短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及其應(yīng)用分析

劉旭東

摘要：信息科技越發(fā)達(dá)，網(wǎng)絡(luò)通信的普及度越廣，人們的需求也在進(jìn)一步增加。文章通過對(duì)現(xiàn)在的短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的種類進(jìn)行詳細(xì)的分析，以此分析短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：短距離；無線網(wǎng)絡(luò)；通信技術(shù)

短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)指的是最遠(yuǎn)距離可以達(dá)到100m以上，利用半導(dǎo)體通信、無線通信、電子網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)進(jìn)行有效的連接，在100m范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線信息傳遞的技術(shù)。簡(jiǎn)單來說，就是利用電磁波信號(hào)能夠在自由空間內(nèi)傳播的特性進(jìn)行信息之間的交換的一種通信方式。進(jìn)入新世紀(jì)以后，短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)更是有了廣博的發(fā)展空間，原因是無線頻率的快速發(fā)展為之奠定了基礎(chǔ)。因而短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用研究與技術(shù)研發(fā)，在國(guó)內(nèi)外的眾多研究機(jī)構(gòu)的研究中都得到了相當(dāng)迅速的發(fā)展。近幾年以來，更是隨著局域網(wǎng)疾速發(fā)展與普及，而呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)。

1 短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的特征

在我國(guó)原本無線通信技術(shù)是只運(yùn)用在軍事和海防作戰(zhàn)等領(lǐng)域的通信技術(shù)，但隨著短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，加上人們對(duì)于信息傳輸效率要求的提升，使得無線通信技術(shù)開始走進(jìn)千家萬戶，讓平常的老百姓在日常生活中，也能享受到方便、快捷的無線通信方式，并逐漸成為人們尋常生活中的主要通信方式。通過對(duì)其主要集中通信技術(shù)的研究，可以看出短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)具有如下幾點(diǎn)特征：

第一，從字面意思上來看，短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)就是指的通過2個(gè)電子設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的短距離直接傳輸，因?yàn)槠洳⒉恍枰€路設(shè)備來進(jìn)行連接，所以應(yīng)用方便快捷；第二，短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)能夠通過控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶鬏數(shù)木嚯x，以及寬帶的寬窄等來控制其所需的成本價(jià)，能夠靈活多變的來滿足不同用戶的不同需求；第三，短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)能夠?qū)ζ涫褂眠^程中的用戶信息進(jìn)行加密處理，因而可以很好地保護(hù)用戶信息的私密性，從而使得短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)具有很強(qiáng)的安全性。

雖然以上3點(diǎn)特征都是短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)所具有的，但是這3點(diǎn)特征是綜合了短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的主要技術(shù)來看的，至今為止還沒有哪一種單一的無線通信技術(shù)同時(shí)擁有上述三種特征。因此可見，短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的功能性還有待完善，研究人員應(yīng)該更進(jìn)一步的深入研究，為創(chuàng)造高水平的無線通信技術(shù)而不懈努力。

2 短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)幾種主要技術(shù)的分析

2.1 UWB超寬帶技術(shù)

UWB超寬帶技術(shù)是短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的一種，它是一種新型的、功率超級(jí)小（普遍情況中只有20mW）的無線通信技術(shù)。同時(shí)，經(jīng)過近幾年來的發(fā)展，超寬帶技術(shù)已經(jīng)能夠通過對(duì)具有很陡的上升率和很快的下降時(shí)間的沖激脈沖進(jìn)行直接的調(diào)制，讓其傳輸信號(hào)具有GHz量級(jí)的帶寬，速率可以達(dá)到每秒500兆以上，頻譜的范圍可以達(dá)到七點(diǎn)五吉赫茲。因此UWB超寬帶技術(shù)是具有非常強(qiáng)大的信號(hào)的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

因?yàn)槌瑢拵Ъ夹g(shù)是利用小功率的沖擊脈，按照對(duì)應(yīng)的時(shí)間順序來進(jìn)行發(fā)射的工作原理來進(jìn)行工作的，所以其在工作過程中會(huì)受到的信號(hào)干擾比較小。它以超寬帶技術(shù)具有發(fā)射信號(hào)功率譜密度較低、系統(tǒng)復(fù)雜程度低、能提供數(shù)厘米的定位精度、對(duì)信道衰落不敏感、截獲能力低等優(yōu)點(diǎn)，解決了困擾傳統(tǒng)無線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題。超寬帶技術(shù)在早期的應(yīng)用中，是被用來進(jìn)行近距離高速數(shù)據(jù)的傳輸?shù)模搅私鼛啄辏瑖?guó)外開始利用它的亞納秒級(jí)超窄脈沖來進(jìn)行近距離精確室內(nèi)定位。在國(guó)內(nèi)類似于這樣的產(chǎn)品有清華大學(xué)研發(fā)的Local Sense無線定位系統(tǒng)。

