精品
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,具体技术的应用范围也会动态变化。
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 …… 中、长距离无线通信,卫星通信和长波、短距离无线通信,NFC则被视为非接触超短波则能实现超长距离无线通信 短距离无线通信 WiMax WIFI Bluetooth RFID UWB Zigbee …… NFC IrDA Wibro(韩国) WAPI 802.16 802.11 短距离无线通信技术对比
通信模式 通信距离 传输速度 54Mbps 1Mbps 10K~250Kbps 1Mbps 53.3~480M 424Kbps 0~100m 0~1m 10m~75m 0~10m 0~10m 0~20cm 0~50m WIFI IrDA 点对点 Zigbee 网状 Bluetooth UWB 单点对多点 NFC 点对点 RFID welcome
精品
安全性 频段 低 2.4GHz 低 中 2.4GHz 868MHZ欧洲 915MHz美国 高 2.4GHz 高 3.1~10.6G 极高 高 13.56MHz 多频段 国际标准 成本 802.11b 802.11g 高 无 低 802.15.4 极低 802.15.1x 低 无 高 ECMA340 ECMA352 低 低 1.1.1 WLAN
? 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。
802.11n和802.11ac是未来最有应用潜力的协议标准。
? 802.11,1997年,原始标准(2Mbit/s,播在2.4GHz)。 年,物理层补充(54Mbit/s,播在5GHz)。 年,物理层补充(11Mbit/s播在2.4GHz)。 WIFI标准 ? 802.11a,1999? 802.11b,1999? 802.11g,2003年,物理层补充(54Mbit/s,播在2.4GHz)。 ? 802.11i,2004年,无线网络的安全方面的补充。 72.2Mbit/s,可以使用双倍带宽? 802.11n,更高传输速率的改善,基础速率提升到40MHz,此时速率提升到150Mbit/s。 ? 802.11k,该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。 welcome
精品
? 802.11p,这个通信协定主要用在车用电子的无线通信上。 ? 802.11ac,802.11n的潜在继承者,更高传输速率的改善,当使用多基站时将无线速率提高到至少1Gbps,将单信道速率提高到至少500Mbps。 1.1.2 Zigbee
? 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。 ? Zigbee应用
welcome
精品
? Zigbee广泛用来构建自组网、无线传感网,当前超火的技术。 ? 传感网设备通常由网络模块+传感模块+电池构成,网络模块具有自动识别和配置、动态拓扑和路由,传感模块负责采集环境信息。 ? Zigbee 联盟预言未来每个家庭将拥有50~150个Zigbee器件,应用领域包括:家庭和楼宇网络的空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等。 ? 案例
? 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welcome
精品
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。
1.1.3 WMAN
? WiMax是无线城域网WMAN的典型应用技术,从其传输速率上看也属于4G无线通信welcome