进行单向和双向认证。在有效范围内，可以跨越障碍连接，没有特殊的沟通视角和方向要求。联网既简单又方便。使用“插入一个”的概念蓝牙技术有电路交换和分组交换两种数据传输方式，可以同时支持语音业务和数据业务的传输。目前，蓝牙配置文件、蓝牙配置文件已经发展到2.0版，但实际使用的产品大多是1.2版。规范的每个版本分为两个部分：核心系统和应用程序概要。其中，核心部分包括四个底层协议：射频(RF)、链路控制(LC)、链路管理(LM

6、P)、逻辑链路控制和适配(L2CAP)、通用服务搜索协议(SDP)和通用接入模型(GAP)。应用模型是根据特定产品的不同需求而组合的各种协议，如串口配置文件、传真、拨号网络等。无线局域网是过去用无线技术代替有线信道来构建计算机局域网的一种手段，目的是解决计算机难以用有线方式实现的移动性，使其应用更不受空间的限制。欧洲的技术标准包括IEEE 802.11系列和HiperLAN系列。IEEE 802.11系列IEEE 802.11标准由许多子集组成，详细定义了无线局域网中从物理层到媒体接入控制层的通信协议。爱尔兰1和爱尔兰2的欧洲电信标准化研究所(ETSI)引入了接入泛欧标准。2000年制定了HI

7、PERLAN2标准。该标准采用预留的时分多址接入模式、动态时分双工模式、正交频分复用调制，最高数据速率可达54兆比特/秒。该标准详细定义了无线局域网的检测功能和切换信令，以支持多种无线网络，如动态频率选择、无线小区切换、链路自适应、多波束天线和功率控制，并强调与3G的集成。2.2无线局域网(WLAN)技术，IEEE802.11标准定义了单个MAC层和各种物理层，其物理层标准主要包括IEEE802.11b(WiFi)、IEEE802.11a和IEEE802.11g.无线网络最有潜力的应用主要是在个体户，家庭无线网络和建筑物或不方便安装电缆的地方。凭借这些优势，无线网络已经成为笔记本电脑最流行的无

8、线互联网接入技术。IEEE于2009年9月11日批准了802.11n高速无线局域网标准。IEEE 802.11n使用2.4GHz频段和5GHz频段，传输速度为300Mbps，最高可达600Mbps，向后兼容802.11b和802.11g.无线局域网802.11系列标准，在媒体访问控制层，802.11，802.11b，802.11a，802.11g标准都采用CSMA/卡(载波侦听多点访问/冲突避免)，2.3红外数据协会(红外数据协会)技术，红外数据协会(红外数据协会)起初，采用红外数据协会标准的无线设备只能在1米内以115.2 kb/s的速率传输数据，然后迅速发展到4Mb/s (4PPM.IrD

9、A技术是一种使用红外线的点对点通信技术。目前，其软硬件技术非常成熟，并广泛应用于小型移动设备(如PDA手机)。事实上，今天每一个PDA和许多离开工厂的手机、笔记本电脑、打印机和其他产品都支持IrDA技术。IrDA的主要优点是不需要申请频率使用权，所以红外通信的成本很低。它还具有体积小、功耗低、连接方便、便于移动通信的特点。由于数据传输速率高，它适合传输大容量文件和多媒体数据。另外，红外发射角小，传输安全性高。IrDA的缺点是它是一种视线传输，两个互相通信的设备必须对齐，中间不能被其他物体阻挡，所以这项技术只能用于两个(而不是更多)设备之间的连接。IrDA目前的研究方向是如何解决视线传输问题，提

10、高数据传输速率。2.4超宽带技术，超宽带的定义：超宽带信号的带宽应大于或等于500兆赫，或其相对带宽应大于0.2。超宽带无线通信的实际频谱范围为3.1-10.6千兆赫，其有效各向同性辐射功率(EIRP)不超过-41.3分贝/兆赫。超宽带：具有共享宽带频谱资源、系统容量大、传输速率高、功耗低、截获概率低、成本低、多径分辨率好、定位精度高的特点，以及超宽带的两大突破，在频谱划分上创造了“共存”局面。就传输速度而言，它确实正在向高速和超宽带应用发展。高速无线通信雷达探测成像定位跟踪、超宽带：脉冲超宽带技术发展趋势、载波超宽带直扩码分多址技术、兆比特正交频分复用技术、高速超宽带最终标准等仍未确定，但无