2.2 Bluetooth 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它可以用來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備、固定設(shè)備以及樓宇個(gè)人局域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)傳輸。通常情況下藍(lán)牙技術(shù)的接收范圍是10m以內(nèi)，在經(jīng)過特定的技術(shù)改造后，其傳輸范圍可以延伸達(dá)到100m，是一個(gè)臨時(shí)的對(duì)等連接。它相當(dāng)于是一個(gè)基于數(shù)據(jù)包與主從架構(gòu)的協(xié)議，其中的1個(gè)主設(shè)備最多可以與同一微微網(wǎng)里邊的7個(gè)從設(shè)備進(jìn)行通訊。

藍(lán)牙技術(shù)中所有的設(shè)備共同分享主設(shè)備的時(shí)鐘，分組交換是基于主設(shè)備所定義的每312.5μs為運(yùn)行間隔的基礎(chǔ)時(shí)鐘。每?jī)蓚€(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)625μs的槽，兩個(gè)時(shí)間間隙就構(gòu)成了一個(gè)1250μs的縫隙對(duì)接，在單槽封包的這種簡(jiǎn)單的情況下，主設(shè)備在雙數(shù)槽中進(jìn)行信息的發(fā)送，在單數(shù)槽中進(jìn)行信息的接收。而其中的其余從設(shè)備的信息發(fā)送與接收情況，則恰好與主設(shè)備的情況相反。封包容量一般可以長(zhǎng)達(dá)1到3個(gè)或者5個(gè)時(shí)間間隙，但是不管是在哪種情況下，主設(shè)備都是從雙數(shù)槽開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從設(shè)備從單數(shù)槽開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。雖然藍(lán)牙主設(shè)備最多可同時(shí)與一個(gè)微微網(wǎng)中的7個(gè)設(shè)備進(jìn)行連接， 但并不是說所有的藍(lán)牙設(shè)備都能夠達(dá)到這一個(gè)最大量，不過，各個(gè)設(shè)備之間是可以通過協(xié)議來進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換的，比如從設(shè)備轉(zhuǎn)換為主設(shè)備等。

除了上述的微微網(wǎng)以外，藍(lán)牙技術(shù)還有一種散射網(wǎng)的連接模式。在這種連接模式中，數(shù)據(jù)的傳輸可隨時(shí)的在主設(shè)備和其他設(shè)備之間進(jìn)行，主設(shè)備還可以自由選擇想要訪問的從設(shè)備。一般情況下比較典型的模式是，數(shù)據(jù)可以在設(shè)備之間以輪替的方式進(jìn)行快速的轉(zhuǎn)換。由于通常情況下都是由主設(shè)備來選擇想要訪問的從設(shè)備，因此在理論上來說，從設(shè)備是要呆在接收槽內(nèi)進(jìn)行待命的，因而主設(shè)備的負(fù)擔(dān)相對(duì)來說要比從設(shè)備少一點(diǎn)。散射網(wǎng)模式中主設(shè)備可以同時(shí)與7臺(tái)從設(shè)備相連接，但是從設(shè)備是很難和1個(gè)以上的主設(shè)備進(jìn)行連接的，所以規(guī)格對(duì)于散射網(wǎng)中的行為來說，其要求是相對(duì)比較模糊的。

2.3 低功耗局域網(wǎng)協(xié)議

低功耗局域網(wǎng)協(xié)議是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，英文名為zigbee，因其技術(shù)原理來自于蜜蜂采蜜時(shí)的“八字舞”，蜜蜂（bee）離巢進(jìn)行采蜜時(shí)，主要依靠飛翔與“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀所形成的“舞蹈”，為同伴傳遞花粉所在方位的信息。也就是說蜜蜂依靠著這種“舞蹈”的方式，建造了屬于它們自身群體中的通信網(wǎng)絡(luò)，故此也把這種源自蜜蜂采蜜“舞蹈”的技術(shù)稱之為紫峰協(xié)議。

