无线通信技术与网络规划实践
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1.3.4 无线个域网

无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)是为了实现活动半径小、业务类型丰富、面向特定群体、无线无缝连接而提出的新型无线通信网络技术,WPAN能够有效解决“最后的几米电缆”问题。典型的WPAN技术有蓝牙、紫蜂、超宽带和电子标签、近场通信等。

蓝牙(Bluetooth)是一种支持设备短距离通信(一般在10m内)的无线电技术,能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用蓝牙技术,能够有效简化移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化设备与Internet之间的通信,从而数据传输变得更加迅速高效,为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,工作在全球通用的2400~2483.5MHz ISM(工业、科学、医学)频段,其数据速率为1Mbit/s,采用时分双工传输方案实现全双工传输。

紫蜂(ZigBee)是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术,主要在距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间的数据传输,以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据的传输。ZigBee与Bluetooth相比具有更低的功耗和成本,能够最大限度地延长电池的使用寿命。ZigBee技术充分利用了IEEE802.15.4标准,并增加了逻辑网络、安全性和应用软件,提供了静态和动态的星型、集群树和网状的网络结构,可以实现大区域网络覆盖和可扩展网络,避免单点故障。

超宽带(Ultra Wideband ,UWB)即802.15.3a技术,是一种无载波通信技术,也是一种超高速的短距离无线接入技术。在较宽的频谱上传送极低功率的信号,能在10m左右的范围内实现每秒数百兆比特的数据传输率,具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、保密性好、发送功率小等诸多优势。UWB早在1960年就开始开发,但仅限于军事应用,美国FCC于2002年2月准许该技术进入民用领域。UWB主要应用于近距离高速数据传输,近年来国内外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲做近距离精确室内定位,如LocalSense无线定位系统。

电子标签技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成,已经广泛应用于日常生活、物流业、交通运输、医药、食品等各个领域。RFID技术大概有三大类:无源RFID、有源RFID、半有源RFID。无源RFID发展最早、最成熟,市场应用最广泛的包括公交卡、食堂餐卡、银行卡、门禁卡、二代身份证等,属于近距离识别类。有源RFID技术具有远距离自动识别的特性,决定了其巨大的应用领域,如智能监狱、智能医院、智能停车场、智能交通、智慧城市、智慧地球及物联网等领域。半有源RFID技术介于有源RFID和无源RFID之间,集有源RFID和无源RFID的优势于一体,在门禁进出管理、人员精确定位、区域定位管理、周界管理、电子围栏及安防报警等领域有着很大的优势,具有近距离激活定位、远距离识别及上传数据的工作特点。RFID技术是物联网发展的关键技术,今后随着物联网的发展,其应用市场必将随着物联网的发展而扩大。

近场通信(Near Field Communication,NFC)是一种短距高频的无线电技术,在13.56 MHz频率运行于20 cm距离内,其传输速率有106 kbit/s、212 kbit/s或者424 kbit/s三种。目前近场通信已通过成为ISO/IEC IS 18092国际标准、ECMA-340标准与ETSI TS 102 190标准。NFC近场通信技术是由非接触式射频识别及互联互通技术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能,能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。目前这项技术已在包括我国在内的众多国家广泛应用,市场上涌现出许多支持NFC功能的手机,手机用户配置了支付功能的手机,可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等。NFC采用主动和被动两种读取模式。