11、线媒体联盟已经形成。低速超宽带标准IEEE802.15.4a最终将红外超宽带技术应用于短距离无线工业自动控制网络。IEEE802.15.4a的另一项可选技术是工作在2.4GHz的CSS技术。IEEE802.15工作组为/15/,2.5.的WPAN紫蜂技术。紫蜂的名字来自蜂群为生存和发展所使用的通信模式。蜜蜂通过跳之字形舞来分享新发现食物来源的位置、距离和方向等信息。ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。它主要适用于自动控制和远程控制，可以嵌入到各种设备中，同时支持地理定位功能。ZigBee联盟成立于200

12、1年9月，有150个成员，包括飞思卡尔、菲利普、三菱、三星、IBM和华为。目标是在开放的全球标准基础上，使稳定、低成本、低功耗、无线网络监控产品成为可能。Zigbee有自己的技术优势：低功耗。在低功耗待机模式下，两个5号干电池可以支持一个节点工作624个月甚至更长时间。这是紫蜂的突出优势。相比之下，蓝牙可以工作几周，无线网络可以工作几个小时。低成本。通过大大简化协议(不到蓝牙的1/10)，对通信控制器的要求降低了。根据预测分析，在8051的8位微控制器下，全功能主节点需要32KB的代码，子功能节点只有4KB的代码，而紫蜂是免协议专利费的。每个芯片的价格大约是2美元。低利率。Zigbee以202

13、50 kbps的较低速度运行，提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps (868 MHz)的原始数据吞吐速率，满足低速数据传输的应用要求。近距离。发射范围一般在10100米之间，增加射频发射功率后可增加到13公里。这是指相邻节点之间的距离。如果采用路由中继和节点间通信，传输距离会更长。短时间延迟。Zigbee的响应速度很快，通常从睡眠状态切换到工作状态只需要15毫秒，节点接入网络只需要30毫秒，这进一步节省了电能。与蓝牙相比，它需要310秒，无线上网需要3秒。高容量。Zigbee可以采用星形、片状和网状网络结构，一个主节点管理多个子节点，最多一个主节

14、点可以管理254个子节点；同时，主节点也可以由上层网络节点管理，形成一个最多65000个节点的大型网络。高度安全。Zigbee提供了三种级别的安全模式，包括无安全设置、防止非法数据获取的访问控制列表(ACL)和灵活确定其安全属性的高级加密标准(AES 128)的对称加密。未经许可的频段。在工业科学和医学(ISM)频带-2中采用直接序列扩频。4千兆赫(全球)、915兆赫(美国)和868兆赫(欧洲)，真正的紫蜂，由紫蜂联盟主导的标准，定义网络层、安全层、应用层和配置文件；IEEE制定的802.15.4标准定义了物理层和媒体接入层。物理层(PHY)采用直接序列扩频(DSSS)技术。在媒体访问控制层，

15、主要采用无线局域网中802.11系列标准的CSMA/加州模式。低速无线设备、工业、农业和商业、消费电子产品、个人健康监测、玩具和游戏、家庭自动化、个人电脑的外围设备、适应紫蜂的应用、2.6自组织技术、蜂窝移动通信网络以及无线本地和移动IP协议都属于现有的网络基础设施。然而，在许多特殊环境(如动态环境)和紧急情况下，如果没有可用的网络基础设施，我们如何进行通信？这需要动态、快速部署、独立或很少依赖于现有的有线网络，即无线自组织网络。自组织网络是由一组带有无线通信收发器的移动终端节点组成的多跳临时无中心网络。它可以随时随地快速建立移动通信网络，不需要现有信息基础设施的支持。网络中的每个终端都可以自由移动，具有同等的状态和数据包转发能力。它也被称为多跳无线网络。自组织网络的前身是分组无线网络。早在1972年，美国国防部高级研究计划局(DARPA)就启动了分组无线网络项目PRNET，研究战场环境下分组无线网络的数据通信。此后，美国国防部高级研究计划局于1983年和1994年对苏然(可生存自适应网络)和全球信息