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一種擺脫有線束縛的通信技術--無線傳輸

朱老師物聯(lián)網(wǎng)大講堂 ? 2024-06-07 08:10 ? 次閱讀
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常見的近距離無線通信技術主要有以下幾種:

藍牙(Bluetooth):這是一種近距離、低功耗的無線通訊標準,支持設備短距離通信(10m左右)。常用于無線鼠標、無線鍵盤或手持移動終端等設備。

ZigBeeZigBee是一種低功耗、可靠的無線網(wǎng)絡技術,主要用于無線網(wǎng)絡監(jiān)控。其特點是可靠性較高,帶寬較窄,多點支持能力極強,傳輸速率低、傳輸距離較遠。

無線局域網(wǎng)(Wi-Fi):Wi-Fi是一種廣泛應用的無線通信技術,主要用于電腦與電腦間用于網(wǎng)線連接擴展或替代。其特點是傳輸距離遠(相對其他)、帶寬寬、傳輸速率高,僅次于UWB、多點支持能力強,加密能力強。

除此之外,還有紅外(IrDA)、超寬帶(UWB)等近距離無線通信技術。

我們主要就這三種常用的近距離無線方案做一個簡單的介紹。

一、藍牙

藍牙(Bluetooth)是一種無線技術標準,用于在短距離范圍內(nèi)(通常在10米左右)傳輸數(shù)據(jù)和連接不同類型的電子設備。藍牙技術最初是由瑞典的愛立信公司開發(fā)的,目的是讓手機、耳機、電腦等設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸和通信。藍牙技術可以將數(shù)據(jù)通過無線電波在不同設備之間傳輸。它通常使用2.4 GHz的ISM波段,并采用頻率跳躍技術(FHSS),以減少干擾和提高全性。藍牙技術不需要使用何電纜或網(wǎng)絡連接,因此可以使不同設備之間的數(shù)據(jù)傳輸更加方便和。

藍牙技術有以下幾個優(yōu)點:

低功耗:藍牙技術采用了低功耗模式,可以在節(jié)省電量的同時保持高速傳輸。

短距離傳輸:藍牙技術的傳輸距離一般在10米左右,能夠滿足大多數(shù)設備之間的通信需求。

多設備連接:藍牙技術支持多設備同時連接,可以實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通。

可靠性高:藍牙技術采用了自適應頻率跳躍技術和頻率擴展技術,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。

易于使用:藍牙技術采用了簡單易懂的操作界面和配對流程,使用方便。

二、Zigbee

ZigBee是一項新型的無線通信技術,適用于傳輸范圍短數(shù)據(jù)傳輸速率低的一系列電子元器件設備之間。ZigBee無線通信技術可于數(shù)以千計的微小傳感器相互間,依托專門的無線電標準達成相互協(xié)調(diào)通信,因而該項技術常被稱為Home RF Lite無線技術、FireFly無線技術。ZigBee無線通信技術還可應用于小范圍的基于無線通信的控制及自動化等領域,可省去計算機設備、一系列數(shù)字設備相互間的有線電纜,更能夠?qū)崿F(xiàn)多種不同數(shù)字設備相互間的無線組網(wǎng),使它們實現(xiàn)相互通信,或者接入因特網(wǎng)。

ZigBee無線通信技術是基于蜜蜂相互間聯(lián)系的方式而研發(fā)生成的一項應用于互聯(lián)網(wǎng)通信的網(wǎng)絡技術。相較于傳統(tǒng)網(wǎng)絡通信技術,ZigBee無線通信技術表現(xiàn)出更為高效、便捷的特征。作為一項近距離、低成本、低功耗的無線網(wǎng)絡技術,ZigBee無線通信技術其關于組網(wǎng)、安全及應用軟件方面的技術是基于IEEE批準的802 15.4無線標準。該項技術尤為適用于數(shù)據(jù)流量偏小的業(yè)務,可尤為便捷地在一系列固定式、便攜式移動終端中進行安裝,與此同時,ZigBee無線通信技術還可實現(xiàn)GPS功能。

ZigBee具有如下優(yōu)點:

低功耗:由于ZigBee的傳輸速率低,發(fā)射功率僅為1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee設備非常省電。據(jù)估算,ZigBee設備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間,這是其它無線設備望塵莫及的。

