宋健

引言：隨著電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善和進步，我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，無線通信技術(shù)作為傳統(tǒng)通信技術(shù)的改良和換代產(chǎn)品，在技術(shù)方向和實現(xiàn)手段等方面都將帶領(lǐng)我們進入一個全新的數(shù)字通信時代。

本文通過對無線通信技術(shù)的現(xiàn)狀分析以及在我國的發(fā)展來介紹這些技術(shù)的前沿狀況。

一、分析無線通信前沿技術(shù)

RFID技術(shù)

a）概念

RFID（RadioFrequencyIdentification）是一種無線射頻識別技術(shù)，它是自動識別技術(shù)的一種。RFID類似于條碼掃描，條碼技術(shù)是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID標簽，利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器。

b）應(yīng)用

自2004年國家金卡工程[2]將物聯(lián)網(wǎng)RFID應(yīng)用試點列為重點工作以來，金卡工程每年都推出新的RFID應(yīng)用試點工程。該產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模在逐年增加，2009年85億，2010年120億，2011年已達到179.7億。射頻識別RFID技術(shù)已在我國第二代居民身份證、城市公共交通“一卡通”、電子證照與商品防偽、特種設(shè)備強檢、安全管理、動植物電子標識、以及現(xiàn)代物流管理等領(lǐng)域啟動了應(yīng)用試點并發(fā)揮了巨大能量。

c）淺析

RFID射頻標簽是承印物與電子技術(shù)的一個典型組合應(yīng)用。其在承印物上就包含了存有產(chǎn)品信息的IC芯片與天線組成的射頻電路，通過天線接收來自專用閱讀器所發(fā)射的射頻信號，并應(yīng)答出標簽芯片中所包含的數(shù)據(jù)信息，也可送入主計算機進行處理，從而實現(xiàn)產(chǎn)品非接觸式的識別、查找與管理，打破了傳統(tǒng)條形碼識別的局限性。

RFID的優(yōu)勢在于，其具有安全性、可重復(fù)使用、穿透性、抗污染和耐用性、體積小形狀多樣、數(shù)據(jù)容量大、可靠識別高速移動物體，遠距離讀取等。但RFID并非已經(jīng)取代條碼技術(shù)，因成本低，有完善的標準體系和普遍的市場接受力，條碼技術(shù)仍有市場，而RFID的內(nèi)存芯片成本相對較貴，且開發(fā)難度大，目前在我國仍有較大的發(fā)展空間。

二、ZigBee技術(shù)

1.概念

ZigBee是一組基于IEEE批準通過的802.15.4無線標準研制開發(fā)的，有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標準。IEEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，ZigBee聯(lián)盟對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進行了標準化。ZigBee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層，以保證這種便攜設(shè)備不會意外泄漏其標識，而且這種利用網(wǎng)絡(luò)的遠距離傳輸不會被其它節(jié)點獲得。

2.應(yīng)用

該項技術(shù)主要適合于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時支持地理定位功能?？梢葬槍I(yè)自動化、家庭自動化、遙測遙控、汽車自動化、農(nóng)業(yè)自動化和醫(yī)療護理、油田、電力、礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。

3.淺析

具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短時延、高容量、高安全、免執(zhí)照頻段等特點的ZigBee技術(shù)，目前已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價值。因其超低功耗、抗干擾和網(wǎng)絡(luò)的健壯性等優(yōu)點，使其在無線傳感器領(lǐng)域發(fā)揮出巨大的作用。

該技術(shù)的出發(fā)點是發(fā)展成為易搭建、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)。當產(chǎn)品需求為成本低、電力要求低、體積小、避免頻繁更換電池、覆蓋較大范圍時，則可以考慮使用ZigBee技術(shù)。

但事實上，目前的Zigbee最大的缺點卻是價格相對昂貴，其次協(xié)議占帶寬的開銷量對信道帶寬要求較高，而這反過來會影響通訊距離和環(huán)境適應(yīng)性，于是只好提高發(fā)射功率，進而無法滿足低功耗等優(yōu)勢特點?？梢?，現(xiàn)下Zigbee最大的優(yōu)點是提供了一個業(yè)界標準，從而可以實現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品互相替代，對促進競爭、繁榮市場以及長遠意義上的環(huán)保有利，但這一點是經(jīng)濟學上的優(yōu)點，不少技術(shù)人員并未理解到，從而在技術(shù)角度片面夸大了那些本不是優(yōu)點的“優(yōu)點”。這也說明了ZigBee技術(shù)的開發(fā)難度在于其復(fù)雜的協(xié)議。

三、4G

4G技術(shù)支持100Mbps～150Mbps的下行網(wǎng)絡(luò)帶寬，也就是4G意味著用戶可以體驗到最大12.5MB/s～18.75MB/s的下行速度。這是當前主流移動3G（TD-SCDMA）2.8Mbps的35倍，中國聯(lián)通3G（WCDMA）的25倍。

支持4G技術(shù)的移動設(shè)備可以提供高性能的匯流媒體內(nèi)容，并通過ID應(yīng)用程序成為個人身份鑒定設(shè)備。它也可以接受高分辨率的電影和電視節(jié)目，從而成為合并廣播和通信的新基礎(chǔ)設(shè)施中的一個紐帶。

此外，4G的無線即時連接等某些服務(wù)費用會比3G便宜。還有，4G有望集成不同模式的無線通信——從無線局域網(wǎng)和藍牙等室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、蜂窩信號、廣播電視到衛(wèi)星通信，移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。

4G通信技術(shù)并沒有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并利用了一些新的通信技術(shù)，來不斷提高無線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能的。如果說3G能為人們提供一個高速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境的話，那么4G通信會是一種超高速無線網(wǎng)絡(luò)，一種不需要電纜的信息超級高速公路，這種新網(wǎng)絡(luò)可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實境連線。

與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，4G通信技術(shù)最明顯的優(yōu)勢在于通話質(zhì)量及數(shù)據(jù)通信速度。然而，在通話品質(zhì)方面，移動電話消費者還是能接受的。隨著技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，現(xiàn)有移動電話網(wǎng)中手機的通話質(zhì)量還在進一步提高。

新技術(shù)、新變化、新需求為工程師們創(chuàng)造了一個非常復(fù)雜的全新環(huán)境，他們需要使用新一代射頻及無線測試工具，來應(yīng)對當前更為嚴峻的設(shè)計挑戰(zhàn)。 而隨著近年來電子設(shè)備的高度集成，3G、4G（LTE、WiMAX）、5G WiFi（802.11ac）為代表的無線通信的快速發(fā)展，以及物聯(lián)網(wǎng)、RFID、ZigBee的廣泛應(yīng)用。新應(yīng)用領(lǐng)域、新技術(shù)推動射頻微波及無線通信技術(shù)全面快速的發(fā)展，中國已成為該領(lǐng)域增長速度最快的市場之一。

參考文獻

[1]引自《RFID 技術(shù)與在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用》——《電子設(shè)計工程》2011/17期.

[2]引自《基于RFID技術(shù)的新型智能電子機票設(shè)計》——《信息技術(shù)》2007/03期.

[3]引自《Zigbee技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用》——《現(xiàn)代電子技術(shù)》2008/02期.

[4]《Wireless location technology and its application》——《Engineering Sciences》2011/04期.

（作者單位：西北民族大學電氣工程學院）