短距离无线传输技术分析研究

谢翘楚 杨林森

摘要：无线网络应用广泛，而在需要低耗电、较少量资料传输的家电控制、物件辨识，大多会采用短距离无线技术，例如红外线、蓝牙、ZigBee、ANT等等。随著物联网的兴起，各技术都各有所长，也正互相竞争中。本文主要将各个主流的短距离无线传输技术进行介紹和比较。

关键词：无线网络;短距离;无线传输技术

引言：无线通信主要包括微波通信和卫星通信，微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。

语言是人类最重要的交际工具，是人们进行沟通交流的主要表达方式。在物联网的时代当机器需要交流的时候，也需要按照相互之间可以听懂的语言进行。目前使用较广泛的近距无线通信技术有蓝牙（Bluetooth）、无线局域网802.11（Wi-Fi）和红外数据传输（IrDA）。同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，如Zigbee、超宽频（Ultra WideBand）、5G Wi-Fi、433MHz、近场通信（NFC）、DECT等等。

一、蓝牙

蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHz ISM频段，提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。

但蓝牙技术遭遇了最大的障碍是过于昂贵。突出表现在芯片大小和价格难以下调、抗干扰能力不强、传输距离太短、信息安全问题等等。这就使得许多用户不愿意花大价钱来购买这种无线设备。因此，业内专家认为，蓝牙的市场前景取决于蓝牙价格和基于蓝牙的应用是否能达到一定的规模。但目前蓝牙在手持移动设备短距离传输上还占很大的市场份额。

二、ZigBee

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。主要特点包括低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee网络中的设备可分为协调器（Coordinator）、汇聚节点（Router）、传感器节点（EndDevice）等三种角色。

Zigbee作为一种短距离无线通信技术，由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，因此在物联网、智能家居、工业控制等领域具有非常强的可应用性。

随着社会经济结构、家庭人口结构以及信息技术的的发展变化，人们对家居环境的安全性、舒适性、效率性、透明性提出了更高的要求。同时越来越多的家庭要求家居产品不仅要具备简单的智能，更要求整个系统在功能扩展、外延以及服务方面能够做到简单、方便、轻松、安全。很显然，我们的家居生活需要改变。

虽然智能家居的概念很早就出现，市场需求也一直存在，但长期以来智能家居的发展由于受制于相关技术的突破，一直没有得到大规模的应用普及。ZigBee的出现使这个问题得到了很好的解决。

物联网则是一个极其庞大的网络，它涉及各行各业，其实质就是让万事万物通过网络连接起来，实现许多超级智能化的应用。传感器网是构建物联网最基本的网络，传感器作为感知的最前端探测和搜集信号，之后则需要各种有线和无线的通信技术进行设备相互间的通信交流。而光纤、ADSL、3G和Wi-Fi是作为联网的主要动脉，而最后100米的短距离接入则是通过短距离无线通信技术来实现的，而Zigbee被认为是目前最适合传感器网络接入端的无线通信技术。

三、5G Wi-Fi

5G Wi-Fi（802.11ac）是指第五代Wi-Fi传输技术，并且运行在5Ghz无线电波频段（并不是运行在5Ghz频段的Wi-Fi就是5G Wi-Fi，而只有采用802.11ac协议的Wi-Fi才是真正5G Wi-Fi）。

更高的无线传输速度是5G Wi-Fi的最大特征。业界认为，5G Wi-Fi的入门级速度是433Mbps，这至少是现在Wi-Fi速率的三倍，一些高性能的5G Wi-Fi还能达到1Gbps以上。而博通是较早提出提出此技术和较早应用此技术且相对比较成熟的芯片厂商，目前使用博通5G芯片的著名品牌有苹果手机iphone5、三星手机GALAXY S4、HTC one 、腾达11ac 千兆无线路由器等。

尽管被称为4G的第四代移动通信制式还没有正式商用，但5G Wi-Fi却已兴起。由于国内外厂商纷纷在产品中加入对5G Wi-Fi功能的支持，有业内专家表示未来一年内，5G Wi-Fi将迅速普及，而各大连锁咖啡店和西餐厅或将面临5G Wi-Fi路由器的更换潮。

四、超宽频（UWB）

UWB（Ultra Wideband）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。

UWB抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。UWB系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。

总结

总的来说，它们都有其立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求;或着眼于功能的扩充性;或符合某些单一应用的特别要求;或建立竞争技术的差异化等。但是没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求，各种传输技术，有其所长也有其所短，很希望看到他们在物联网的世界里大放异彩，为我们的社会主义现代化道路添砖加瓦。

参考文献：

[1]短距离的信息传输中的无线通信技术分析[J].周薇薇.电子制作.2013（15）

[2]无线通信技术的分析[J].段鹏飞.通讯世界.2019（10）

[3]短距离无线通信技术分析[J].张航.通讯世界.2016（16）

基金项目：成都工业学院校级重点项目2020ZR005，大学生创新创业训练项目S202011116010