2023年11月15日

几种无线通信方式蓝牙WiFiIrDANFCZigbeeUWB的介绍和比较

作者 admin

总有人问:蓝牙、WiFi、Zigbee、NFC、红外数据传输(IrDA)、超宽带(Ultra WideBand)、NFC(短距离通信)、WiMedia、DECT、无线1394……哪一个更好? 其实没有好坏之分,只有适合不适合! 它们都有各自的特点,或者基于传输速度、距离、功耗的特殊要求; 或注重功能的扩展,或满足一些单一应用的特殊要求; 或者建立竞争技术的差异化等等,但到目前为止还没有任何技术能够完美地满足所有需求。

蓝牙

蓝牙技术是无线数据和语音通信的开放全球规范。 其本质是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立一个通用的短距离无线接口,并进一步将通信技术与计算机技术相结合,使各种设备无需电线或电缆连接就可以近距离地相互通信或操作。彼此。 其传输频段为全球公众普遍使用的2.4GHz ISM频段,提供1Mbps的传输速率,传输距离10m。

蓝牙应用/

蓝牙技术诞生于 1994 年,当时爱立信决定开发一种低功耗、低成本的无线接口,以在手机及其配件之间建立通信。 这项技术也得到了PC行业巨头的支持。 1998年,爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝等五家公司达成了蓝牙技术协议。

蓝牙协议的标准版本是802.15.1,由蓝牙组织(SIG)开发。 802.15.1 的原始标准基于蓝牙 1.1,该标准内置于许多当前的蓝牙设备中。 新版本的802.15.1a基本等同于蓝牙1.2标准,具有一定的QoS特性,并保持完整的向后兼容性。 但蓝牙技术遇到的最大障碍是它太昂贵。 突出的表现包括芯片尺寸和价格难以减小、抗干扰能力弱、传输距离太短、信息安全问题等,这使得许多用户不愿意花大量资金购买此类无线设备。 因此,业内专家认为,蓝牙的市场前景取决于蓝牙的价格以及基于蓝牙的应用能否达到一定规模。

无线网络技术

Wi-Fi(无线保真)也是一种无线通信协议。 它的正式名称是IEEE802.11b。 与蓝牙一样,它是一种短距离无线通信技术。 Wi-Fi 速度最高可达 11Mb/s。 虽然在数据安全性方面比蓝牙技术差一些,但在无线电波覆盖范围方面稍好一些,可以达到100m左右。

WiFi/

Wi-Fi 是以太网的无线扩展。 理论上,只要用户位于接入点周围的一定区域内,就可以以高达约 11Mb/s 的速度访问 Web。 但实际上,如果有多个用户同时通过一点接入,且带宽由多个用户共享,Wi-Fi连接速度一般只有几百kb/s。 信号不受墙壁阻挡,在建筑物内部有效传输距离比室外小。

未来WLAN最有潜力的应用将主要是SOHO、家庭无线网络以及建筑物或不方便安装电缆的场所。 目前该技术的用户主要来自机场、酒店、商场等公共热点地区。 Wi-Fi技术可以将Wi-Fi与基于XML或Java的Web服务集成,这可以显着降低企业成本。 例如,企业选择为每个楼层或部门配备802.11b接入点,而不是使用电缆连接整个建筑物。 这可以节省大量铺设电缆的费用。

最初的 IEEE802.11 规范于 1997 年提出,称为 802.11b。 其主要目的是提供WLAN接入。 也是目前WLAN的主要技术标准。 它的工作频率也是2.4GHz,这与无绳电话、蓝牙等需要频率使用许可证的无线设备共享相同的频段。 随着802.11a、802.11g等新版本Wi-Fi协议的陆续推出,Wi-Fi应用将越来越广泛。 速度更快的 802.11g 使用与 802.11b 相同的正交频分复用调制技术。 它工作在2.4GHz频段,速率为54Mb/s。 从近期国际消费电子产品的发展趋势来看,802.11g将有可能被大多数无线网络产品制造商选择作为产品标准。

微软推出的桌面操作系统WindowsXP和嵌入式操作系统WindowsCE都包含了对Wi-Fi的支持。 其中,WindowsCE还包括对其他无线通信技术如蓝牙的支持,是Wi-Fi的竞争对手。 随着802.11b投资成本的下降,许多厂商开始涉足这一领域。 英特尔推出了集成WLAN技术的笔记本电脑芯片组,无需外接无线网卡即可实现无线上网。

