短距离无线通信
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物联网建设中的短距离无线通信技术物联网的概念是指通过无线网络将各种设备连接起来,实现设备之间的互联和数据交换。
在物联网建设中,短距离无线通信技术起着至关重要的作用。
短距离无线通信技术指的是在近距离范围内进行无线通信的技术,其通信距离通常在几十米到几百米之间。
本文将介绍几种常见的物联网建设中使用的短距离无线通信技术。
一、蓝牙技术蓝牙技术是一种短距离无线通信技术,具有低功耗、低成本和短距离通信等特点。
蓝牙技术广泛应用于手机、电脑、音频设备、医疗设备等领域。
在物联网中,蓝牙技术常用于设备之间的数据传输和控制。
通过蓝牙技术可以将温度传感器、湿度传感器等设备连接到物联网中,并通过手机或电脑进行数据监测和设备控制。
二、Wi-Fi技术Wi-Fi技术是一种用于无线局域网的技术,具有高速、大容量和覆盖范围广等特点。
在物联网建设中,Wi-Fi技术常用于家庭和办公场所等小范围的无线通信。
通过Wi-Fi技术,可以将各种设备连接到一个无线网络中,实现设备之间的互联和互操作。
在家庭中可以通过Wi-Fi将智能电视、智能音响、智能灯具等设备连接到一起,并实现语音控制和智能家居的功能。
三、ZigBee技术ZigBee技术是一种低速、低功耗的无线通信技术,适用于对通信速率和功耗要求不高的场景。
在物联网建设中,ZigBee技术主要用于传感器网络和自动化控制等领域。
通过ZigBee技术,可以实现设备之间的短距离通信和数据传输,适用于物联网中大量传感器节点的应用场景。
四、NFC技术NFC技术(Near Field Communication,近场通信)是一种短距离无线通信技术,适用于设备之间的近距离通信和数据交换。
NFC技术通常用于移动支付、智能门锁等场景。
在物联网中,NFC技术可以用于设备之间的身份认证、数据传输和设备配对等功能。
在智能家居中,可以使用NFC技术实现门锁解锁、电器开关等功能。
短距离无线通信技术在物联网建设中起着重要的作用。
短距离无线通信技术综述短距离无线通信技术是一种可以在短距离内部实现设备间的无线数据交换的技术,它主要用于近场应用,如无线点对点通信、无线蓝牙连接、智能家居、无线感应器网络、无线打印服务、位置服务,等等。
本文将介绍常用的短距离无线通信技术和其优缺点,以及其在实际应用中的情况。
1、蓝牙(Bluetooth)蓝牙是近场通信(NFC)的最常见的无线技术之一,它可以建立无线个人局域网(PAN),允许连接的设备之间的自由数据传输。
多数蓝牙设备的传输距离为约10米,最高传输码率可达2亿比特每秒。
Bluetooth可以在不同技术平台平台之间传输几乎任何类型的数据,因此,蓝牙可以适用于应用非常广泛的场景,只要被连接的设备支持蓝牙协议,就可以实现较低成本的可靠接入。
2、红外(Infrared)红外线是一种无线通信技术,其信号传播速度要慢于蓝牙,因此红外只能传输较少的数据。
它的典型的通信距离只有几厘米,因此红外主要用于简单的交互(如遥控),而不用于大量的数据量传输。
3、RFID(Radio Frequency Identification)RFID是不需要电源的无线通信技术,它一般用于识别和跟踪目标物体,可以无需建立连接就轻松实现距离读取。
其最大传输距离可达几十米,但传输速率只有几十比特每秒,可传输的数据有限,主要应用于身份识别、车牌识别、门禁系统、物品跟踪等。
4、Wi-FiWi-Fi是目前最常用的无线技术,除了提供稳定的连接,它还可以让设备之间互联,实现高速率的数据传输,最多可达54兆比特每秒。
其大范围覆盖可以达到几百米,因此常用于室内外无线上网,如家庭宽带、局域网,也可以作为短距离传输用途。
综上所述,短距离无线通信技术当前已经应用广泛,常用的技术有蓝牙、红外、RFID和Wi-Fi,它们有各自的优缺点,根据实际应用,推荐选择适用的技术。
