幾種短距離無線傳輸技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用摘要：在物聯(lián)網(wǎng)的多種技術(shù)體系中，短距離無線傳輸技術(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一，發(fā)展非常迅速。本文介紹了其中常見的幾種短距無線傳輸技術(shù)，從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的角度分析了各自的優(yōu)劣，并對其在建筑智能化系統(tǒng)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了探索性的思考。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；短距無線傳輸一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)1、物聯(lián)網(wǎng)的層次物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心為C3SD（控制系統(tǒng)、計(jì)算系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和數(shù)據(jù)海）。從技術(shù)上來說，物聯(lián)網(wǎng)可以分為三層：傳感層、通信層和應(yīng)用層。在傳感層中，有各式各樣的傳感器來感知我們生活中的溫度、濕度、位移、工業(yè)數(shù)據(jù)、人員信息等，并具有各種類型的執(zhí)行器進(jìn)行控制操作。在通信層中，需要將這些數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行安全可靠地通信和傳輸，除了有線傳輸，就是無線傳輸，在無線傳輸系統(tǒng)中，短距離無線傳輸技術(shù)成為了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的一個(gè)重要分支。在應(yīng)用層中，要對海量的各種物品和人員的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、分析、運(yùn)用，從而形成各行業(yè)、各領(lǐng)域的豐富多彩的應(yīng)用。2、物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)基于物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)，基于物聯(lián)網(wǎng)可以預(yù)見的未來的大量應(yīng)用，在傳感領(lǐng)域、傳輸領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域都將涌現(xiàn)出許許多多的新技術(shù)、新產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)化成果。就目前來看，物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：高速大容量RFID、微小傳感器、超薄二維條碼、短距無線傳輸、IPv6、云計(jì)算、云存儲、云服務(wù)等一批關(guān)鍵技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一。二、物聯(lián)網(wǎng)中的通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的通信層擔(dān)負(fù)著極其重要的信息傳遞、交換和傳輸?shù)闹厝?，目前是通信、?jì)算機(jī)和自動化等領(lǐng)域一個(gè)新興的研究熱點(diǎn)，它必須能夠可靠地、實(shí)時(shí)地采集覆蓋區(qū)中的各種信息并進(jìn)行處理，處理后的信息可通過有線或無線方式發(fā)送給遠(yuǎn)端。眾所周之，統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)加速了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這包括在全球范圍進(jìn)行傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)通信協(xié)議TCP/IP協(xié)議，路由器協(xié)議，終端的構(gòu)架與操作系統(tǒng)等。因此，我們可以在世界上的任何一個(gè)角落，使用任一臺電腦連接到互聯(lián)網(wǎng)中去，很方便的實(shí)現(xiàn)電腦互聯(lián)。而物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模和終端的形式都在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上有了一個(gè)很大的發(fā)展和延伸，聯(lián)結(jié)的物體數(shù)量更多，終端的軟硬件結(jié)構(gòu)形式和智能化程度更加復(fù)雜多變。互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP方式（包括IPv6）、MPLS、移動3G、衛(wèi)星通信等通信技術(shù)將會在物聯(lián)網(wǎng)的信息通信傳輸中扮演重要的角色，但是，在互聯(lián)網(wǎng)向著物物相連邁進(jìn)的最后的接入系統(tǒng)中，短距離無線傳輸技術(shù)將成為物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)分支之一。三、短距離無線傳輸技術(shù)目前使用較廣泛的近距無線通信技術(shù)是無線局域網(wǎng)802.11（Wi-Fi）、超寬頻UWB（UltraWideBand）、ZigBee、短距通信（NFC）等。它們都各自具有其應(yīng)用上的特點(diǎn)，在傳輸速度、距離、耗電量等方面的要求不同，或著眼于功能的擴(kuò)充性，或符合某些單一應(yīng)用的特別要求，或建立競爭技術(shù)的差異化等。但是還沒有一種技術(shù)可以完美到足以滿足物聯(lián)網(wǎng)的所有需求。1、Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi(WirelessFidelity，無線高保真)是一種無線通信協(xié)議(IEEE802.11b),Wi-Fi的傳輸速率最高可達(dá)11Mb/s，雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍(lán)牙技術(shù)要差一些，但在無線電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達(dá)100m左右。Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴(kuò)展，理論上只要用戶位于一個(gè)接入點(diǎn)四周的一定區(qū)域內(nèi)，就能以最高約11Mb/s的速率接入互聯(lián)網(wǎng)。實(shí)際上，如果有多個(gè)用戶同時(shí)通過一個(gè)點(diǎn)接入，帶寬將被多個(gè)用戶分享，Wi-Fi的連接速度會降低到只有幾百kb/s，另外，Wi-Fi的信號一般不受墻壁阻隔的影響，但在建筑物內(nèi)的有效傳輸距離要小于戶外。最初的IEEE802.11規(guī)范是在1997年提出的，稱為802.11b，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它的工作頻率是2.4GHz，與無繩電話、藍(lán)牙等許多不需頻率使用許可證的無線設(shè)備共享同一頻段。