幾種典型無線電技術的性能比較

一、短距離無線通信

短距離無線通信主要特點是通信距離短，覆蓋距離一般在10～200m；無線發射器的發射功率較低，發射功率一般小于100mW，工作頻率多為免付費、免串請的全球通用的工業、科學、醫學頻段。低成本、低功耗和對等通信，是短距離無線通信技術的三個重要特征和優勢。

二、幾種短距離通信技術介紹

1.Wi-Fi技術

Wi-Fi（Wireless Fidelity，無限高保真）屬于無線局域網的一種，通常是指符合IEEE802.11標準的網絡產品，是利用無線接入手段的新型局域網解決方案。Wi-Fi技術標準按速度和技術新舊可分為：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a。Wi-Fi的主要特點是傳輸速率高、可靠性高、建網快速便捷、移動性好、網絡結構彈性化、組網靈活、組網價格較低等。

2.藍牙技術

藍牙是低成本、短距離的無線個人網絡傳輸應用，主要目標是提供全世界通行的無線傳輸環境，通過無線電波來實現所有移動設備之間的信息傳輸服務。

藍牙起初的目標是取代現有的計算機外設、掌上電腦和移動電話等各種數字設備上的有線電纜連接。藍牙規范在制定之初，就建立了統一全球的目標，其規范向全球公開，工作頻段為全球統一開放的2.4GHz工業、醫學和科學頻段。從目前的應用來看，由于藍牙在小體積和低功耗方面的突出表現，幾乎可以被集成到任何的數字設備之中，特別是那些對數據傳輸速率要求不高的移動設備和便攜設備。

藍牙支持點到點和點到多點的連接，可采用無線方式將若干個設備連成一個微微網，多個微微網又可互聯成特殊分散網，形成靈活的多重微微網拓撲結構，從而實現各類設備之間的快速通信。

3.超寬帶（UWB）技術

超寬帶技術是另一個新發展的無線通信技術，美國聯邦通信委員會（FFC）對UWB信號的定義是：部分帶寬或總帶寬>500MHz的信號。其中，部分帶寬為信號功率譜密度在-10dB處測量的值。超寬帶信號可以為高斯脈沖。一階微分高斯脈沖、二階微分高斯脈沖。UWB通過基帶脈沖作用于天線的方式發送數據，窄脈沖產生極大帶寬的信號，脈沖采用脈位調制或二進制移相鍵控（BPSK）調制。UWB被允許在3.1～10.6MHDE 波段內工作，主要應用在小范圍、高分辨率，能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統中。除此之外，這種新技術適用于對速率要求非常高的LAN或PAN。

4.ZigBee技術

ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線網絡技術，它是一種介于無線標記技術和藍牙之間的技術提案，主要用于近距離的無線連接。ZigBee是IEEE批準通過的802.15.4無線標準，主要適用于自動控制領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。

ZigBee技術的特點具體如下：功耗低，兩節五號電池可支持長達六個月到兩年左右的使用時間；可靠；數據傳輸速率低，只有250kb/s，專注于低傳輸應用；成本低；時延短，針對時延敏感的應用做了優化，通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短，通常都在15～30ms之間；優良的網絡拓撲能力，ZigBee具有星、網和從樹狀網絡結構能力，ZigBee設備實際上具有無線網絡自愈能力，能簡單地覆蓋廣闊范圍；網絡容量大，可支持多達65000個節點；安全，ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用通用的AES-128；工作頻段靈活，使用的頻段分別為2.4MHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國），均為免執照頻段。

5.紅外線技術

紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號；接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波處理后送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調制（PPM）兩種方法。紅外通訊技術是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術，為眾多的硬件和軟件平臺所支持。

三、各種無線電通信技術比較

擁有數百Mbit／s至數Gbit／s的數據傳輸速率的UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發送功率小等諸多優勢，主要應用于室內通信、高速無線LAN、家庭網絡、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領域。

由于WiFi的頻段是在世界范圍內無需任何電信運營執照的免費頻段，因此WLAN無線設備提供了一個世界范圍內可以使用的、費用極其低且數據帶寬極高的無線空中接口。用戶可以在WiFi覆蓋區域內快速瀏覽網頁，隨時隨地接聽、撥打電話。而其它一些基于WLAN的寬帶數據應用，如流媒體、網絡游戲等功能更是值得用戶期待。有了WiFi功能，我們打長途電話、瀏覽網頁、收發電子郵件、音樂下載、數碼照片傳遞等，再無需擔心速度慢和花費高的問題。

紅外通訊技術常被應用在下列設備中：筆記本電腦、臺式電腦和手持電腦；打印機、鍵盤鼠標等計算機外圍設備；電話機、移動電話、尋呼機；數碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手表；工業設備和醫療設備；網絡接入設備，如調制解調器。

藍牙技術的應用主要有以下三類：語音/數據接入，指將一臺計算機通過安全的無線鏈路連接到通信設備上，完成與廣域網的連接；外圍設備互聯，指將各種設備通過藍牙鏈路連接到主機上；個人局域網（PAN），主要用于個人網絡與信息的共享。

四、前景展望

自從藍牙出現以后，曾讓工業控制、家用自動控制等業者雀躍不已，但藍牙的售價一直居高不下，影響了廠商的使用熱情。

ZigBee技術的應用前景非常好。利用傳感器和ZigBee網絡可實現醫療中的遠程監測病人身體狀況，家庭自動化中的照明設備、門禁系統的遠程控制，工業生產中的數據自動采集和處理，農業生產中自動化、網絡化和智能化地進行遠程設備控制。而作為ZigBee物理層補充的802.15.4a，則把目光投向精確定位及跟蹤應用。高速UWB技術可以提供高達100Mbit/s以上的高速無線連接，可用在數字家庭網絡中，在家用電器之間實現高速的視頻業務傳輸，還可用在數字辦公環境中，減少線纜布放的麻煩，提供高速數據傳輸。

WIFI技術的商用碰到了許多困難：一方面受制于WIFI技術自身的限制；另一方面，由于WIFI的贏利模式不明確，如果將WIFI作為單一網絡經營，商業用戶的不足會使網絡建設的投資收益比較低，也影響電信運營商的積極性。但從WIFI技術定位看，筆者認為對于電信運營商而言，WIFI技術的定位主要是作為高速有線接入技術的補充，將來也會逐漸成為蜂窩移動通信的補充。WIFI技術可以在特定區域和范圍內發揮對3G的重要補充作用，WIFI技術與3G技術結合具有廣闊的發展前景。

紅外線加熱取暖技術不但應用于民用產品，更可應用到工業產品中，其高效節能、環保健康、潔凈衛生、安全可靠的特點將會令更多行業受益。

（作者單位：山東省煙臺工程職業技術學院）