這項(xiàng)技術(shù)可以嵌入各種設(shè)備中使用，其主要是在遠(yuǎn)程控制與自動(dòng)控制領(lǐng)域之中的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)雖然傳輸效率相對(duì)較低，但是它的反應(yīng)速度非常快，而且具有安裝與維修成本低、消耗功率低、時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量高、免執(zhí)照頻段、安全性能高等特點(diǎn)。總之，簡(jiǎn)單來說，低功耗局域網(wǎng)協(xié)議就是一種相對(duì)其他無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來說比較便宜的，其功耗率也比較低的近距離的無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。

3 短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用

3.1 軍事上的應(yīng)用

在當(dāng)今社會(huì)，一個(gè)國(guó)家的軍事實(shí)力如何，就是這個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力的基本體現(xiàn)，一個(gè)國(guó)家只有擁有強(qiáng)大的軍事力量，才能與其他強(qiáng)大的國(guó)家相抗衡，才能不受強(qiáng)國(guó)的欺侮。而無線通信技術(shù)的出現(xiàn)，更是為現(xiàn)代軍事的發(fā)展提供了先進(jìn)的技術(shù)支持，在我國(guó)乃至世界，短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)都已在軍事領(lǐng)域中開始了廣泛的應(yīng)用。在軍事演習(xí)中，部隊(duì)的每個(gè)作戰(zhàn)隊(duì)員都會(huì)配備無線通訊器，用以接收作戰(zhàn)過程中短距離的信息傳輸，這樣就能使參加作戰(zhàn)演戲的軍隊(duì)成員之間形成一個(gè)統(tǒng)一的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3.2 緊急救援系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，一般的大城市都會(huì)配備緊急救援系統(tǒng)，而緊急救援系統(tǒng)又會(huì)為其救援人員，配備短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信工具。借用無線通信工具來保障救援人員可以迅速的了解好救援現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，以便進(jìn)行相應(yīng)的救援措施，并且能夠在救援人員之間形成一個(gè)快速傳輸?shù)男畔⒕W(wǎng)絡(luò)，幫助救援人員更加順利的進(jìn)行配合，來更好的完成各項(xiàng)救援工作。而且隨著無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，現(xiàn)如今它已經(jīng)可以支持語音通話、視頻通話、無線定位等多種功能，有些專業(yè)性強(qiáng)的無線通訊工具還具備了路由器的功能，更是為信息的穩(wěn)定傳輸提供了保障。

3.3 數(shù)字信息站中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)信息社會(huì)的強(qiáng)大，就在于一切信息都可以通過無線網(wǎng)絡(luò)輕松獲得，無論你身處何方，只要有網(wǎng)絡(luò)那么一切你想知道的消息都可以快速找到。而短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在數(shù)字信息戰(zhàn)中的應(yīng)用，也就是指的如此，就是移動(dòng)無線通信設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)的情況。如：地鐵與公交車的報(bào)站信息，都是要通過車載的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接入總站，然后將獲取到的消息調(diào)出來使用，就連有些旅游景點(diǎn)都設(shè)置了無線網(wǎng)絡(luò)查找景點(diǎn)信息的設(shè)備，為人們的生活提供了許多方便。

4 結(jié)語

綜上所述，我們可以看出短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)具有傳輸速度快、使用成本低、使用設(shè)備靈活、安全性高等特點(diǎn)，其主要的技術(shù)類型分為UWB超寬帶技術(shù)、Bluetooth藍(lán)牙技術(shù)、低功耗局域網(wǎng)協(xié)議等3種，每一種技術(shù)的功能都極其強(qiáng)大。但是，依照目前形勢(shì)下的情況來看，它在許多領(lǐng)域的運(yùn)用中還存在著很多不足之處，因此還有很大的需要加以改善的地方。不過，短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)未來的發(fā)展前景必然是巨大的，只要人們能夠很好地運(yùn)用它，發(fā)展它，它將為以后人類的生活所需要的一切高科技產(chǎn)品提供技術(shù)支持。

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Analysis on Short Distance Wireless

Network Communication Technology and Its Application

Liu Xudong

（Information Center of Yellow River Conservancy Commission， Zhengzhou 450054， China）

Abstract：Information technology is developed， the popularity of network communication more widely， people demand further increase. Through the detailed analysis of the types of short distance wireless network communication technology now， in order to analyze the application of short distance wireless network communication technology.

Key words：short distance； wireless network； communication technology