隨著Wi-Fi協(xié)議新版本如802.11a和802.11g的先后推出，Wi-Fi的應(yīng)用將越來越廣泛。速度更快的802.11g使用與802.11b相同的正交頻分多路復(fù)用調(diào)制技術(shù)，它也工作在2.4GHz頻段，速率達(dá)54Mb/s。根據(jù)最新的發(fā)展趨勢判斷，802.11g將有可能被大多數(shù)無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品制造商選擇作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。微軟推出的桌面操作系統(tǒng)WindowsXP和嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE，都包含了對Wi-Fi的支持。2、UWB技術(shù)超寬帶技術(shù)UWB(UltraWideband)是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國FCC對UWB的規(guī)定為：在3.1?10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復(fù)雜度發(fā)射/接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，在近年來得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳送數(shù)據(jù)而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源?；赨WB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)有著廣泛的用途。UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個(gè)高效的無線局域網(wǎng)(WLAN)或無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)。3、ZigBee技術(shù)ZigBee主要應(yīng)用在短距離并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月。2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半導(dǎo)體公司四大巨頭共同宣布加盟ZigBee聯(lián)盟，以研發(fā)名為ZigBee的下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)ZigBee物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.15.4工作組。ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制定網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議。目前，標(biāo)準(zhǔn)制訂工作已完成。ZigBee協(xié)議比藍(lán)牙、高速率個(gè)人區(qū)域網(wǎng)或802.11X無線局域網(wǎng)更簡單實(shí)用。ZigBee可以說是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。它的基本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時(shí)，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，可以比藍(lán)牙更好地支持游戲、消費(fèi)電子、儀器和家庭自動化應(yīng)用。ZigBee技術(shù)特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)部分：(1)數(shù)據(jù)傳輸速率低。只有10kb/s?250kb/s，專注于低速率傳輸應(yīng)用。（2）功耗低。在待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號干電池可使用6個(gè)月以上，這也是ZigBee的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢。（3）成本低。因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本；積極投入ZigBee開發(fā)的Motorola以及Philips，均已推出應(yīng)用芯片。據(jù)Philips估計(jì)，應(yīng)用于主機(jī)端的芯片成本和其它終端產(chǎn)品的成本比藍(lán)牙更具價(jià)格競爭力。（4）網(wǎng)絡(luò)容量大。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以支持255個(gè)設(shè)備，也就是說每個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254臺設(shè)備相連接。（5）有效范圍小。有效覆蓋范圍10?75m之間，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。（6）工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國），均為免執(zhí)照頻段。4、NFC技術(shù)NFC（NearFieldCommunication，近距離無線傳輸）是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類似于RFID（非接觸式射頻識別）的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。和RFID不同，NFC采用了雙向的識別和連接，在20cm距離內(nèi)工作于13.56MHz頻率范圍。NFC最初僅僅是遙控識別和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合并，但現(xiàn)在已發(fā)展成無線連接技術(shù)。它能快速自動地建立無線網(wǎng)絡(luò)，為蜂窩設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備、Wi-Fi設(shè)備提供一個(gè)"虛擬連接”，使電子設(shè)備可以在短距離范圍進(jìn)行通訊。NFC的短距離交互大大簡化了整個(gè)認(rèn)證識別過程，使電子設(shè)備間互相訪問更直接、更安全和更清楚。NFC通過在單一設(shè)備上組合所有的身份識別應(yīng)用和服務(wù)，幫助解決記憶多個(gè)密碼的麻煩，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的安全保護(hù)。有了NFC，多個(gè)設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)、PDA、機(jī)頂盒、電腦、手機(jī)等之間的無線互連，彼此交換數(shù)據(jù)或服務(wù)都將有可能實(shí)現(xiàn)。此外NFC還可以將其它類型無線通訊（如Wi-Fi和藍(lán)牙）“加速”，實(shí)現(xiàn)更快和更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)電子設(shè)備都有自己的專用應(yīng)用菜單，而NFC可以創(chuàng)建快速安全