短距離無線通信技術發展現狀與應用前景

王凱 周宏哲

【關鍵詞】短距離通信;WIFI;藍牙;ZigBee

一、引言

隨著通信和互聯網技術的迅猛發展，伴隨著個人通信設備的普及，人們對短距離通信服務提出了更多更高的要求。毋庸置疑，短距離無線通信技術的發展，為人們提供了更加豐富的無線通信服務，大大提高了人們的生活質量和生活水平。如在辦公室、商場、停車場等室內場所發揮極大作用的Wi-Fi技術、藍牙技術、ZigBee技術等，以下我們將對短距離無線通信技術現狀作以概述，根據其技術特點與應用領域去探索短距離無線通信技術更加強勁的發展點。

二、短距離無線通信

短距離無線通信一般指100m以內的通信，根據速度，可以分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類[1]。

（一）Wi-Fi技術

WIFI技術顧名思義就是借助無線技術取代有線的通信方式，借此解決有線方式不易實現的計算機類設備的移動性，使其應用擺脫空間的限制。自1997年Wi-Fi聯盟發布的第一版標準至今，Wi-Fi已經發展了6代。Wi-Fi聯盟在2018年10月正式確立了802.11ax標準，并將其命名為“WiFi6”。與第一版本Wi-Fi標準相比，當年僅僅是解決從有到無的問題，而今“WiFi 6”采用了多用戶多入多出（MUMIMO）和正交頻分多址（OFDMA）等技術，使得網絡速度和容量更大化。從總體上看，“WiFi 6”具備了更快的網絡傳輸速度和更好的多設備連接功能。

Wi-Fi技術特點：組網、傳輸、連接速度快，傳輸可靠性高，產品可流動性好，網絡拓撲結構彈性大，組網方式靈活。

Wi-Fi技術主要使用的場所是商場、辦公大樓、學校、企業等商務辦公區域以及個人，在其涵蓋的一定區域內進行無線連接，使用Wi-Fi技術的原因是因為其具備較高的數據吞吐量，支持在百米的范圍內，構建一個自由、高速、方便、快捷的辦公或娛樂空間。

（二）藍牙技術

藍牙技術的特點是可以在小范圍內連接多個設備，可以在各種移動或固定的數字設備之間進行靈敏、快捷、安全的語音和數字通信。藍牙技術采用跳頻擴頻技術（FSSS）和時分多址技術，為固定和移動設備的通信環境建立了連接。

藍牙技術特點：功率低，成本低，型號小;藍牙技術的優勢在于可以單一地鑲嵌在一個CMOS芯片中，特別適合小型的移動通信設備。

藍牙技術可以拓展到各種消費電子、家電、汽車產品中，形成了一個巨大的藍牙網絡。甚至打印機、傳真機、游戲操縱桿以及所有數碼機器都可以成為藍牙系統的一部分。

（三）Zig Bee技術

Zig Bee是以IEEE802.15.4為標準的短距離無線通信技術，類似于藍牙，但主要針對無線傳感器網絡，因此被用于工業控制、農業生產、智能電網、環境監視等領域。在這些領域中分別被用于感知和控制。

Zig Bee技術特點：（1）低速率：滿足低速率傳輸的應用要求（2）低延遲：響應速度快（3）低消耗：可以長時間的使用，具備較高的可靠性與可維護性（4）低成本：可以大范圍、大量使用;（5）大容量：可以用于大規模傳感器陣列的控制。

ZigBee技術應用廣泛，包括智慧城市領域、智能軍事領域、產品自動化領域、醫療器械領域、智能家庭領域、智能型交通領域、傳感器陣列領域、汽車自動化領域、農業信息化領域等控制自動化領域。

（四）短距離無線通信技術比較

短距離無線通信技術有其各自的特點，具體比較如下表所示：

三、應用前景

（一）WIFI+藍牙室內定位

室內導航系統以室內定位技術為基礎，探索室內目標，并引導用戶達到目標。無論是WIFI定位還是藍牙定位，單一的定位技術都不能滿足定位精度的需要，各種技術融合定位或組合定位是室內定位的發展趨勢之一。目前，室內導航存在的問題是WIFI技術確定位置的精度較低，其次是指紋整合計算法的數據量大。而藍牙定位容易受到多直徑效應的影響和同頻信號的干擾，同樣也存在著定位精度不高的問題。當前各類產品同時包含藍牙和Wi-Fi技術，這也為我們提出了一種新的思路，比如首先我們利用藍牙定位確定一個大概的藍牙定位區域，其次選擇位于該區域內的WIFI指紋參考點確立新的WIFI指紋庫，用新的Wi-Fi指紋庫進行Wi-Fi定位，以此來加大室內定位的精度。常見的應用場所有商場內導航、購物向導、展廳自助向導等[2]。

（二）基于Zig Bee的面向物聯網的智慧城市

Zig Bee技術有其得天獨厚的優勢和價值，以物聯網為基礎，在短距離無線通信系統的設計過程中發揮著重要作用。基于物聯網的智慧城市是通過各種傳感器技術、自動識別技術、組織或移動組織技術、云計算、大數據以及人工智能等信息技術實現城市規劃、建設、政務、交通、環境等核心功能的自動化、智能化管理，顯著提高城市的運轉效率，為人們的生產生活提供更加便利、快捷、高效的服務，如智能電網遠程抄表、智慧路燈、環境監測等。

四、結束語

綜上所述，各短距離無線電通信技術的不同技術優勢和特點，決定了它們廣闊的發展前景，而短距離無線通信技術與其他技術的融合發展將拓寬它們的應用領域。我們也相信，技術的不斷發展，勢必會讓我們的生活更加豐富多彩。