它们的应用从低端的类似感应器的设备,到广泛的无线点对点通信、家庭网络和企业无线打印服务等,均可获得有用的结果,在未来几十年里,它们都将发挥更大的作用。
试析短距离无线通信主要技术与应用短距离无线通信是指在相对较小的范围内进行通信的技术,通常通信距离在几十米到几百米之间。
短距离无线通信主要应用于个人设备的互联、传感器网络、智能家居等领域。
以下将对短距离无线通信的主要技术与应用进行分析。
1. 蓝牙技术:蓝牙技术是一种短距离无线通信技术,通信距离一般在10米左右。
蓝牙技术具有低功耗、低成本、广泛使用等特点。
目前广泛应用于音频设备、智能手表、智能音箱等个人设备中的无线传输。
2. Wi-Fi技术:Wi-Fi技术是一种广泛应用于无线局域网的短距离无线通信技术,通信距离一般在100米左右。
Wi-Fi技术具有高带宽、快速传输等优势,适用于家庭、办公室等场所内的无线网络连接。
3. RFID技术:RFID(Radio Frequency Identification)技术是一种利用无线电波进行自动识别的短距离无线通信技术,通信距离一般在几米内。
RFID技术可用于物品追踪、门禁管理、物流管理等场景,并且具有实时性和高效性的特点。
4. ZigBee技术:ZigBee技术是一种低功耗、低速率的短距离无线通信技术,通信距离一般在几十米到几百米之间。
ZigBee技术适用于传感器网络、智能家居等领域,并且具有网络灵活性、自组织能力等特点。
5. NFC技术:NFC(Near Field Communication)技术是一种短距离无线通信技术,通信距离在几厘米内。
NFC技术可以实现近距离的设备互联,广泛应用于手机支付、门禁系统、智能标签等领域。
短距离无线通信技术在各个领域有着广泛的应用。
个人设备中的蓝牙技术可以实现无线音频传输,使得用户可以使用蓝牙耳机、音箱等设备进行音频播放;Wi-Fi技术可以实现家庭、办公室等场所内的无线网络连接,方便用户进行上网、使用互联设备;RFID技术可以实现物流管理、门禁管理等功能,提高工作效率和安全性;ZigBee技术可以建立传感器网络,实现对环境、设备的监测和控制;NFC技术可以实现手机支付、门禁系统等功能,方便快捷。
短距离无线通信技术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;短距离无线通信技术对比1.1.1WLAN是WLAN原始标准,WIFI应用标准,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;和是未来最有应用潜力的协议标准;=,1999年,物理层补充54Mbit/s,播在5GHz;=,1999年,物理层补充11Mbit/s播在;WIFI标准=,2003年,物理层补充54Mbit/s,播在;=,2004年,无线网络的安全方面的补充;=,更高传输速率的改善,基础速率提升到s,可以使用双倍带宽40MHz,此时速率提升到150Mbit/s;=,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;=,这个通信协定主要用在车用电子的无线通信上;=,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;1.1.2Zigbee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;ZigbeeVsBluetoothVsRFID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=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;1.1.3WMAN1.1.4RFIDRFID组成和特点标签Tag:由