孫超

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物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的短距離無(wú)線通信技術(shù)探析

孫超

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510630

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。它指在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，以任何方式在人與環(huán)境的整合模式下獲取和處理信息的能力。在物聯(lián)網(wǎng)多技術(shù)體系中，短距離無(wú)線通信技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)支撐，發(fā)展非常迅速，應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大。因此，介紹了幾種常用的短距離無(wú)線通信技術(shù)，以期為其發(fā)展提供一些參考。

物聯(lián)網(wǎng)；短距離無(wú)線通信技術(shù)

引言

隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，人們迫切需要隨時(shí)隨地訪問(wèn)和交換信息。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)正逐漸進(jìn)入視野。在有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展成熟的今天，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有很大的潛力。為了滿足物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求，在技術(shù)、成本、可靠性、功耗及可實(shí)用性等各方面的綜合考慮下，短距離無(wú)線通信技術(shù)已成為物聯(lián)網(wǎng)中的主要技術(shù)。

1 短距離無(wú)線通信技術(shù)的理念和特點(diǎn)

1.1 短距離無(wú)線通信技術(shù)的理念

作為有效通信距離在厘米到百米之間的無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)際最高的信息傳遞速度可以達(dá)到超出100?Mbit/s，同時(shí)通信距離小于10?m。這種通信形式滿足多種物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求。一般情況下，在無(wú)線頻率信息數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中存在一定的約束，但這種形式在很多免費(fèi)區(qū)域中展現(xiàn)出了一定的發(fā)展過(guò)程。由此，在目前的通信產(chǎn)業(yè)過(guò)程中，短距離無(wú)線通信擁有非常顯著的優(yōu)勢(shì)[1]。

1.2 短距離無(wú)線通信技術(shù)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)意義上的無(wú)線通信技術(shù)主要用在航海防護(hù)以及軍事領(lǐng)域中，但是隨著短距離無(wú)線通信技術(shù)的不斷推廣，人們的生活形式得以改變，短距離無(wú)線通信技術(shù)展現(xiàn)出了自身的優(yōu)勢(shì)，主要分為以下幾點(diǎn)。

（1）短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信是電子設(shè)施與電子設(shè)施之間的信息，具備短距離傳遞的特點(diǎn)。這種信息傳遞不需要線路的設(shè)施溝通，因此擁有信息傳遞迅速的優(yōu)勢(shì)。

（2）因?yàn)槎叹嚯x無(wú)線通信具備距離短、成本低且實(shí)際推廣范圍較大的特點(diǎn)，因此實(shí)際信息資源的傳遞形式較為豐富，可以滿足各種用戶的要求。

（3）短距離無(wú)線通信技術(shù)，可以全面展現(xiàn)出信息加密的處置形式，符合信息傳遞的全面性和有效性。由此可知，短距離無(wú)線通信技術(shù)可以在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中全面推廣和引用。

2 物聯(lián)網(wǎng)中的短距離無(wú)線通信技術(shù)研究

2.1 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)是一種語(yǔ)言通信和無(wú)線信息傳遞技術(shù)的整合體，具備開(kāi)放性的特點(diǎn)，在目前技術(shù)推廣中可以減少電子設(shè)施之間的成本支出、降低能源消耗，為短波通信技術(shù)的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。在應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)傳遞信息資源的過(guò)程中，傳遞的頻率是全球范圍統(tǒng)一的2.4?GHz?ISM頻段。這種傳遞速度非常快，但也存在阻礙的因素。

藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線通信技術(shù)中的應(yīng)用，加快了無(wú)線通信技術(shù)的完善與更新?，F(xiàn)在很多廠商研究藍(lán)牙相關(guān)軟件，與藍(lán)牙相關(guān)的軟件產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，加快了無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn)將硬件技術(shù)和軟件技術(shù)等結(jié)合在一起，引起了無(wú)線通信行業(yè)的進(jìn)一步重視，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年里，藍(lán)牙技術(shù)的使用者數(shù)量將大量增加。藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展是無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的需要，也是社會(huì)發(fā)展對(duì)無(wú)線通信技術(shù)提出的新要求。

2.2 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)的整體覆蓋率可以在10~75?m之間，這一技術(shù)在傳遞過(guò)程中具備操作簡(jiǎn)單、成本消耗低以及時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，有助于為市場(chǎng)的發(fā)展和創(chuàng)新提供新素材[2]。

2.3 4G通信技術(shù)