成本低:ZigBee模塊的初始成本在6美元左右,估計很快就能降到1.5-2.5美元, 并且ZigBee協(xié)議是免專利費的。低成本對于ZigBee也是一個關鍵的因素。

時延短:通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短,典型的搜索設備時延30ms,休眠激活的時延是15ms, 活動設備信道接入的時延為15ms。因此ZigBee技術適用于對時延要求苛刻的無線控制(如工業(yè)控制場合等)應用。

網(wǎng)絡容量大:一個星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡最多可以容納254個從設備和一個主設備, 一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在最多100個ZigBee網(wǎng)絡, 而且網(wǎng)絡組成靈活。

可靠:采取了碰撞避免策略,同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙,避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸模式, 每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā)。

安全:ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能,支持鑒權和認證, 采用了AES-128的加密算法,各個應用可以靈活確定其安全屬性。

三、WiFi

WiFi全稱Wireless Fidelity,又稱802.11b標準,它的最大優(yōu)點就是傳輸速度較高,可以達到11Mbps;另外它的有效距離也很長,同時也與已有的各種802.11DSSS設備兼容。

WiFi是一個無線網(wǎng)絡通信技術的品牌,由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)擁有,目的是改善基于IEEE 802.11標準的無線網(wǎng)絡產(chǎn)品之間的互通性。Wi-Fi聯(lián)盟成立于1999年,當時的名稱叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance(WECA),2002年10月正式改名為Wi-Fi Alliance。

Wi-Fi與有線網(wǎng)絡技術相比,其特點和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:用戶移動性在有線網(wǎng)絡中,用戶只能在具有信息的位置上網(wǎng),限制了終端用戶的活動范圍。而Wi-Fi建成后,能提供漫游服務,在無線網(wǎng)信號覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何位置都可以接入網(wǎng)絡,使用戶真正實現(xiàn)隨時、隨地、隨意的接入寬帶網(wǎng)絡。此外,Wi-Fi還具有建設便捷性、投資經(jīng)濟性、業(yè)務可集成性以及健康安全性等優(yōu)勢。

WiFi技術的優(yōu)點:

建設便捷性。Wi-Fi技術免去了網(wǎng)絡布線等工作,一般只需安裝一個或多AP(Access Point無線訪問節(jié)點)設備,就可以解決一個區(qū)域的上網(wǎng)問題。避免了繁瑣的長工期的布線安裝工程。

投資經(jīng)濟性。有線網(wǎng)絡的固有缺點就是缺乏靈活性。在有線接入網(wǎng)規(guī)劃中,考慮到未來的發(fā)展,大量的超前投資往往會出現(xiàn)線路利用率低的情況。而WLAN的規(guī)劃就可以隨著用戶的增加而逐步擴展,在初期根據(jù)用戶的需要布置少量的點。當用戶數(shù)量增加時,只需再增加幾個AP設備,而不需要重新布線,具有較強的經(jīng)濟性。

  • 業(yè)務可集成性。由于Wi-Fi技術在二層與以太網(wǎng)完全一致,所以能夠?qū)LAN集成到已有的寬帶網(wǎng)絡中,也能將利用已有的寬帶業(yè)務應用到WLAN中。這樣,就可以利用已有的寬帶有線接入資源,迅速地部署WLAN網(wǎng)絡,形成無縫覆蓋。
  • 健康安全性。手機的發(fā)射功率約200mW~1W,手持式對講機高達5W,而IEEE 802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100mW,實際發(fā)射功率約60mW~70mW,且無線網(wǎng)絡使用方式并非像手機直接接觸人體,因此Wi-Fi技術是絕對安全的。

Wi-Fi技術的缺點:

傳輸速率局限性。雖然Wi-Fi技術最高數(shù)據(jù)傳輸速率標稱可達11Mb/s~54Mb/s,但系統(tǒng)開銷會使應用層速率減少50%左右。同時頻率干擾會使數(shù)據(jù)傳輸速率明顯降低。

質(zhì)量的不穩(wěn)定性。空間的無線電波間存在相互影響,特別是同頻段同技術設備之間將存在明顯影響。不僅如此,無線電波傳播中根據(jù)障礙物不同將發(fā)生折射、反射、衍射、信號無法穿透等情況,其質(zhì)量和信號的穩(wěn)定性都不如有線接入方式。

安全性有待提高。Wi-Fi采用了基于用戶的認證加密體系來提高其安全性,但其安全性和數(shù)據(jù)的保密性都不如有線接入方式。

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