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;Tag之间是不能通信的,NFC芯片之间可以通信;阅读器Reader:读取也可写入标签信息的设备,可设计为手持或固定读写器;RFID系统最重要的优点是非接触识别,它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等条形码无法使用的恶劣环境阅读标签,并且阅读速度极快,大多数情况下不到100毫秒;案例:1.1.5近场通讯NFCNFCVsRFIDVs蓝牙NFC芯片具有相互通信功能,并具有计算能力,还可含有加密逻辑电路或加密/解密模块;NFC通常用于私密领域的超短距离非接触式通信;RFID通常仅用于标识;NFC传输速度不如蓝牙,不能满足需要较高带宽的应用需求;应用案例:1.1.6二维条码被用来作为身份识别车票、身份证;=支付宝有个基于二维条码的转账和红包派发应用,可以由用户制作二维条码将账户和转账金额等信息封装在二维码中,通过短信、邮件收到二维条码的其他用户读取条码信息后即可实现资金转账;1.1.7红外通信=小型移动设备短距低速数据交换,手机、PDA、遥控器,由于红外的直射特性,连接受工作距离、工作角度视角等限制;=蓝牙通信无角度限制,通信距离也较红外更远,但蓝牙技术应用成本较高;1.1.8无绳电话=俗称子母机,母机相当于子机的接入网关,子机可移动使用,受限于信号强度,只能在距母机有限的范围内使用;=回忆小灵通的工作方式,小灵通是接入到基站再并入固网;1.1.9无线个域网WPAN蓝牙=近距离、低成本,设计用来连接不同设备,实现有线连接无线化;如手机免提,游戏手柄,鼠标键盘耳机等;=办公室因各种电线电缆纠缠不清而非常混乱;从为设备供电的电线到连接计算机至键盘、打印机、鼠标和手机的电缆,无不造成了一个杂乱无序的工作环境;在某些情况下,这会增加办公室危险,如员工可能会被电线绊倒或被电缆缠绕;现在,蓝牙无线技术,办公室里再也看不到凌乱的电线,整个办公室也像一台机器一样有条不紊地高效运作;=启用蓝牙的设备能够创建自己的即时网络,用户之间能够共享演示稿或其它文件,不受兼容性或电子邮件访问的限制=蓝牙技术在日常生活中应用最广的就是在支持蓝牙的手机通话设备上,如手机蓝牙耳机,车载免提蓝牙,蓝牙使驾驶更安全,很多车主都感到开车时接听电话不方便:一只手扶着方向盘,另一只手举着电话接听,不但妨碍换挡、影响安全,两只眼睛盯着前车还得四下踅摸警察,12分实在不禁罚;车载免提系统接听电话比较方便,将双手空出来,让手做它该做的事;超宽带UWB=曾被认为是WPAN未来的主流技术,商业化进程已终止,蓝牙技术联盟将继承和融合其部分智能家居智能XX。
短距离无线通信相关标准包括(一)短距离无线通信相关标准短距离无线通信是指用于在相对较短的距离内进行无线传输和通信的技术和协议。
以下是与短距离无线通信相关的标准内容的简要介绍:蓝牙(Bluetooth)标准内容: - 蓝牙核心规范:包括蓝牙协议栈、蓝牙连接方式、蓝牙数据传输和蓝牙设备互联等 - 蓝牙配置文件:定义不同应用场景下蓝牙设备之间的通信协议 - 蓝牙音频规范:用于支持音乐播放、电话通话等声音传输功能 - 蓝牙低功耗规范:为了满足对电池续航时间要求较高的设备,蓝牙使用了低功耗模式Wi-Fi(无线局域网)标准内容: - Wi-Fi Alliance认证标准:用于确保Wi-Fi设备之间的互操作性和兼容性 - IEEE 系列标准:定义了Wi-Fi网络的通信协议和物理层规范 - Wi-Fi安全性标准:包括WEP、WPA、WPA2等协议,用于保护Wi-Fi网络数据的安全性 - Wi-Fi定位标准:用于实现Wi-Fi设备的室内定位和位置服务功能NFC(Near Field Communication,近场通信)标准内容: - NFC论坛标准:用于确保NFC设备之间的互操作性和兼容性 - ISO/IEC 