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短距离无线通信技术

短距离无线通信技术
1.1短距离无线通信
以信号有效接发/传输距离为标志区分各种无线技术,由于技术不断融合和发展,具体
技术的应用围也会动态变化。

WWAN
无线广域网
WMAN
无线城域网
WLAN
无线局域网
WPAN
无线个域网
无线基站(信源)
发送/接收
蜂窝通讯技术
2G/3G/4G
GPRS
EDGE
LTE
……
WiMax
Wibro(国)
802.16
WIFI
WAPI
802.11
Bluetooth
UWB
Zigbee
……
RFID
NFC
IrDA
中、长距离无线通信,卫星通信和长波、
短波则能实现超长距离无线通信
短距离无线通信,NFC则被视为非接触超
短距离无线通信
WIFI IrDA Zigbee Bluetooth UWB NFC RFID
通信模式点对点网状单点对多点点对点
通信距离0~100m 0~1m 10m~75m 0~10m 0~10m 0~20cm 0~50m
传输速度54Mbps 1Mbps 10K~250Kbps 1Mbps 53.3~480M 424Kbps
安全性低低中高高极高高
频段 2.4GHz 2.4GHz
868MHZ欧洲
915MHz美国
2.4GHz
3.1~10.6G 13.56MHz 多频段
国际标准802.11b
802.11g
无802.15.4 802.15.1x 无ECMA340
ECMA352
成本高低极低低高低低
1.1.1WLAN
WIFI是WLAN的主流技术标准,应用中常把WIFI与WLAN等价,其实这并不严谨,例如,中国对WLAN强制执行自有知识产权的WAPI标准。

WLAN应用的标准协议是802.11,这是一个庞大的协议家族。

802.11是WLAN原始标准,WIFI应用802.11b标准,可向11g、11n升级。

有兴趣的可
以比较执行不同标准WIFI设备的兼容问题。

1.1.2Zigbee
➢仿生学思想
Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时,通过跳ZigZag形舞蹈和扇动翅膀来告知同伴,达到交换信息的目的。

借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。

Zigbee实现在数百上千个微小的网络节点(Zigbee网络模块)之间互相协调通信,以接力的方式通过无线电波从一个节点传到另一个节点,最后接入计算设备或由其它热点如WiMax、WIFI等中继。

➢Zigbee Vs Bluetooth Vs RFID
用途:Zigbee和蓝牙更多用于数据传输,RFID更多用于标识
组网:Zigbee组网自由限制小最多可组成65000个节点的大网,蓝牙最多与相邻8个设备组网
速率:Zigbee是低速,蓝牙是高速(技术在不断融合和发展,低速率是相对的)
功耗:Zigbee低功耗,两节干电池常能支持模块应用半年之久,蓝牙高耗能
激活:Zigbee 的响应速度较快,从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。

蓝牙需要3~10s、WiFi 需要3s。

智能交通
道路安全报警:高速路上的车辆速度都非常快,一旦前方道路发生意外(车辆抛锚、碰撞;道路塌陷等),前方的车辆(或故障车辆自动)发出道路安全报警信息,及时通知后面的车辆,以避免造成(更大的)事故。

交通拥塞信息通知和实时路况感知:在城市道路路况实时采集的基础上,通过路口网络设施将信息及时传递给车辆,并且在车辆之间分发共享。

协作式的车辆碰撞避免:每个车辆感知周围的车辆的位置、速度、是否踩刹车等信息,通过智能装置分析,及时感知危险状况并提醒驾驶员,从而避免驾驶员判断不足造成的车祸。

这在驾驶员视线受限的情况下非常有用。

无信号灯路口的车辆防碰撞系统:无信号灯的路口由于车流量小,司机经常因为麻痹大意而造成车祸。

可以在路口设置车辆传感器和智能防碰撞检测器,在两个交叉方向出现车辆时,通过特殊信号及时提醒司机避险。

自适应巡航控制:高级轿车的自适应巡航控制依赖于自组网的支持;而自适应巡航控制又为“巡航车队”(多个速度一致的车排成一个队伍,车与车之间距离比较短,可以提高高速道路的吞吐率)的运行提供了可能。

信息服务:包括道路信息服务、天气信息服务、加油站位置价格信息、餐馆位置信息、Internet及交互式信息服务等。

其它如一些传统的服务方式,比如交通诱导或停车诱导,采用自组网作为补充,对驾驶员会更加方便。

无线抄表
用带自组网模块的智能电表替代传统电表,居民楼中的智能电表构成自组网,自动将电表计数传至小区物业管理平台,取代传统人工阅读抄表记录的消耗。

森林防火
冬季干燥容易燃烧森林大火,如何在广袤的林区第一时间捕获燃火信息对扑救至关重要。

通过飞播大量传感网模块,实时动态采集林区湿度、温度、风力、火焰等并由各个结点自组织建网将信息传回中继站点或控制中心。

战场物化采集
向难以获得情报的战地空投大量传感网模块,采集战场物理(声音、震动、地形等)、化学(爆炸物残留气体、化学武器)信息,供作战分析和决策。

未来战争会更多将传感网获取的战场信息与单兵作战平台集成,成为战场数据链的重要组成部分。

无线监控
电影《机械师》中杰森·斯坦森监视对象总是随手在隐蔽处粘一个摄像头,这个小东西肯定包含一个自组网模块,杰森找个僻静角落监控就好了。

1.1.3WMAN
1.1.4RFID
RFID组成和特点
标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象。

Tag之间是不能通信的,NFC芯片之间可以通信。

阅读器(Reader):读取(也可写入)标签信息的设备,可设计为手持或固定读写器。

RFID系统最重要的优点是非接触识别,它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等条形码无法使用的恶劣环境阅读标签,并且阅读速度极快,大多数情况下不到100毫秒。

1.1.5近场通讯NFC
NFC Vs RFID Vs 蓝牙
NFC芯片具有相互通信功能,并具有计算能力,还可含有加密逻辑电路或加密/解密模块。

NFC通常用于私密领域的超短距离非接触式通信。

RFID通常仅用于标识。

NFC传输速度不如蓝牙,不能满足需要较高带宽的应用需求。

应用案例:
1.1.6二维条码
1.1.7红外通信
1.1.8无绳
1.1.9无线个域网WPAN ➢蓝牙
➢超宽带UWB
1.2智能家居(智能XX)。

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