短距離無(wú)線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

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【摘要】在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代短距離無(wú)線通信技術(shù)將會(huì)有十分重要的應(yīng)用，本文對(duì)短距離無(wú)線通信技術(shù)以及其特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并且從藍(lán)牙技術(shù)、WiFi技術(shù)、IrDA技術(shù)、ZigBee技術(shù)、UWB技術(shù)、以及儀器通信技術(shù)等方面介紹了短距離無(wú)線通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】短距離無(wú)線通信；物聯(lián)網(wǎng)；數(shù)據(jù)傳輸

1短距離無(wú)線通信技術(shù)概述及特點(diǎn)

1.1短距離無(wú)線通信技術(shù)概述

短距離無(wú)線通信技術(shù)是建立在無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和半導(dǎo)體連接傳輸技術(shù)基礎(chǔ)之上的，通過(guò)對(duì)三種技術(shù)進(jìn)行整合而實(shí)現(xiàn)的一種通信技術(shù)。短距離無(wú)線通信技術(shù)的通信距離在100m以內(nèi)，其最大的數(shù)據(jù)傳輸速度為100Mb/s，最低傳輸速度不足1Mb/s，利用短距離無(wú)線傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于低能耗和成本低，同時(shí)能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，如今短距離無(wú)線傳輸技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于人們的日常工作和生活之中。

1.2短距離無(wú)線通信技術(shù)的基本特征

隨著短距離通信技術(shù)的快速發(fā)展，其在人們生活中有了越來(lái)越重要的應(yīng)用，通過(guò)研究表明，短距離無(wú)線通信技術(shù)主要具有以下幾方面的特點(diǎn)：（1）短距離無(wú)線通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，而且并不需要線路將兩個(gè)設(shè)備通過(guò)線路連接，因此信息的傳輸更加的便捷。（2）短距離無(wú)線通信技術(shù)的通信距離比較短，在厘米到百米的范圍之內(nèi)，相應(yīng)的其成本也比較低，而且可以廣泛的應(yīng)用于各種復(fù)雜的環(huán)境，信息傳輸?shù)姆绞揭脖容^靈活，還能夠根據(jù)客戶的需求來(lái)定制傳輸?shù)膬?nèi)容，在數(shù)據(jù)傳輸方面具有多元化、便捷化以及人性化的優(yōu)勢(shì)，能夠充分滿足用戶的實(shí)際需求。（3）短距離無(wú)線通信技術(shù)具有良好的安全性，通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行加密處理可以有效地保證信息安全，從而實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸。

2物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的短距離無(wú)線通信技術(shù)

2.1藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)是一種將語(yǔ)言通信和無(wú)線信息傳遞技術(shù)進(jìn)行有效整合而成的短距離無(wú)線傳輸技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)在于具有較強(qiáng)的開放性和整合性。通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不需要任何的輔助設(shè)備，因此可以降低電子設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸所需的成本和能源消耗，實(shí)現(xiàn)低成本、低消耗的數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)將藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)之中，能夠提升物聯(lián)網(wǎng)的傳輸速度。如今，藍(lán)牙5.0標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式，與前一代藍(lán)牙技術(shù)相比。藍(lán)牙5.0具有更快的傳輸速度，可以達(dá)到3MB/s，而且傳輸距離也得到了較大的提升，其極限傳輸距離可以達(dá)到300m，另外其抗干擾能力得到了有效提升，能夠有效的抵御多種電磁干擾。藍(lán)牙技術(shù)的問(wèn)題在于，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩圆荒艿玫接行У谋ＷC，因此還需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究來(lái)提升其性能。

2.2WiFi技術(shù)

當(dāng)前WiFi技術(shù)在人們生活中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，WiFi技術(shù)的實(shí)質(zhì)是IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，該技術(shù)的信息傳輸速度很快，可以達(dá)到500MB/s，基本可以滿足大部分用戶對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。在短距離無(wú)線通信技術(shù)中，WiFi的傳輸距離是比較大的，其最大的覆蓋范圍能夠達(dá)到300m左右。WiFi技術(shù)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架是比較簡(jiǎn)單的，只需要在系統(tǒng)前段按照一定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成熱點(diǎn)的設(shè)置之后，在其覆蓋區(qū)域內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)的連接。將WiFi技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)之中，能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，而且還能夠在局域網(wǎng)內(nèi)部對(duì)設(shè)備進(jìn)行本地控制。當(dāng)前智能手機(jī)越來(lái)越普遍，也使WiFi技術(shù)應(yīng)用的更加頻繁和廣泛，可以在各種場(chǎng)景進(jìn)行有效的應(yīng)用。WiFi技術(shù)的問(wèn)題在于數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩员容^低，需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸安全性方面的研究。

2.3IrDA技術(shù)

