淺談蜂窩通信技術

紀寵興

摘 要 蜂窩通信技術至今已經發展了一百余年了，在移動端也已經發展到第五代了。而在非移動段爺發展出了如Zigbee通信這樣的廣泛使用而成熟的技術。本文先介紹蜂窩通信的基本原理。再以移動通信中GSM通信比對Zigbee通信，解析各自的特點及應用場合。

關鍵詞 蜂窩通信 5G GSM Zigbee

中圖分類號：TN929.53文獻標識碼：A

0引言

移動通信現如今已經發展到第五代了，移動通信的第五代就是大家經常能聽到的5G時代，隨著華為等名企的研發，相信用不了多久我們將從4G時代進入5G時代！其實移動能進行遠程通信的基本原理如圖1所示，信號的全方位覆蓋是由信號塔搭建出來的，每個信號點負責自己特定區域的信號通信。從整體上看其信號網絡圖像一個蜂窩網狀一樣，因此移動通信結構通常也稱為蜂窩移動通信。與此類似如圖2是Zigbee的蜂窩網狀結構。其實從Zigbee取名就能解析其結構（bee蜜蜂，zig聲音形容詞）。下文將舉移動通信中的GSM通信與Zigbee通信進行對比性分析，深入說明其通信原理和應用場合。

1 GSM通信的工作模型

GSM是Global System for Mobile Communications的縮寫，譯為全球通信系統，發展與上世紀90年代，雖然屬于第二代蜂窩移動通信，但已經成熟的被100多個國家應用，占據了近八成的全球蜂窩移動通信設備市場。在控制領域中常用來進行遠程控制，控制距離理論上沒有限制。工作模型類似C/S（客戶端/服務器）模型。如當A要去控制B，如果邏輯上把A看成服務器，B看成客戶端。則A設備的MCU接到用戶的指令，會將指令打包成一個信息包，通過GSM模塊能識別的AT指令將控制信息包發給B。B的GSM模塊收到信息包后丟給B設備的MCU去解析，然后MCU再去執行相應的控制信息。

從以上分析看GSM能夠遠距離的進行一對一的精準控制，這種遠程控制適合跨城市甚至跨國家的場合應用，其能夠經常識別和傳送依賴于每個GSM設備都有一個全球唯一的ID，也就是通常所說的電話號碼。

2 Zigbee通信的工作模型

在此之前ZigBee也被稱為“HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”或“fireFly”無線電技術，統稱為ZigBee。其工作模型如圖2所示，每個zigbee設備在一個時刻只有協調器、路由器、終端三種角色中的一種角色。其拓撲結構有星形、樹形、網狀形。一般在整個蜂窩網啟動的時候由協調器啟動，分配好錄音終端所需的各種信息，建立起對應鏈接后，協調器角色的工作使命暫時完成會轉換為路由器角色。而路由器的主要作用就是建立路由表轉發網絡見的通信包。終端的使命就是最后的通信終結點或者發起點。

Zigbee的網絡的特點在于可以精準的一對一通信，還能一對全局中的所有設備進行廣播似的一對所有通信。在需要劃分為多個局域網進行區域區別控制通信的時候，Zigbee也能通過分組技術進行區域性的分組，可以讓每個局域Zigbee網進行單獨的內部通信，設立網關。由于Zigbee設備特別是其終端設備在沒有工作時其能進入睡眠模式，因為功耗很低。

3 GSM和Zigbee通信的應用場合

上面分析GSM和zigbee通信均屬于蜂窩通信，那兩者如何選擇呢？依據前面介紹，GSM通信可以進行遠距離的通信，進而設計成遠距離的工業控制。但需要以移動通信基礎設備搭建為基礎，成本較高。尤其在一些移動基礎設施不完善的國家和區域該方案很難實施或者成本很高。但Zigbee通信則依賴自己的zigbee通信協議（現在廣泛而成熟的協議是Zigbee2007），自己搭建出了物理層、網絡層、傳輸層等。其成本低，搭建和使用方便。但傳輸距離短，一般只有幾十米。這樣的技術特點讓Zigbee廣泛應用于智能家居、智慧工業控制、智慧醫療等領域。

參考文獻

[1] 竇文君.基于GSM網絡的接地線檢測系統的設計[D].沈陽：沈陽工業大學，2007.

[2] 崔文華.Zigbee協議棧的研究與實現[J].上海：華東師范大學，2007.

[3] 趙瑞芬.關于物聯網智能家居的初探[J].科技信息，2010（22）：199.