趙磊等

【摘 要】技術(shù)是一個積累的過程，隨著積累的越來越多，發(fā)展也會越來越快。最近的幾十年，技術(shù)呈爆發(fā)性增長。在過去的10年，互聯(lián)網(wǎng)的浪潮影響了一代人，讓通信變得簡單，而如今，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已逐步成熟，又有一種新的思維活躍了起來——物聯(lián)網(wǎng)。從邏輯上來看，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，從物與網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)到萬物相聯(lián)，使萬物之間皆可通信?；ヂ?lián)網(wǎng)解決了遠距離的通信問題，但為了實現(xiàn)萬物相聯(lián)，近距離的通信也必不可少，因此，近距離通信技術(shù)也蓬勃發(fā)展，迎來了一個春天。

【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；近距離通信

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)在實現(xiàn)的過程中，面臨著許多的問題，首先，在越來越多的事物接入網(wǎng)絡(luò)后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，必然會增加，而且增加的速度會越來越快，這時大數(shù)據(jù)的傳輸，大數(shù)據(jù)的分析是一個巨大的問題。其次，要想實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，除了與遠距離的事物進行通信，也要與身邊的事物進行通信，那么近距離通信必不可少。隨著通信和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，短距離無線通信技術(shù)的應(yīng)用步伐不斷加快，正日益走向成熟。一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息且傳輸距離限制在較短范圍（幾十米）以內(nèi)，就可稱為短距離無線通信。目前我們所看到的短距離無線技術(shù)都有其立足的特點，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求；或著眼于功能的擴充性；或符合某些單一應(yīng)用的特別要求；或建立競爭技術(shù)的差異化等，但是沒有一種技術(shù)可以完美到足以滿足所有的需求。

1 現(xiàn)有的主要近距離通信技術(shù)

1.1 藍牙技術(shù)

bluetooth技術(shù)是廣受業(yè)界關(guān)注的近距無線連接技術(shù)。藍牙（BluetoothR）：是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實現(xiàn)固定設(shè)備、移動設(shè)備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波）。藍牙是基于數(shù)據(jù)包、有著主從架構(gòu)的協(xié)議。一個主設(shè)備至多可和同一微微網(wǎng)中的七個從設(shè)備通訊。所有設(shè)備共享主設(shè)備的時鐘。分組交換基于主設(shè)備定義的、以312.5μs為間隔運行的基礎(chǔ)時鐘。兩個時鐘周期構(gòu)成一個625？s的槽，兩個時間隙就構(gòu)成了一個1250μs的縫隙對。在單槽封包的簡單情況下，主設(shè)備在雙數(shù)槽發(fā)送信息、單數(shù)槽接受信息。而從設(shè)備則正好相反。封包容量可長達1、3、或5個時間隙，但無論是哪種情況，主設(shè)備都會從雙數(shù)槽開始傳輸，從設(shè)備從單數(shù)槽開始傳輸。目前最新的藍牙4.2版本的數(shù)據(jù)傳輸速率可達到24Mbit/s。最大的射程約為100m.

1.2 Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi是一種高頻的無線電信號，是目前應(yīng)用最為廣泛的無線通信技術(shù)，幾乎所有的智能手機，平板電腦，筆記本電腦都支持。無線保真即（WiFi）是通過無線電波來連網(wǎng)；常見的就是一個無線路由器，那么在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用無線保真連接方式進行聯(lián)網(wǎng)，如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網(wǎng)線路，則又被稱為熱點。無線網(wǎng)絡(luò)無線上網(wǎng)在大城市比較常用，雖然由無線保真技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進，但傳輸速度非?？?，可以達到54Mbps，符合個人和社會信息化的需求。無線保真最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要，并且由于發(fā)射信號功率低于100mw，低于手機發(fā)射功率，所以無線保真上網(wǎng)相對也是最安全健康的。。

1.3 IrDA技術(shù)

IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)（PAN）的技術(shù)。目前它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動設(shè)備，如PDA、手機上廣泛使用。事實上，當(dāng)今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產(chǎn)品都支持IrDA。

IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。 IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，兩個相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺（非多臺）設(shè)備之間的連接。而藍牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。

1.4 NFC技術(shù)

NFC是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類似于RFID（非接觸式射頻識別）的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。和RFID不同，NFC采用了雙向的識別和連接。在20cm距離內(nèi)工作于13.56MHz頻率范圍。NFC最初僅僅是遙控識別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無線連接技術(shù)。它能快速自動地建立無線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備提供一個“虛擬連接”，使電子設(shè)備可以在短距離范圍進行通訊。NFC的短距離交互大大簡化了整個認證識別過程，使電子設(shè)備間互相訪問更直接、更安全和更清楚，不用再聽到各種電子雜音。

NFC通過在單一設(shè)備上組合所有的身份識別應(yīng)用和服務(wù)，幫助解決記憶多個密碼的麻煩，同時也保證了數(shù)據(jù)的安全保護。而NFC被置入接入點之后，只要將其中兩個靠近就可以實現(xiàn)交流，比配置Wi-Fi連結(jié)容易得多。目前在快捷支付方面顯露身手。

1.5 ZigBee技術(shù)

ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。ZigBee同樣使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節(jié)點聯(lián)網(wǎng)?？梢员人{牙更好地支持游戲、消費電子、儀器和家庭自動化應(yīng)用。在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)和玩具等領(lǐng)域ZigBee的應(yīng)用前景巨大。

1.6 UWB技術(shù)

超寬帶技術(shù)UWB是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國FCC對UWB的規(guī)定為：在3.1～10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收機實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源。基于UWB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機有著廣泛的用途。

UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個高效的無線局域網(wǎng)或無線個域網(wǎng)（WPAN）。UWB主要應(yīng)用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對速率要求非常高（大于100 Mb/s）的LANs或PANs。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點使得UWB較適合家庭無線消費市場的需求：UWB尤其適合近距離內(nèi)高速傳送大量多媒體數(shù)據(jù)以及可以穿透障礙物的突出優(yōu)點，讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無線通信技術(shù)，應(yīng)用于諸如將視頻信號從機頂盒無線傳送到數(shù)字電視等家庭場合。當(dāng)然，UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術(shù)發(fā)展、成本、用戶使用習(xí)慣和市場成熟度等多方面的因素。

隨著信息科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，人與人 ，物與人，物與物之間的通信會變得越來越簡單，但在目前，還沒有一種能滿足人們各方面需求的通信技術(shù)出現(xiàn)，不過這只是時間的問題。相信在不久的將來，能夠出現(xiàn)一種，數(shù)據(jù)傳輸又快，安全可靠，連接更為方便，耗能更低的技術(shù)?，F(xiàn)在是數(shù)據(jù)的時代，哪種技術(shù)能滿足當(dāng)前數(shù)據(jù)通信的各方面要求，那么在未來必會蓬勃發(fā)展。

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[責(zé)任編輯：曹明明]