pg下载 物联网中的几种短距离无线传输技术浅析

阿 力

摘要：于物联网诸多技术体系里面，短距离无线传输技术属于其中关键技术之一种，且其发展颇为迅速。在本文之中将几种常见的短距无线传输技术予以介绍，从物联网应用层面剖析各自的优势以及劣势，并且针对其于建筑智能化系统之中可应用的前景开展了探索性的思考。

关键词：物联网 关键技术 短距无线传输

摘要：在物联网的多种技术体系当中，短距离无线传输技术是关键技术之一，发展得颇为迅速。文中阐述了几种常见的短距离无线传输技术的优点，从未来应用可能性的角度，以及在智能建筑系统中展开未来应用相关的探索性思考，分别列出相应要点以及相应疑问，针对这些要点以及疑问进行相应阐述以及对应的解答，同时还给出了在智能建筑系统中应用的具体示例，而且还对这些示例进行了详细的分析和总结，另外还提及了在智能建筑系统中应用时可能会遇到的挑战，针对这些挑战给出缓解矛盾的策略，并且对未来的发展趋势进行了预测，从多个方面对其进行了深入探讨，涵盖了技术演进、应用场景拓展、市场需求变化等多个领域，通过详实的数据、丰富的案例以及专业的分析，全面且细致地呈现了其在物联网技术体系中的作用、优势以及面临的机遇与挑战，为相关领域的研究、开发以及应用提供了极具价值的参考依据，有助于推动短距离无线传输技术在智能建筑系统以及其他相关领域的广泛应用和持续发展，使其能够更好地满足不断增长的社会需求，提升人们的生活品质和工作效率，同时也为行业的技术创新和产业升级注入新的活力，促进整个物联网产业朝着更加智能化、高效化、便捷化的方向迈进，从而引领新一轮的技术变革和经济发展浪潮，为社会的进步和发展做出积极贡献，并且在这个过程中不断追求技术的卓越性和应用的创新性，为满足人们日益多样化的需求而不懈努力，持续探索新的应用模式和发展路径，以适应快速变化的市场环境和技术发展趋势，始终保持在行业中的前沿地位，为构建更加美好的智慧生活和智能世界添砖加瓦，通过不断的技术突破和应用创新，推动短距离无线传输技术在相关领域的深度融合。

一、物联网技术

1、物联网概念

什么时候，当我们还并未切实领会物联网究竟是什么之际，在我们身旁，已然静悄悄地浮现出了数目众多的应用案例。大到针对江河湖泊展开的水环境监测和智能化治理，小到针对监狱在押人员进行的定位以及精细化管理，物联网距离我们越发靠近了。

从狭义视角而言pg下载，物联网只要是那种由物与物借助通信网络连接构建起来的网络，不管有没有接入互联网，就都应当算作是物联网的范畴。从广义角度来讲，物联网不但不局限于物与物之间的信息传递，还会达成物与人之间毫无阻碍的信息交换，进而形成泛在网络。

“The Internet of Things”是物联网的英文缩写，这涵盖两层意思，其一，物联网的核心以及基础乃互联网，它是建基于互联网进而延伸并予以扩展的一种网络，其二，它的用户端朝着任何物品与物品之间、物品与人之间进行延伸与扩展，以开展信息交换以及通信 。

目前，较为被大家所认同的物联网的定义是这样的，它借助RFID（射频识别）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，依照约定的协议，将任何物品跟互联网连接起来，进而进行信息的交换以及通讯，以此达成智能化识别、定位、跟踪、监控以及管理的一种网络。

2、物联网的层次

居于物联网技术核心地位的是C3SD，也就是控制系统、计算系统、通讯系统、感知系统以及数据海。从技术层面来讲，物联网能够划分成三层，分别是传感层、通信层与应用层的。将目光聚焦于传感层，其中存在五花八门的传感器，这些传感器是用心去感知我们生活里的温度、湿度、位移、工业数据、人员信息等情况的数据收集者，并且配备了各种各样类型具备控制操作功能的执行器。通信层里，这些数据与信息得安全可靠地通信以及传输，不是有线传输，便是无线传输，无线传输系统中，短距离无线传输技术成了物联网技术里的一个重要分支。应用层中，海量的各类物品和人员的数据要收集、整理、分析、运用，进而形成各行业、各领域丰富多彩的应用。

