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        物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比

        2012-04-29 00:00:00徐磊
        中國新通信 2012年17期

        IrDA(InfraredDataAssociation)是點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,通信距離一般在0到1米之間,傳輸速率最快可達(dá)16Mbps,通信介質(zhì)為波長900納米左右的近紅外線。其傳輸具備小角度(30度錐角以內(nèi)),短距離,直線數(shù)據(jù)傳輸,保密性強,傳輸速率較高的特點,適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)。并且無需申請頻率的使用權(quán),成本低廉。IrDA已被全球范圍內(nèi)的眾多廠商采用,目前主流的軟硬件平臺均提供對它的支持。

        IrDA的不足在于它是一種視距傳輸,2個相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn),中間不能被其他物體阻隔,因而只適用于2臺(非多臺)設(shè)備之間的連接。

        Bluetooth是1998年5月,東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞共同提出該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它能夠在10米的半徑范圍內(nèi)實現(xiàn)單點對多點的無線數(shù)據(jù)和聲音傳輸,數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達(dá)1Mbps。Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段,使用跳頻頻譜擴展技術(shù),通信介質(zhì)為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。一臺Bluetooth設(shè)備可同時與七臺Bluetooth設(shè)備建立連接,在有效范圍內(nèi)可越過障礙物進行連接,沒有特別的通信視角和方向要求。此外,Bluetooth還具備功耗低、通信安全性好、支持語音傳輸、組網(wǎng)簡單等特點。

        但Bluetooth同時存在植入成本高、通信對象少、通信速率較低和技術(shù)不夠成熟的問題,它的發(fā)展與普及尚需經(jīng)過市場的磨煉,其自身的技術(shù)也有待于不斷完善和提高。

        802.11Wi-Fi(Wireless Fidelity)即無線保真技術(shù)是另一種目前流行的技術(shù)。它使用的是2.4GHz附近的頻段。Wi-Fi基于IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g和IEEE802.11n。不僅傳輸?shù)挠行Ь嚯x很長,而且速率還高達(dá)上百兆,與各種802.11DSSS設(shè)備兼容。目前最新的交換機能把Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)從接近100米的通信距離擴大到約6.5公里。另外,使用Wi-Fi的門檻較低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點”,并通過高速線路即可接入因特網(wǎng)。

        紫蜂(ZigBee)技術(shù),新一代的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將采用802.15.4(Zig.Bee)協(xié)議。ZigBee是一種供廉價的固定、便攜或移動設(shè)備使用的極低復(fù)雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術(shù),主要適合于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域,可以嵌入在各種設(shè)備中,同時支持地理定位功能。

        Zigbee技術(shù)的特點主要有:

        (1)低速率

        ZigBee工作在20~250kbps的較低速率,分別提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz1)和20kbps(868MHz)I~原始數(shù)據(jù)吞吐率,滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。

        (2)低時延

        ZigBee的響應(yīng)速度較快,一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms節(jié)點連接進入網(wǎng)絡(luò)只需30ms,進一步節(jié)省了電能。相比較,藍(lán)牙需要-10s,Wi—Fi則需要3s。

        (3)低功耗、實現(xiàn)簡單

        設(shè)備可以在電池的驅(qū)動下運行數(shù)月甚至數(shù)年。低功耗意味著較高的可靠性和可維護性,更適合體積小的大量日常應(yīng)用。

        (4)低成本

        對用戶來說,低成本意味著較低的設(shè)備費用、安裝費用和維護費用。ZigBee設(shè)備可以在標(biāo)準(zhǔn)電池供電的條件下(低成本)-r作,而不需要任何重?fù)Q電池或充電操作(低成本、易安裝)。

        (5)網(wǎng)絡(luò)容量高

        ZigBee通過使用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的PHY和MAC層,支持幾乎任意數(shù)目的設(shè)備,這對于大規(guī)模傳感器陣列和控制尤其重要。

        ZigBee技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛,其中包括智能建筑、軍事領(lǐng)域、工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備、智能家居及各種監(jiān)察系統(tǒng)等。ZigBee技術(shù)彌補了低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺,其成功的關(guān)鍵在于豐富而便捷的應(yīng)用,而不是技術(shù)本身。

        RFID(Radio Frequency Identification),即射頻識別,俗稱電子標(biāo)簽。它是一種非接觸式的自動識別技術(shù),通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID由標(biāo)簽(Tag)、解讀器(Reader)和天線(Antenna)三個基本要素組成。其基本工作原理并不復(fù)雜,標(biāo)簽進入磁場后,接收解讀器發(fā)出的射頻信號,憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(PassiveTag,無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽),或者主動發(fā)送某一頻率的信號(ActiveTag,有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽)。解讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

        RFID可被廣泛應(yīng)用于安全防偽、工商業(yè)自動化、財產(chǎn)保護、物流業(yè)、車輛跟蹤、停車場和高速公路的不停車收費系統(tǒng)等。從行業(yè)上講,RFID將滲透到包括汽車、醫(yī)藥、食品、交通運輸、能源、軍工、動物管理以及人事管理等各個領(lǐng)域。然而,由于成本、標(biāo)準(zhǔn)等問題的局限,RFID技術(shù)和應(yīng)用環(huán)境還很不成熟。主要表現(xiàn)在:制造技術(shù)較為復(fù)雜,智能標(biāo)簽的生產(chǎn)成本相對過高;標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一,最大的市場尚無法啟動;應(yīng)用環(huán)境和解決方案還不夠成熟,安全性將接受很大考驗。

        UWB(Ultra Wideband)即超寬帶技術(shù)。UWB起源于20世紀(jì)50年代末,此前主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)等通信設(shè)備中使用。隨著無線通信的飛速發(fā)展,人們對高速無線通信提出了更高的要求,超寬帶技術(shù)又被重新提出,并備受關(guān)注。與當(dāng)前流行的短距離無線通信技術(shù)相比,UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢,在無線通信方面的創(chuàng)新性和利益性已引起了全球業(yè)界的關(guān)注??梢哉f,低成本、低功耗、高速率、簡單有效的UWB通信正是人類所期望的夢幻般的無線通信方式。

        當(dāng)然,UWB技術(shù)也存在自身的弱點。主要是占用的帶寬過大,可能會干擾其他無線通信系統(tǒng),因此其頻率許可問題一直在爭論之中。另外,有學(xué)者認(rèn)為,盡管UWB系統(tǒng)發(fā)射的平均功率很低,但由于其脈沖持續(xù)時間很短,瞬時功率峰值可能會很大,這甚至?xí)绊懙矫窈降仍S多系統(tǒng)的正常工作。但是學(xué)術(shù)界的種種爭論并不影響UWB的開發(fā)和使用,2002年2月美國通信協(xié)會(FCC)批準(zhǔn)了UWB用于短距離無線通信的申請。

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