红外线技术

IrDA 红外数据协会 IrDA(InfraredData Association)成立于 1993 年。最初,采用 IrDA 标准的无线设备只能在 1m 范围内以 115.2 kb/s 的速率传输数据,很快发展到 4Mb/s 的速率和 16Mb/s。 IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术,是第一个实现无线个域网(PAN)的技术。 目前其软硬件技术已经非常成熟,广泛应用于小型移动设备,如PDA、手机等。 事实上,如今每台 PDA 以及许多移动电话、笔记本电脑、计算机、打印机和其他产品都支持 IrDA。

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IrDA的主要优点是无需申请频率使用权,因此红外通信的成本较低。 它还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用等特点。 另外,红外发射角度小,传输安全性高。

IrDA 的缺点是它是视距传输。 相互通信的两个设备必须对齐并且不能被其他物体阻挡。 因此,该技术只能用于两个(而非多个)设备之间的连接。 。 蓝牙则没有这个限制,并且不会被墙壁阻挡。 IrDA目前的研究方向是如何解决视距传输问题,提高数据传输速率。

近场通信

NFC(Near Field Communication)是飞利浦、NOKIA和Sony推动的类似于RFID(非接触式射频识别)的短距离无线通信技术标准。 与 RFID 不同,NFC 使用双向识别和连接。 工作在13.56MHz频率范围内20cm距离内。

NFC/

NFC最初只是远程控制识别和网络技术的合并,但现在已经发展成为一种无线连接技术。 它可以快速自动建立无线网络,为蜂窝设备、蓝牙设备、Wi-Fi设备提供“虚拟连接”,让电子设备实现短距离通信。 NFC的短距离交互极大地简化了整个认证和识别过程,使电子设备之间的相互访问更加直接、安全和清晰,而不必听到各种电子噪音。

NFC通过将所有身份识别应用和服务组合在单个设备上,帮助解决记住多个密码的麻烦,同时还能确保数据安全保护。 借助NFC,将可以无线互连多个设备,例如数码相机、PDA、机顶盒、计算机、移动电话等,以相互交换数据或服务。

此外,NFC还可以“加速”其他类型的无线通信(例如Wi-Fi和蓝牙),实现更快、更远距离的数据传输。 每个电子设备都有自己专用的应用程序菜单,NFC 可以创建快速安全的连接,而无需在众多接口的菜单之间进行选择。 与蓝牙等众所周知的短距离无线通信标准不同,NFC的范围进一步缩短,并且不需要像蓝牙那样相应的加密设备。 同样,搭建Wi-Fi家庭无线网络需要多台带有无线网卡的电脑、打印机等设备。 此外,需要具备一定技能的专业人员才能胜任这项工作。 将NFC放置在接入点后,只需将两者靠近即可实现通信,这比配置Wi-Fi连接要容易得多。

NFC的应用分为三种类型:

设备连接。 除了无线 LAN 之外,NFC 还可以简化蓝牙连接。 例如,如果笔记本电脑用户想要在机场访问互联网,他只需要接近Wi-Fi热点即可。

实时预订。 例如,海报或展览信息的背面贴有特定的芯片。 您可以使用带有NFC协议的手机或PDA获取详细信息,也可以使用信用卡立即在线购票。 此外,这些芯片不需要单独的电源。

移动商务。 飞利浦 Mifare 技术支持全球多个大型交通系统,并向银行业客户提供 Visa 卡等各种服务。 索尼的FeliCa非接触式智能卡技术产品在香港、深圳、新加坡、日本等地拥有非常高的市场份额,主要应用于交通和金融机构。 总而言之,这项新技术正在改写无线网络连接的游戏规则,但NFC的目标并不是完全取代蓝牙、Wi-Fi等其他无线技术,而是在不同场合和应用中相互补充。不同的领域。 因此,后来居上的NFC的发展趋势是相当迅速的!

紫蜂

ZigBee主要用于短距离、数据传输速率较低的各种电子设备之间。 ZigBee 这个名字来源于蜜蜂生存和发展所使用的通信方式。 蜜蜂通过跳锯齿形的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。

ZIGBEE/

ZigBee联盟成立于2001年8月。2002年下半年,英维思、三菱、摩托罗拉和飞利浦半导体公司四大巨头联合宣布加入ZigBee联盟,共同开发下一代无线通信标准ZigBee。 迄今为止,该联盟约有27家成员公司。 所有这些公司都参加了 IEEE 802.15.4 工作组,负责制定 ZigBee 物理和媒体控制层技术标准。 ZigBee 联盟负责开发网络层以上的协议。 目前,标准制定工作已完成。