3、物联网中的关键技术

源于物联网的层次架构，鉴于物联网能够预见到的未来的海量应用，于传感范畴、传输范畴以及应用范畴，都将会浮现出数目众多的新技术、新产品，还有产业化成果。就当下情形而言，物联网里的关键技术主要涵盖：高速、大容量的RFID，微小的传感器，超薄的二维条码，短距离的无线传输，IPv6，云计算，云存储，云服务这一批关键技术。无线传感器网络技术是物联网的核心技术当中的一项。

二、物联网中的通信技术

担负着极其重要的重任的，是物联网的能够可靠且实时地采集覆盖区里各种信息并去处理，处理后信息用有线或无线方式发送给远端，同时还承担着信息传递、变换和传输工作的通信层，它目前是通信、计算机以及自动化等领域内一个新兴的研究热点，大家都知道，加速了互联网发展的统一技术标准，有着包括于全球范围进行传输的用来互联网通信的TCP/IP协议，路由器协议，终端的构架与操作系统等 。因而，我们能够于世界的随便一处地方，运用随便一台电脑接入到互联网里，极为便利地达成电脑之间的互联 。

至于物联网的规模，以及终端的形式，均在互联网的相应基础之上，有了极大的发展，还有延伸，联结物体的数量变多，终端的软硬件结构形式，以及智能化程度，愈发复杂多样。互联网的TCP/IP方式，含IPv6，MPLS，移动3G，卫星通信等通信技术，会在物联网的信息通信传输里，充当重要角色，可是，在互联网朝着物物相连前行的最终接入系统内， 短距离无线传输技术将会成为物联网通信技术里的关键技术分支之一 。

三、短距离无线传输技术

当下，运用较为广泛的近距无线通信技术，是无线局域网802.11（亦即Wi-Fi）、超宽频UWB（也就是Ultra Wide Band）、ZigBee，还有短距通信（即NFC）等。它们每一个都分别有着其在应用方面的特性，在传输速度、距离以及耗电量这些方面的要求不一样，有的着眼于功能的扩充性方面，有的符合某些单一应用的特别需求，有的建立竞争技术的差异化等等。然而，还没有哪一种技术能够完美到足以满足物联网的所有形形色色的需求。

1、Wi-Fi技术

电气和电子工程师协会认定的802.11b无线通信协议，被称作Wi-Fi，也就是无线高保真，其传输速率最高能达到11Mb/s，尽管蓝牙技术在数据安全性上比它略强，然而在无线电波覆盖范围上它却更具优势，大概能达到100m 。

Wi-Fi属于以太网的一种无线扩展形式，在理论层面而言pg下载网站麻将胡了，只要用户处于一个接入点周围的特定一定区域范围之内，便能够以最高大约11Mb/s的速率接入互联网。然而在实际情况中，要是存在多个用户同时经由同一个点进行接入，那么带宽将会被多个用户共同分享，至此，Wi-Fi的连接速度就会降低至仅有几百kb/s，此外，Wi-Fi的信号通常不会受到墙壁阻隔的影响，不过在建筑物内部的有效传输距离相较于户外而言要短一些。

1997年提出了最初的IEEE802.11规范，称作802.11b ，其主要的目的是用以提供WLAN接入 ，它也是当下WLAN 的主要技术标准 ，其工作的频率为2.4GHz ，它与无绳电话甚至蓝牙等好多不需要频率使用许可证的无线设备共享同一频段 。随着Wi-Fi协议新版本好似802.11a以及802.11g 的先后被推出来 ，Wi-Fi 的应用将会越发的广泛 。具有更快速度的802.11g，采用了跟802.11b一样的正交频分多路复用调制技术，其工作频段为2.4GHz，速率可达54Mb/s。依据最新发展趋势判断，802.11g有被大多无线网络产品制造商选作产品标准的可能。微软推出的桌面操作系统Windows XP以及嵌入式操作系统Windows CE，都涵盖了对Wi-Fi的支持。

2、UWB技术

超宽带技术UWB，也就是Ultra Wideband，是一种无线载波通信技术，它并非采用正弦载波，而是运用纳秒级的非正弦波窄脉冲来传输数据，所以其所占的频谱范围十分宽广。

拥有可在极为宽广带宽上传送信号特性的UWB，美国FCC针对它的规定是，于3.1～10.6GHz频段里占用超过500MHz的带宽。鉴于UWB能够借助低功耗、低复杂度的发射/接收机达成高速数据传输，所以在近些年获得了迅猛发展。它于极为宽广的频谱范围之内运用低功率脉冲来传递数据，却不会给常规窄带无线通信系统带来较大干扰，并且能够充分运用频谱资源。基于UWB技术构建而成的高速率数据收发机具备广泛的用途。