18092标准:定义了NFC设备之间通信的物理和数据链路层规范 - NFC数据交换格式标准:规定了NFC设备之间传输的数据格式和协议 - NFC标签类型标准:定义了不同类型的NFC标签和它们的功能ZigBee(低功耗无线个人局域网)标准内容: - IEEE 标准:定义了在低功耗、低速率场景下进行无线通信的协议和物理层规范 - ZigBee联盟标准:用于确保不同厂商生产的ZigBee设备之间的互操作性和兼容性 - ZigBee网络协议标准:包括ZigBee设备的组网方式、路由选择和安全性等规范无线电频道标准标准内容: - FCC(美国联邦通信委员会)频段规定:定义了无线通信设备在不同频段上的工作规范和限制 - ETSI(欧洲电信标准化协会)频段规定:规定了欧洲范围内无线通信设备的频段分配和工作规范 - ARIB(日本无线通信产业联盟)频段规定:用于规定日本地区无线通信设备的频段和规范要求以上是短距离无线通信相关标准的主要内容和说明。
短距离无线通信技术综述短距离无线通信技术是指能够实现数十米至几百米范围内数据传输和通信的一种技术。
这种技术的应用范围广泛,可以应用于手机、数码相机、电子秤、手提电脑、无线麦克风等几乎所有现代化电子产品。
以下是一些短距离无线通信技术的综述:1. 蓝牙技术(Bluetooth)蓝牙技术是一种基于无线射频的短距离通信技术,它的通信距离一般在10米左右。
蓝牙技术广泛应用于个人设备、配件及家庭设备等领域。
蓝牙可以帮助多个设备间快速传输小文件,如音乐、图片等。
2. Wi-Fi技术Wi-Fi技术是无线网络技术的一种,其通信距离和数据传输速度可以达到几十米和几百M/秒的水平,成为代表性的点对多点局域网通信技术。
Wi-Fi技术适用于家庭和办公室无线接入,可承载数量庞大的数据信息,如影音数据、文件、网页等等。
3. 红外线技术红外线通信技术是一种采用红外线信号传输数据的通信技术,它的通信距离比较短,一般是在数米以内。
这种技术现已被广泛应用于便携式电子产品中,如手机、遥控器、数码相机等。
4. RFID技术RFID技术是一种以无线电波为载体进行短距离数据传输的技术。
RFID可以把物体信息编码到小微芯片上,然后通过读写器读取,实现物体信息的快速采集和识别。
RFID技术不受视线障碍的影响,通信距离较短,一般在几十米左右。
5. Z-wave技术Z-wave技术是一种物联网技术,适用于在家庭、商用、医疗和工业等各种环境中实现智能控制和监测。
Z-wave是一种低功耗无线技术,能够实现点对点、点对多点、多对多等复杂的网络拓扑结构,通信距离较短,一般在30米左右。
总之,短距离无线通信技术的日益发展使得我们的生活和工作变得更加便利和高效。
这些技术的不断创新和进步将极大地促进了电子产品的发展和应用,为人们带来了更多便捷和享受。
简述短距离无线通信技术的概念和特点一、短距离无线通信技术的概念短距离无线通信技术是指在较短的距离范围内,通过无线电波进行信息传输和交换的技术。
这种技术主要应用于个人电子设备之间的数据传输和连接,如手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表等设备之间的通信。
目前,市场上主要应用的短距离无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi、NFC等。
二、蓝牙技术1. 概述蓝牙技术是一种采用低功率无线电波进行短距离数据传输和交换的技术。
该技术最初由爱立信公司于1994年提出,是一种开放性标准,可以被广泛应用于各种设备之间的数据传输和连接。
2. 特点(1)低功耗:蓝牙技术采用低功率无线电波进行通信,因此其功耗较低,可以延长设备使用时间。
(2)短距离:蓝牙技术适用于较短距离内的数据传输和连接,一般在10米以内。
(3)简单易用:蓝牙技术连接简单,用户只需将设备进行配对即可完成连接。