隨著時(shí)代的逐漸變遷，我們從 2G 時(shí)代逐漸走向了 3G 時(shí)代，現(xiàn)階段又在向著全 IP 化的 4G 轉(zhuǎn)變。4G 最重要的特點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)融合性，支持多樣化無(wú)線通信技術(shù)共同存在，從而為人們創(chuàng)造適宜的移動(dòng)計(jì)算環(huán)境。應(yīng)用者可以在無(wú)規(guī)定地點(diǎn)、無(wú)規(guī)定實(shí)施應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，這就對(duì)應(yīng)用者的使用安全提出了全新的規(guī)定。在高速發(fā)展的移動(dòng)環(huán)境中，移動(dòng)工作站依舊可以創(chuàng)造2～100?Mbit/s的傳遞速度。4G 應(yīng)用單一的全球范圍 IP 中心網(wǎng)來(lái)替代 3G 中的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，交換構(gòu)架在電路交換向著分組交換轉(zhuǎn)變，最終轉(zhuǎn)換成依據(jù)分組交換架構(gòu)的全 IP 網(wǎng)絡(luò)。其中，TD-LTE 就是一種無(wú)線通信技術(shù)，而且是比 3G 網(wǎng)絡(luò)（更快的 4G 網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信技術(shù)中的一種。與以往的通信技術(shù)要求對(duì)比分析可知，這一技術(shù)在物理層面上的傳遞技術(shù)有所提升，實(shí)際應(yīng)用的重要技術(shù)有多址接入技術(shù)、混合自動(dòng)重傳等內(nèi)容。一方面其選擇應(yīng)用TDD 技術(shù)，可以有效引用有限的頻譜信息。在 TDD 的背景下，結(jié)合將發(fā)送和接收信號(hào)調(diào)節(jié)到同一個(gè)載波下不同時(shí)間段傳遞進(jìn)行劃分，促使有限的頻譜資源得以全面應(yīng)用。另一方面，TD-LTE 應(yīng)用正交頻分復(fù)用調(diào)節(jié)編碼技術(shù)，可以全面解決頻率選擇性窄帶等問(wèn)題，也可以提升單位頻譜的傳遞速度。正交頻分復(fù)用調(diào)制編碼技術(shù)主要是將頻段中提出的信道劃分成多個(gè)正交字信道，之后在每一個(gè)區(qū)域中安裝一個(gè)載波實(shí)施調(diào)節(jié)，子載波一起進(jìn)行傳遞，以此全面消除信號(hào)波帶來(lái)的影響。這一技術(shù)應(yīng)用了多輸入輸出技術(shù)，結(jié)合了分立式多天線，引用了多接收天線實(shí)施空間分集，可以讓通信鏈路得以劃分成多個(gè)并行的子信道，以此提升實(shí)際通信容量。TD-LTB 在實(shí)際發(fā)展中還依據(jù)自適應(yīng)重傳技術(shù)、編碼技術(shù)以及調(diào)制技術(shù)等內(nèi)容來(lái)優(yōu)化寬帶的信息傳遞速度。

2.4 Wimax技術(shù)

有限通信技術(shù)在通信過(guò)程中依靠局域網(wǎng)技術(shù)和廣域網(wǎng)技術(shù)，這是保障數(shù)據(jù)通信的基本方式。無(wú)線通信也在發(fā)展遠(yuǎn)程通信，解決網(wǎng)絡(luò)連接問(wèn)題。Wimax 技術(shù)是連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，解決遠(yuǎn)距離通信問(wèn)題，其具有一定的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值，符合現(xiàn)代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展需要。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，短距離無(wú)線技術(shù)是現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的重點(diǎn)，其中無(wú)線藍(lán)牙、Wi-Fi 等都是人們了解且大范圍應(yīng)用的短距離無(wú)線通信技術(shù)。短距離無(wú)線通信技術(shù)在未來(lái)發(fā)展中擁有非常寬闊的發(fā)展前景，但這種技術(shù)也存在一定的約束性。對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，發(fā)展中的問(wèn)題在于確定某種技術(shù)的應(yīng)用區(qū)域，之后結(jié)合目前存在的問(wèn)題進(jìn)行研究和分析，從而全面結(jié)合短距離無(wú)線技術(shù)和長(zhǎng)距離無(wú)線技術(shù)，促使兩者得以共同發(fā)展。

[1]柳躍騰. 60 GHz短距離無(wú)線通信干擾消除技術(shù)研究[D]. 北京：北京郵電大學(xué)，2015.

[2]陳煥，范鎧，汪正祥. ZigBee與其他短距離無(wú)線通信技術(shù)比較及其應(yīng)用[J]. 信息技術(shù)，2015（5）：180-183.

Short Distance Wireless Communication Technology in Construction of Internet of Things

Sun Chao

Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630

The Internet of Things is an important part of a new generation of information technology. It refers to the ability to acquire and process information at any time, any place, in any way in the integrated mode of people and the environment. In the multi-technology system of the Internet of Things, short distance wireless communication technology, as the main technical support of the Internet of Things architecture, is developing rapidly and the scope of application is gradually expanding. Therefore, several common short distance wireless communication technologies are introduced to provide some references for their development.

Internet of Things; short distance wireless communication technology

TN925

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