UWB技术有着系统复杂度低的特点，其发射信号功率谱密度低，对于信道衰落不敏感，具备低截获能力，定位精度高，尤其适宜于室内等密集多径场所的高速无线接入，非常适合用来建立一个高效的无线局域网，即WLAN，或者无线个域网，也就是WPAN。

3、ZigBee技术

ZigBee主要被应用于，短距离的、数据传输速率不高些的pg下载官方认证，各类电子设备彼此之间。ZigBee联盟于2001年8月成立。在2002年下半年，Invensys公司同Mitsubishi公司、Motorola公司以及Philips半导体公司这四大巨头，一同宣告加盟ZigBee联盟，从而去研发称作ZigBee的，下一代无线通信标准。上述所有这些公司，皆参与了负责开发ZigBee物理和媒体控制层技术标准的，IEEE 802.15.4工作组。

ZigBee联盟承担着制定网络层以上协议的职责，当下，标准制订工作已然完成，ZigBee协议相较于蓝牙、高速率个人区域网以及802.11x无线局域网而言，更为简单且实用。

ZigBee算得上是蓝牙的同族兄弟，它运用2.4 GHz波段，采用跳频技术，和蓝牙相较，ZigBee更为简单，速率更缓慢，功率以及费用更低，其基本速率是250kb/s，当降低到28kb/s时，传输范围能够扩大到134m，并且获得更高的可靠性；此外，它能够与254个节点联网，相比较于蓝牙能对游戏、消费电子、仪器以及家庭自动化应用给予更好的支持。

ZigBee技术特点主要包括以下几个部分：

其数据传输速率处于较低水平，仅在10kb/s到250kb/s的范围之内，着重于针对低速率传输之应用 。

（2）功耗呈现出较低的状态。处于待机模式的情形下，两节普通的5号干电池能够维系使用6个月以上，这同样是ZigBee所具备的一个独特优势。

首先，成本低，这是由于ZigBee数据传输速率低，并且协议简单，所以成本被大大降低，积极投入ZigBee开发的Motorola以及Philips，都已经推出了应用芯片，据Philips估计，应用于主机端的芯片成本和其它终端产品的成本相比较，比蓝牙更具价格竞争力。

首先，网络具备大的容量，接着，每个ZigBee网络能够最多支持255个设备，然后，这意味着每个ZigBee设备能够与处在不同状态的另外254台设备相连接。

（5）有效范围有限，其有效覆盖范围处于10至75m之间，具体是依据实际发射功率的大小以及各种不同的应用模式来确定的，基本上能够对普通的家庭或者办公室环境予以覆盖。

（6）工作频段具备灵活性，所运用的频段之中，有2.4GHz，有868MHz（位于欧洲），还有915MHz（处于美国），而这些频段全部都是免执照的频段 。

4、NFC技术

有一种由 Philips、NOKIA 和 Sony 主推的短距离无线通信技术标准，它叫 NFC，也就是 Near Field Communication，即近距离无线传输，它类似于 RFID，也就是非接触式射频识别。不过呢，和 RFID 有所不同的是，NFC 采用的是双向的识别以及连接。并且，NFC 在 20cm 距离内工作，其工作频率范围是 13.56MHz。

NFC起初不过是遥控识别与网络技术的结合，然而如今已演变成无线连接技术，它能够迅速且自动地搭建无线网络，为蜂窝设备、蓝牙设备、Wi-Fi设备给予一个“虚拟连接”，致使电子设备能够在短距离范畴开展通讯，NFC的短距离交互极大地精简了整个认证识别流程，让电子设备相互访问更直接、更安全且更明晰。

NFC借助在单个设备之中整合起全部的身份识别应用以及服务，助力化解记忆诸多密码所带来的困扰，与此同时还确保了数据的安全防护得以达成。有了NFC，像数码相机、PDA、机顶盒、电脑、手机等这样众多的设备之间的无线互联，彼此相互交换数据或者服务都将会有成为现实的可能性。

除此以外，NFC能够把其它种类的无线通讯，像是Wi-Fi以及蓝牙，“加以加速”，达成愈发快速以及更大距离的数据传输。每个电子设备都存在有其自身专门的应用菜单，并且NFC能够构筑起快速安全的连接，而且不需要于众多接口的菜单之中去做选择。和名声响亮的蓝牙等短距离无线通讯标准相迥异的地方是，NFC的作用距离更进一步地缩短，并且不像蓝牙那般要有相匹配的加密装置。

