4.5 典型短距离无线传输技术 4.5.3 ZigBee技术
典型应用
ZigBee联盟预言在未来的四到五年，每个家庭将拥有50 个ZigBee器件，最后将达到每个家庭 150 个。其应用领域主要包括： 带负载管理功能的自动抄表系统； 智能交通、油气生产遥测遥控通信系统； 监控照明、HV AC和写字楼安全; 农田耕作、环境监测、水利水文监测无线通信；工业制造、过程控制遥测遥控； 对病患、设备及设施进行医疗和健康监控； 家庭监控、HV AC、安防报警系统运用； 军事应用，包括战场监视和机器人控制； 汽车应用，配合传感器网络报告汽车所有系统的状态；
2016年10月和11月，国际无线标准化机构3GPP的RAN1（无线物理层）会议决定5G中长码编码方 案采用美国高通主推的LDPC(低密度奇偶校检码)方案，而短码编码方案采用我国华为主推的PolarCode （极化码）方案。从目前的研究来看5G网络的延时缩短了很多，其传输的速度比4G提高了数十倍， 其网络连接能够满足千亿量级。
4.5 典型短距离无线传输技术
常用的短距离无线传输技术主要有Wi-Fi技术、蓝牙技术、ZigBee技术以及新兴的LPWAN技术。
4.5.1 Wi-Fi技术
Wi-Fi实际上是制定IEEE 802.11无线网络的组织，并非无线网络技术，但是后来人们逐渐习惯用 Wi-Fi来称呼IEEE 802.11协议。
蓝牙技术是无线数据与语音通信的一种开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础， 为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线传输技术。
蓝牙技术工作在2.4 GHz ISM频段，其数据速率为1 Mb/s，采用跳频和扩频技术。
蓝牙技术具备以下的六大技术特性： ①低成本 ②低功耗 ③语音数据同传 ④抗干扰能力强 ⑤蓝牙模块体积小 ⑥传输安全可靠
✓ 能力目标
1、能分辨典型的无线传输技术 2、可根据简单的应用进行无线传输技术选型
✓ 素质目标
1、培养良好的工作作风 2、培养描述工作问题、确定工作目标的能力 3、培养书面表达观点的能力 4、培养团队意思和团队协作的能力
任务描述
重庆市某村现在响应国家的号召，积极建设智能电网远程抄表系统，该村位于郊 区，住户大约有三百户，各住户之间有一定距离，但是据当地电工反应，最远的两户 人家相距也在两百米以内，村内有一定面积的树林分布，地势也有较小的起伏，该村 的基本情况如下图。
1）LoRa LoRa无线技术是目前应用最为广泛的LPWAN网络技术之一，由SemTech公司推出。到目前为
止LoRa主要的应用领域有数据透传和LoRa 网络协议应用。相对于SigFox，LoRa产业链较为成熟、 商业化应用较早。
2）SigFox 是商用化速度较快的LPWAN网络技术之一，由法国物联网技术服务商SigFox公司推出。
目前4G标准分为两类，分别为LTE FDD（频分双工）和LTE TDD（时分双工），两大标准都是基于 LTE的不同分支，相似度超过90%。
• 特点： 1）完善终端服务功能 2）满足用户的需求智能化设计 3）具有较强信号功能 4）传输快速
• 应用领域： 1）云计算 2）视频直播 3）远程医疗
4.6 典型长距离无线传输技术 4.6.4 5G
2）无线介质（WM）
站点
空气，它是无线电波和红外线传播的良好介质。
3）接入点（AP） 路由器就是日常生活中经常接触到的接入点
4）分布式系统（DS）
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.1 Wi-Fi技术
Wi-Fi的组网方式
目前常用的组网方式有点对点模式、基础架构模式、多接入点模式、无线网桥模式和无线中继器 模式五种；它们是根据无线接入点的功用不同来进行划分的。
路由节点的功能包括允许其它设备接入网络、信息转发、辅助子树下终端的通信等。
终端节点是具体执行的数据采集传输的设备，它不能转发其它节点的消息。
ZigBee网络拓扑结构可以分为星型、树型和网状网三种。
终端节点
协调节点
协调节点
终端节点
终端节点 协调节点
终端节点
终端节点
终端节点
终端节点
星型
终端节点
终端节点
路由节点
路由节点
终端节点 路由节点
终端节点
终端节点
路由节点
终端节点
路由节点
树型
路由节点
终端节点
终端节点
终端节点
路由节点
路由节点
路由节点 终端节点
终端节点
路由节点 终端节点
路由节点
网状
路由节点
4.5 典型短距离无线传输技术
技术 协议标准
Wi-Fi、蓝牙、ZigBee三种短距离无线通信技术对比
技术指标
应用领域
优点
缺点
蓝牙
IEEE802.15.1 IEEE802.15.1a
一般传输距离为10cm~10m，无 线 办 公环境、 汽车 具 有 很 强 的 移植 性 、
