一、概论 近距离无线数据传输(以下简称“近距无线数传”),人们并不陌生。人们熟悉的家用电器的无线遥控,就是近距无线数传设备。随着社会信息化的深入,不论是个人、家庭、公司、单位等等,都将离不开近距无线数传技术和设备。 近距无线数传有两个概念:一个是指在电磁无功近场区的数据传输,另一个是指在辐射近场区的数据传输。这是两个不同的传输概念。无功近场区的数据传输,主要是非接触IC卡的数据传输交换,ISO/IEC已将列入RFID(射频识别)技术范畴。其工作频率分别是:135kHz以下和13.56MHz。ISO/IEC 18000-2.2004《信息技术项目管理的射频识别第2部分135kHz以下空中接口通用参数》,ISO/IEC 18000-3.2004《信息技术项目管理的射频识别第3部分13.56MHz,以下空中接口通用参数》这二项国际标准规范了这两类数据传输的空中接口参数。无功近场英文缩写NFC(Near Field Communication),它实际使用距离在10cm以内。尽管将它们列为RFID的数据传输技术,实际上称之为非接触智能卡更合适。目前13.56MHz频段的非接触IC卡,已在人们日常生活中广泛使用(门禁、自动车票、第二代身份证等),本文讨论的近距无线数传是指在辐射近场区的数据传输,它具有小功率、低功耗的特点,距离最远也只有几百米范围。它可以传输语言、图象(包括视频信号)、文件等多媒体信息,应用范围广泛,除家庭智能化(家用电器操作使用)外,还可以实现小区内计算机互联上网,摄像信号传输,水、电、煤气自动抄表,工业控制,企业自动化管理等。本文综合了近年来近距数传技术应用的情况,介绍了四种近距无线数传,希望对国内企业和近距无线数传应用提供一些参考。 二、WPAN是近距离数传的主体 WPAN(Wireless Personal area Network)是无线个人局域网,它可以有效解决近距无线数传的问题。IEEE802.15工作组的主要工作就是制定个人局域网标准,它制定电子设备与PC(个人电脑)的无线互联的物理层和媒质接入控制层(MAC)协议标准,并要求企业按照标准制造出相应的设备。 1、蓝牙(Blue tooth)技术 IEEE802.15.1标准规范了蓝牙的技术,物理层和媒质接入控制层。蓝牙是宽带近距数据传输技术,它工作于2.4GHz的ISM(免频率使用申请)频段,每个频道1MHz宽度:其发射功率根据传输距离的不同分3类:发射功率1mW(0dBm)传输距离10米以内是第3类,发射功率10mW(10dBm)为第2类,发射功率100mW(200dBm)传输距离最远达100米是第1类。 蓝牙技术的基本特性见表1  蓝牙技术也存在一些不足:如数据速率不高、覆盖范围小,不提供微网间漫游机制以及安全漏洞,因些蓝牙技术小组正在制定未来蓝牙2.0和3.0版本,它将支持更高数据率,更安全、抗干抗性能更好。2.0版本支持10Mb/s,3.0版本支持20Mb/s的高速数据及视频信号传输。目前蓝牙用于移动手机、PDA、笔记本PC等个人数据终端上,由于其成本较高,耗电相对也高,在一些专网近距数传还普遍使用。 2、超宽带技术UWB(Ultra Wide Band) IEEE于2003年8月批准了802.15.3标准而超宽带技术(UWB)定为802.15.3a其MAC层协议采用了802.15.3中规定,目前Intel和TI两家公司为主的UWB技术,其工作频段3.1-10.6GHz,其传输数据速率100Mb/s,采用OFDM调制技术,将频谱按500kHz分割,然后在每个子频上采用OFDM技术,其最终目的是提供近距离的数据通信业务(传输电影片、音乐以及其它宽带多媒体业务)。802.15.3a其重点是解决超宽带(100Mb/s),而以Matorola和Freescale两大公司为代表着重于低功耗,适当数传速率,简化技术降低成本,以迎合市场需求,它们作低速的UWB:其传输速率842kbps为主,还有105kbps、3.37Mbps、13.48Mbps和26.95Mbps,工作频段根据传输不同速率要求,分别在3-5GHz、6-10GHz和1GHz以下,符合802.15.4a标准的规定。 现在制造商们正积极努力按802.15.3a和802.15.4a采用UWB和LUWB技术开发适合市场需要的产品。 3、ZigBee技术 用于个人数据传输的设备一定要价格低廉,而广泛使用的并不是超高速率,事实上,几十MHz带宽对短距数传而言,其市场面并不宽,802.15.4a的出现就证明了这一点。而蓝牙技术,由于其技术复杂,产品价格高、功耗降低难,直接影响到它的推广,因此IEEE802.15小组审时度势,成立了IEEE802.15.4工作小组,制定了满足工业控制,家庭智能化,互动玩具等需求的经济、高效、低速率802.15.4规范。ZigBee技术其物理层和媒质介入控制层符合802.15.4的规定。ZigBee产业的联盟,对网络层协议和二次开发(API)进行标准化,还开发了安全层,以保证信息传输的安全,总之ZigBee在802.15.4基础上制定完成了整套协议,实现不同厂商制造的设备相互兼容互通。ZigBee网络层解决了网络的拓扑,包含寻址、路由和鉴权,它有自组织、自维护基于AdHOC技术的网协,组建网络成本低,基础设施投入少等特点。ZigBee技术物理层的特征见表2。
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