同样，要构建Wi-Fi家族无线网络，需要多台带有无线网卡的电脑，还需要打印机以及其它设备。除此之外，必须有具备一定技术的专业人员，才能够胜任这一工作。而在NFC被置入接入点之后，只要把其中两个靠近，就可以实现交流，这比配置Wi-Fi连结要容易得多。

四、可能的应用前景

1、Wi-Fi的应用

在未来，最具潜力的WLAN应用，会主要集中在SOHO、家庭无线网络，以及那些不便安装电缆的建筑物或者场所，Wi-Fi技术能够融合Wi-Fi与基于XML或者Java的Web服务，这可以大幅削减企业的成本，比如说企业选择在每一层楼或者每一个部门配备802.11b的接入点，而不是用电缆把整幢建筑物连接起来，如此一来，就能节省大量铺设电缆所需要花费的资金，目前这项技术的用户主要源自机场、酒店、商场等公共热点场所。

2、UWB的应用

UWB主要应用于小范围的系统、高分辨率且能穿透墙面、地面以及身体的雷达和图像系统里。除此以外呢，这项新技术适用于速率要求极高（大于100 Mb/s） ，的局域网（LAN）或者个域网(PAN)、。

具特色的UWB应用，会是视频消费娱乐范畴内的无线个人局域网，也就是WPAN。现有无线通信方式里，802.11b以及蓝牙速度太慢，不适宜传输视频数据；速率为54 Mb/s的802.11a标准虽能处理视频数据，可费用高昂。然而UWB有潜力在10 m范围内，支持高达110 Mb/s的数据传输率，无需压缩数据，能快速、简便且经济地达成视频数据处理。

具有一定相容性，以及高速、低成本、低功耗优点的UWB颇适合家庭无线消费市场需求：UWB有着尤其适合在近距离内高速传送大量多媒体数据、还能穿透障碍物的突出优点，这使得诸多商业公司把它视作很有前途的一项无线通信技术，常应用于如将视频信号从机顶盒无线传送至数字电视这般的家庭场景。当然啦，UWB未来的前程要由各种无线方案的技术发展、成本、用户使用习惯以及市场成熟度等多方面因素决定。

3、ZigBee技术的应用

依据ZigBee联盟当下预先筹划的想法，ZigBee将会于安防监控系统这个范畴，传感器网络板块，家庭监控空间，身份识别系统区域，以及楼宇智能控制系统等诸多范围去延伸发展应用 。

此外，ZigBee的目标市场主要还有，PC外设，比如鼠标、键盘、游戏操控杆，消费类电子设备，像TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置，家庭内智能控制，例如照明、煤气计量控制及报警等，玩具中的电子宠物，医护领域中的监视器和传感器，工控方面的监视器、传感器和自动控制设备，等等这些非常广阔的领域。

4、NFC技术的应用

NFC有三种应用类型：

（1）设备进行连接，除开无线局域网之外，NFC同样能够使蓝牙连接得以简化，举例来说，要是手提电脑用户打算在机场实现上网这一行为，那么他仅仅只需朝着一个Wi-Fi热点靠近便可达成 。

（2） 进行实时预定 ，比如说 ，海报或者展览信息的背后粘贴着特定芯片 ，借由含有 NFC 协议的手机或者 PDA 在利用情况之下 ，就能获取相关详细信息 ，或者是马上联机 ，使用信用卡来开展门票购买行为 ，并且 ，这些芯片并不需要独立的能源供应 。

（3）移动商务，飞利浦Mifare技术为世界上几个大型交通系统提供支撑，在银行业为客户提供Visa卡等各种服务，索尼的FeliCa非接触智能卡技术产品在香港及深圳、新加坡、日本的市场占有率极高，主要应用于交通及金融机构。

此新技术正改写着无线网络连接的游戏规则，这一新技术并非要完全取代蓝牙、Wi-Fi等这类其他无线技术呈现自身，而是会起到相互补充的作用，在不同的场合，在不同的这些领域。

综上而言，伴随物联网科技与应用持续进展，短距离无线通信技术将迎来前所未有的显著大发展，其于建筑智能化系统里的应用亦将展现出暴发性的强劲增长特征。聚焦核心重点进而倾力集中攻关Wi-Fi 、UWB、Zigbee、NFC 、高频RFID等的核心技术领域范畴事项问题，并在研制相应匹配的相关接口以及接入功能上的网关设备这件事情工作操作上发力使劲，着重致力于努力塑造构建创成研发成为形成短距离无线通信模块化的种种产品类型模样，并大力推进带动推动促使接口和设计的达成实现标准化的相关工作任务将会是未来创新工作开展过程执行中的关键重点要点所在之处了呗。