采用2.4GHz ISM 频段，数 工业、信息家电 、医 应 用 范 围 广 泛 ， 应 成本昂贵，
据传输速率为1Mbit/s，语 疗设备以及学校教育 用 了 全 球 统 一 的 频 安全不高
由于Wi-Fi无线接入的高速传输优势，在一定条件下可以作为对3G/4G等移动通信网络的补充。 而且，基于Wi-Fi标准的WLAN网络相对于基于3G/4G标准的移动通信网络成本低廉。
4.5 典型短距离无线传输技术 4.5.1 Wi-Fi技术
IEEE802.11不同标准及参数
Wi-Fi技术具有如下特点： ①更宽的带宽 ②功耗较低，健康安全 ③覆盖范围广 ④无需布线
4.5 典型短距离无线传输技术 4.5.2 蓝牙技术
典型应用
随着技术的发展成熟，蓝牙的应用也将越来越广泛： ①电脑外设的无线连接
②蓝牙影音播放设备
③蓝牙电子钱包
④蓝牙手表、蓝牙手环
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.3 ZigBee技术
ZigBee是一种成本和功耗都很低的低速率短距离无线接入技术。 它是一种与蓝牙相类似的新兴的短距离无线技术（典型通信距离75m，并可通过增加功率放大模 块的方式提高通信距离），主要用于传感控制应用。 具有如下特点： ①数据传输速率低 ②功耗低 ③数据传输可靠 ④网络容量大 ⑤自动动态组网、自主路由 ⑥兼容性 ⑦安全性 ⑧实现成本低
Wi-Fi技术的发展趋势： ① 吞吐量越来越大 ② 将广泛应用于物联网市场 ③ 将更为常见
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.1 Wi-Fi技术
典型 Wi-Fi应用系统的结构及组成
分布式 系统
接入点
无线介质
典型Wi-Fi应用系统
1）站点（STA）
就是使用Wi-Fi信号的终端设备，如手机、 笔记本电脑等。
（1）有线通信网络可分为： 长距离（WAN）的广域网络（包括PSTN、ADSL和HFC数字电视Cable等）和短距离的现场总线 （Field Bus，也包括PLC电力线载波等技术）。现有的电信网、有线电视网和计算机网是物联网业务 可以利用的中、长距离有线网络。 （2）无线通信网络也可分为： 长距离的无线广域网（WWAN），中、短距离的无线局域网（WLAN），超短距离的无线个域网 （WPAN）。如今，无线通信逐步体现出其技术优势。
站点1
站点5
站点2
站点3
站点4
点对点模式
Wireless LAN A
站点2
站点1
无线接 入点1
站点2 站点1
站点3
无线接 入点
基础架构模式
Wireless LAN A
站点2 站点1
站点3
站点5 站点4
Wireless LAN B
站点7 站点6
站点8
无线接 入点1
无线接 入点2
无线接 入点3
多接入点模式
音编码为CVSD
和工厂自动控制
率设定
ZigBee IEEE 802.15.4
使用2.4GHz频 段，采用调 频技术，基本速率是 250kbit/s,当降低到28kbit/s 时，传输范围可扩大到
134m
PC 外 设 、 消 费 类 电 子 设备、家庭内智能控 制、玩具、医护、工 控等非常广阔的领域
成本低，功耗小， 网络容量大，频段 灵活，保密性高， 不需要频段申请
4.6.3 4G
第四代移动通信技术可称为广带接入和分布网络，具有非对称超过2Mb/s的数据传输能力，对全速移 动用户能提供巧150Mb/s的高质量影像服务，将首次实现三维图像的高质量传输。它包括广带无线固定接 入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)，集成不同模式的无线通 信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
Wireless LAN B
站点3
无线接 入点2
站点4
Wireless LAN A
站点2 站点1
无线接 入点1
无线中继器
Wireless LAN B
站点3
无线接 入点2
站点4
无线网桥模式
无线中继器模式
4.5 典型短距离无线传输技术
4.5.2 蓝牙技术
蓝牙这个名称来自于第十世纪的一位丹麦国王哈拉尔蓝牙王（Harald Blatand），Blatand 在英文里 的解释为 Bluetooth（蓝牙）。
3）NB-IoT NB-IoT（Narrow Band Internet of Things) 是基于蜂窝网络的窄带物联网技术之一，它在蜂窝网
最大距离约200米
建设智能电网远程抄表系统需要在该村建设一个无线传感器网络，请根据该村 的实际情况选择合适的无线网络技术，并对比该无线网络技术和其它的无线网络技 术在该村这样的场景下的优缺点。
PART.2
知识准备
4.5 典型短距离无线传输技术