(4)广泛应用:蓝牙技术被广泛应用于各种设备之间的数据传输和连接,如手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表等。
三、Wi-Fi技术1. 概述Wi-Fi技术是一种采用无线电波进行局域网数据传输和交换的技术。
该技术最初由IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)组织提出,是一种开放性标准,可以被广泛应用于各种设备之间的数据传输和连接。
2. 特点(1)高速传输:Wi-Fi技术采用高频率无线电波进行通信,因此其传输速度较快,可以满足用户对高速网络的需求。
(2)大范围覆盖:Wi-Fi技术适用于局域网内的数据传输和连接,可以覆盖较大范围内的设备。
(3)多用户同时在线:Wi-Fi技术支持多用户同时在线,在同一局域网内可以实现多个设备之间的数据交换和共享。
(4)安全性高:Wi-Fi技术支持多种加密方式,可以保障数据传输的安全性。
四、NFC技术1. 概述NFC技术是一种采用近距离无线电波进行数据传输和交换的技术。
试析短距离无线通信主要技术与应用短距离无线通信技术是指在较短的距离范围内进行无线通信的技术。
随着科技的发展,短距离无线通信技术已经被应用于各个领域,它的发展对于人们的生活和工作都产生了深远的影响。
本文将试析短距离无线通信的主要技术和应用。
一、主要技术1. 蓝牙技术蓝牙技术是一种短距离无线通信技术,其传输距离一般在10米左右。
蓝牙技术在通信速率、频率、功耗等方面都有自己的特点,主要应用于手机、耳机、音箱、智能手表等设备上,实现设备之间的数据传输和连接。
2. Wi-Fi技术Wi-Fi技术是一种局域网无线通信技术,其传输距离一般在几十米到几百米之间。
Wi-Fi技术的速率较高,可以实现设备之间的高速数据传输,因此被广泛应用于家庭、办公室、公共场所等地方。
3. RFID技术RFID技术是一种利用电磁场自动识别物体的技术,其传输距离一般在几米内。
RFID技术主要用于物品管理、门禁系统、仓储物流等领域,通过RFID标签和读写器之间的无线通信实现对物品的识别和跟踪。
4. NFC技术二、主要应用1. 智能家居短距离无线通信技术被广泛应用于智能家居领域。
通过蓝牙、Wi-Fi等技术,可以实现智能家居设备之间的连接和控制,比如智能灯泡、智能插座、智能门锁等设备可以通过手机或语音助手进行远程控制。
2. 移动支付短距离无线通信技术在移动支付领域有着重要的应用。
利用NFC技术,手机可以实现与POS机的无线通信,实现快捷便利的移动支付功能,不仅提高了支付效率,也增强了支付安全性。
3. 物联网物联网是一种将传感器、设备、物品等互联互通的技术,而短距离无线通信技术是物联网实现的重要基础。
通过蓝牙、Wi-Fi、RFID等技术,可以将各种设备和物品互联起来,实现智能家居、智能医疗、智慧城市等应用场景。
4. 医疗健康短距离无线通信技术在医疗健康领域也有着重要的应用。
通过蓝牙技术,可以实现医疗设备和手机的连接,监测身体健康数据并进行实时传输,有助于医护人员及时了解患者的健康状况。
试析短距离无线通信主要技术与应用短距离无线通信是指在相对较小的范围内进行数据传输和通信的技术,通常涉及无线电波、红外线和蓝牙等技术。
短距离无线通信技术在当今社会中被广泛应用,包括智能手机、无线局域网、无线传感器网络等方面。
本文将试析短距离无线通信的主要技术与应用。
一、蓝牙技术蓝牙技术是一种短距离无线通信技术,其工作距离一般在10米以内。
蓝牙技术在无线耳机、蓝牙键盘、蓝牙音箱等产品中得到广泛应用。
蓝牙技术的优势在于低功耗、成本低廉和易于使用,因此受到了消费者和制造商的青睐。
蓝牙技术的发展也在不断推动着智能家居、智能穿戴设备、智能健康医疗等领域的创新应用。
二、红外线技术红外线技术是一种利用红外线进行通信的技术,其传输距离较短,通常在几米范围内。