ZigBee 协议比蓝牙、高速个域网或 802.11x 无线 LAN 更简单、更实用。 Zigbee可以说是蓝牙的兄弟。 它使用2.4GHz频段,采用跳频技术。 与蓝牙相比,ZigBee 更简单、速度更慢、功耗和成本更低。 其基本速率为250kb/s。 当降低到28kb/s时,传输范围可扩展至134m,并实现更高的可靠性。 此外,它还可以与254个节点联网。 能够比蓝牙更好地支持游戏、消费电子产品、仪器仪表和家庭自动化应用。 人们期望将ZigBee的应用扩展到工业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统和玩具等领域。

ZigBee技术特点主要包括以下几个部分:

数据传输速率低:仅为10kb/s~250kb/s,专注于低传输应用。

低功耗:低功耗待机模式下,两节普通AA干电池可使用6个月以上。 这也是ZigBee支持者一直引以为豪的独特优势。

成本低:由于ZigBee数据传输速率低、协议简单,成本大大降低; 积极参与ZigBee开发的摩托罗拉和飞利浦已于2003年正式推出芯片。飞利浦估计,主机端和其他终端所使用的芯片的成本超过蓝牙

有竞争力的价格和大网络容量:每个ZigBee网络最多可以支持255个设备,这意味着每个ZigBee设备可以连接另外254个设备。

有效范围小:有效覆盖范围在10-75m之间,具体取决于实际发射功率和各种应用模式。 基本可以覆盖普通家庭或办公环境。

灵活的工作频段:使用的频段有2.4GHz、868MHz(欧洲)和915MHz(美国),均为免许可频段。

根据ZigBee联盟目前的愿景,ZigBee的目标市场主要包括PC外设(鼠标、键盘、游戏摇杆)、消费电子设备(电视、录像机、CD、VCD、DVD等上的遥控设备)、家用电器智能控制(照明、燃气计量控制和报警等)、玩具(电子宠物)、医疗(监视器和传感器)、工业控制(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域。

超宽带

超宽带技术UWB(Ultra Wideband)是一种不采用正弦载波,而是采用纳秒级非正态载波的无线载波通信技术。

UWB/

窄脉冲传输数据,因此它们占据很宽的频谱范围。 UWB 可以在非常宽的带宽上传输信号。 美国FCC对UWB的规定是:在3.1-10.6GHz频段占用500MHz以上带宽。 由于UWB可以利用低功耗、低复杂度的发射机/接收机实现高速数据传输,因此近年来发展迅速。 它利用低功率脉冲在很宽的频谱范围内传输数据,不会对传统窄带无线通信系统造成较大干扰,并且可以充分利用频谱资源。 基于UWB技术构建的高速数据收发器具有广泛的用途。

UWB技术具有系统复杂度低、发射信号功率谱密度低、对信道衰落不敏感、拦截能力低、定位精度高等优点。 特别适合室内等多路径密集场所的高速无线接入,非常适合建立高效的无线局域网或无线个域网(WPAN)。

UWB主要应用于范围小、分辨率高、能够穿透墙壁、地板和身体的雷达和成像系统。 此外,这项新技术还适用于需要非常高速度(大于 100 Mb/s)的 LAN 或 PAN。 UWB 最独特的应用是视频消费和娱乐中的无线个域网 (PAN)。

现有的无线通信方式802.11b和蓝牙传输视频数据速度太慢; 速率为54 Mb/s的802.11a标准可以处理视频数据,但价格昂贵。 UWB 有潜力在 10 m 范围内支持高达 110 Mb/s 的数据传输速率。 它不需要数据压缩,可以快速、简单、经济地完成视频数据处理。 一定的兼容性、高速率、低成本、低功耗等优点使UWB更适合家庭无线消费市场的需求:UWB特别适合短距离内高速传输大量多媒体数据,具有能够穿透障碍物的突出优点。 商业公司将其视为一种有前景的家庭应用无线通信技术,例如将视频信号从机顶盒无线传输到数字电视。 当然,UWB的未来还取决于各种无线解决方案的技术发展、成本、用户习惯以及市场成熟度等诸多因素。

概括

无论您正在考虑或使用哪种通信方法,尽管每种无线技术都会遇到自己的特殊任务,并且人们在不同的地方使用不同的技术,但它们将有可能协同工作。 对于企业来说,绕过主要无线运营商可以节省大量成本。 从长远来看,企业应密切关注各种无线通信技术的发展,选择最适合自己需求的标准。 (以上来源于网络,仅供参考!)

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