浅析短距离无线通信技术

张和平 （天津市厚德科技有限公司 天津300384）

浅析短距离无线通信技术

张和平 （天津市厚德科技有限公司 天津300384）

介绍短距离无线通信技术的特征分类、优缺点比较以及应用前景。提出它们都有使其在市场立足的突出优势，也都不可避免地有着不同的劣势，并没有一个能够满足所有要求的十全十美的技术。各个不同领域应依照自身对传输速率、通信距离、频段、功耗、安全性以及成本等等各方面的要求，选择最适合的品种。

短距离无线通信技术 蓝牙协议 红外数据传输 无线局域网

0 引言

随着Internet技术、计算机技术、通信技术和电子技术的飞速发展，更因为人们对信息随时随地获取和交换的迫切需要，无线通信开始在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，显示出巨大的发展潜力。而在这其中，作为无线通信技术的一个重要分支——短距离无线通信技术因其在技术、成本、可靠性及可实用性方面的突出优势，正逐渐引起人们越来越广泛的关注。短距离无线通信技术的范围很广，在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，通常是几十米以内，就可以称为短距离无线通信。

1 短距离无线通信技术的特征

同长距离无线通信相区别，短距离无线通信的特征主要有如下几点：

①通讯的距离在几厘米到几百米之间，主要在小范围区域内使用。

②由于传播距离近，遇到障碍物的几率也小，无线发射功率在几微瓦到小于100 μW之间，低功耗。

③对等通信是短距离无线通信的重要特征，有别于基于网络基础设施的无线通信技术，终端之间对等通信无需网络设备进行中转。

④低成本。因为各种通信终端的产销量都很大，要提供终端间的直通能力，没有足够低的成本是很难推广的。

2 短距离无线通信技术分类和应用

一个典型的短距离无线通信系统基本包括一个无线发射器和一个无线接收器。目前使用较广泛的短距无线通信技术是蓝牙（Bluetooth）、无线局域网 802.11（Wi-Fi）和红外数据传输（IrDA）3种。同时还有一些具有发展潜力的近距离无线技术标准，它们分别是ZigBee、超宽频（Ultra WideBand）等。

2.1 蓝牙（Bluetooth）

蓝牙是由爱立信公司于1994年首先提出的一种工作在2.4 GHz频段的短距离无线通信技术规范，有效范围大约在10 m半径内。在此范围内，采用蓝牙技术的多台设备，如手机、微机、激光打印机等能够无线互联，以约1 Mb/s的速率相互传递数据，并能方便地接入互联网。它是实现语音和数据无线传输的开放性规范，是一种低成本、低功耗、短距离、安全性高的无线连接技术。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此特别适用于小型的移动通信设备，使设备去掉了连接电缆的不便，通过无线建立通信。蓝牙技术支持一对一和一对多的链接方式，在一对多的模式中，多个蓝牙结点共享传输通道互联。

2.2 无线局域网802.11（Wi-Fi）

Wi-Fi是无线保真（wireless fidelity）的缩写，全称Wireless Fidelity，指具有完全兼容性的802.11标准IEEE802.11b子集，简单来说其实就是IEEE 802.11b的别称。与蓝牙一样，同属于短距离无线通信技术，最早提出于1997年，目的是提供无线局域网的接入，可实现几Mbps的无线接入。主要用于解决办公室无线局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入。其优势在于：无线电波的覆盖范围广（100 m左右）；传输速度快（11 Mb/s）；成本低，省去网络布线，便于厂商介入。虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，但在带宽和电波的覆盖范围方面却略胜一筹。但由于其优异的带宽是以较高的功耗作为代价的，因此大多数便携Wi-Fi装置都需要较高的电能储备，这限制了它在工业场合的推广和应用。

2.3 红外数据传输（IrDA）

IrDA（Infrared Data Association）是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0～1 m之间，传输速率最快可达16 Mbps，通信介质为波长900 nm左右的近红外线。其传输具备小角度（30°锥角以内），短距离，直线数据传输，保密性强，传输速率较高的特点，适于传输大容量的文件和多媒体数据。并且无需申请频率的使用权，成本低廉。IrDA已被全球范围内的众多厂商采用，目前主流的软硬件平台均提供对它的支持。

IrDA的主要优点是无需申请频率的使用权，因而红外通信成本低廉。并且还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点。此外，红外线发射角度较小，传输安全性高。

IrDA的不足在于它是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其他物体阻隔，因而该技术只能用于2台设备之间的连接，不能同时连接更多的设备，且一般不会应用于工业网络上。而蓝牙就没有此限制，且不受墙壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解决视距传输问题及提高数据传输率。

2.4 紫蜂（Zigbee）

ZigBee技术是最新发展起来的一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，可以说是蓝牙的同族兄弟，使用2.4 GHz波段，采用跳频技术。但与蓝牙相比，ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。基本速率是250 kb/s，当降低到28 kb/s时，传输范围可扩大到134 m，并获得更高的可靠性。另外，可与254个节点联网。可比蓝牙更好地支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。人们期望能在工业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统和玩具等领域拓展ZigBee的应用。

2.5 超宽带技术UWB（Ultra Wideband）

超宽带技术UWB（Ultra Wideband）是指信号带宽大于500 MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通信方案。与常见的使用连续载波通信方式不同，UWB采用极短的脉冲信号来传送信息，通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz，最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通信的同时，UWB设备的发射功率却很小，仅仅是现有设备的几百分之一，对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声。因此从理论上讲UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通信方式。UWB最具特色的应用将是视频消费娱乐方面的无线个人局域网。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的优点使UWB较适合家庭无线消费市场的需求。

3 短距离无线通信技术优缺点纵横比

几种常用短距离无线通信技术方式的主要性能比较如表1。

表1 几种常用短距离无线通信技术方式比较

4 结束语

综合分析以上几种短距离无线通信技术，可以看出它们都有使其在市场立足的突出优势，也都不可避免的有着不同的劣势，并没有一个能够满足所有要求的十全十美的技术。各个不同领域都可以依照自身对传输速率、通信距离、频段、功耗、安全性以及成本等等方面的要求，选择最适合的品种，做到优势最大化。■

2012-03-06