IrDA是一項(xiàng)十分成熟的短距離無(wú)線通信技術(shù)，其實(shí)建立在紅外線技術(shù)基礎(chǔ)之上的通信技術(shù)，該技術(shù)實(shí)最早建立個(gè)人局域網(wǎng)的無(wú)線通信技術(shù)。在1m的范圍內(nèi)，IrDA技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度能夠達(dá)到16MB/s，可以說(shuō)具有較快的傳輸速度，同時(shí)通過(guò)4PPM調(diào)制機(jī)制之后，能夠?qū)崿F(xiàn)大容量文件的迅速傳輸。IrDA技術(shù)另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)事安全性高，由于其是建立在紅外線技術(shù)的基礎(chǔ)之上的，紅外線技術(shù)具有發(fā)射角度等方面的優(yōu)點(diǎn)，因此使其數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩愿摺Ａ硗?，在?shí)際應(yīng)用過(guò)程中，IrDA技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)和工業(yè)領(lǐng)域測(cè)控網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，因此利用這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的有效監(jiān)控。IrDA技術(shù)的缺點(diǎn)在于受到距離的影響比較大，因此靈活性比較差。

2.4ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是基于IEEE802.15.4協(xié)議開發(fā)的，其優(yōu)點(diǎn)在于構(gòu)造簡(jiǎn)單，并且能耗比較低，這一技術(shù)的覆蓋范圍在10~75m范圍內(nèi)，可以進(jìn)行靈活的調(diào)整，而且具有多樣的工作頻段，不僅可以應(yīng)用2.4GHz的全球通用頻段，還可以應(yīng)用歐洲的868GHz頻段及美國(guó)的915MHz頻段，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可以達(dá)到20~250KB/s的速度。同時(shí)ZigBee技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩员容^高，該技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行檢查和甄別，同時(shí)可以通過(guò)先進(jìn)的加密算法進(jìn)行加密，所以可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴igBee技術(shù)在工農(nóng)業(yè)和商業(yè)的監(jiān)視、傳感器、自動(dòng)化等領(lǐng)域都有十分重要的應(yīng)用，同時(shí)在家庭自動(dòng)化、消費(fèi)電子、個(gè)人健康監(jiān)護(hù)等方面的物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的也比較多。

2.5UWB技術(shù)

UWB技術(shù)，也被成為超寬帶技術(shù)，這是一種在軍事領(lǐng)域有著重要應(yīng)用的短距離無(wú)線傳輸技術(shù)。UWB技術(shù)的理論數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到1GB/s，實(shí)際傳輸速度可以達(dá)到480MB/s。該技術(shù)的工作頻率為311~1016GHz，在10m的范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的傳輸。將此技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，應(yīng)用OFDM對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，可以使其擺脫掉傳統(tǒng)數(shù)據(jù)手法方式的約束，使其能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)域內(nèi)的多樣化操作。UWB技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)還具有能耗低以及安全性高的優(yōu)點(diǎn)，能夠保證信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，不過(guò)當(dāng)前UWB技術(shù)還沒(méi)能實(shí)現(xiàn)民用，還需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

3儀器通信的短距離無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用

隨著自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的快速發(fā)展，推動(dòng)了儀器通信技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。在短距離無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，儀器通信技術(shù)也在朝著無(wú)線數(shù)據(jù)傳導(dǎo)模塊的發(fā)展。在實(shí)際的研究過(guò)程中，通過(guò)移動(dòng)nRF905芯片，儀器通信逐步實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通信。nRF905芯片中應(yīng)用了ShockBurst技術(shù)與GF-SK調(diào)制體制，從而極大的降低了集成電路的制造成本。當(dāng)前基于nRF905芯片，儀器通信的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)速度能夠達(dá)到50kB/s，而且在待機(jī)情況下的耗電量只有2LA。同時(shí)，由于nRF905芯片具有載波檢測(cè)輸出與數(shù)據(jù)接收等功能，能夠有效的降低無(wú)線通信進(jìn)程中意外碰撞事件發(fā)生的概率。此外，由于nRF905芯片的主要工作頻段為868MHzISM，是符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的，利用其進(jìn)其進(jìn)行無(wú)線傳輸，在傳導(dǎo)速度以及節(jié)能減排等方面都有一定的優(yōu)勢(shì)。

4結(jié)論

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，短距離無(wú)線通信技術(shù)以其多樣化的技術(shù)，以及低能耗和成本低，并且能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境等方面的優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)在物聯(lián)網(wǎng)中具有十分重要的應(yīng)用。另外，短距離無(wú)線通信技術(shù)低成本、高功效的特點(diǎn)還是其在儀器通信領(lǐng)域具有較大的發(fā)展空間，利用短距離無(wú)線通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)儀器間數(shù)據(jù)的傳輸，快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算，從而促進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)更加完善，提供生產(chǎn)的效率。

參考文獻(xiàn)

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[2]范春輝.物聯(lián)網(wǎng)短距離無(wú)線傳輸技術(shù)研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2017（19）.收稿日期：2018-12-15

作者：李孟臻 單位：國(guó)家廣播電視總局機(jī)關(guān)服務(wù)局