红外线技术在遥控器、红外线数据传输等方面得到了广泛应用。
红外线技术的优势在于通信稳定、抗干扰性好和成本低廉,但其局限性也较大,例如传输距离有限、需要视线可见等缺点。
随着无线通信技术的不断发展,红外线技术在某些领域的应用可能会逐渐减少。
三、无线局域网技术无线局域网技术是一种利用无线电波进行数据传输的技术,通常用于替代有线局域网,实现无线网络覆盖。
无线局域网技术的通信距离较远,可以覆盖数百米甚至数千米的范围。
无线局域网技术在家庭、企业、学校等场景得到了广泛的应用,包括无线路由器、无线网卡、无线中继器等产品。
随着5G技术的发展,无线局域网技术也在不断推动着智能城市、智能交通、工业互联网等方面的创新发展。
四、无线传感器网络技术无线传感器网络技术是一种由大量分布式传感器节点构成的网络系统,用于感知和监测环境中的各种物理量。
无线传感器网络技术的通信距离较短,节点之间通常在数十米范围内。
无线传感器网络技术在环境监测、农业生产、工业生产等方面得到了广泛应用,包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
无线传感器网络技术的发展也在不断推动着智能农业、智能工厂、智能环保等领域的创新应用。
四种短距离无线通信短距离无线通信泛指在较小的区域内(数百米)提供无线通信的技术,目前常见的技术大致有802.11系列无线局域网、蓝牙、HomeRF和红外传输技术。
IEEE802.11系列这是IEEE(Institute for Electrical and Electronic Engineers 电气和电子工程师协会)制定的无线局域网标准,用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线数据业务接入。
目前最为常见的是802.11b无线局域网,它使用开放的2.4GHZ微波频段,最高速率为11Mbps;在恶劣环境下,可动态切换到较低的速率上以保证通信。
在办公环境下作用范围约100米,在室外可以达到300米。
另一种802.11a无线局域网工作在5G的频段上,速率可达到54Mbps,但设备昂贵,应用较少。
蓝牙(Bluetooth)技术在1998年,由爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司五家厂商提出。
蓝牙是一种开放性的短距无线通信技术标准,它主要应用于移动设备间的小范围连接,因而本质上是一种代替线缆的技术。
蓝牙也使用2.4G频段,采用快跳频技术进行通信,因而具有较高的抗干扰能力和安全性能。
蓝牙技术可以支持数据和语音传输,最高速率为1Mbps,其作用范围视微波发射功率而定:0dbm的功率的作用距离为10米,20dbm的功率作用距离为100米。
与802.11系列局域网的组网方式不同,蓝牙技术支持一种灵活的组网方式。
即通过无线方式将若干蓝牙设备组织成微微网(pico—net),多个微微网之间又可以互连成为分散网(Scatter -net)。
同时,蓝牙也是唯一能够嵌入在手机中的短距离全向射频通信技术。
HomeRF技术这是由HomeRF工作组开发的,目标是在家庭范围内,实现计算机与其他设备间的无线通信,HomeRF是IEEE802.11与DECT的结合,作用距离为100米,传输速率为1~2Mbps,支持流媒体传输,在抗干扰能力上略有不足。
浅谈短距离无线通信技术的优势与应用短距离无线通信技术是指传输距离较近的无线通信技术。
与传统的长距离无线通信技术相比,短距离无线通信技术具有以下几个优势:1. 低成本:短距离无线通信技术通常可以使用低成本的设备和设施进行搭建。
相比之下,长距离无线通信技术需要更高功率的设备和更复杂的设施支持,成本也更高。
2. 低功耗:短距离无线通信技术通常使用低功耗的无线模块或芯片,能够在电池供电条件下运行。
这使得短距离无线通信技术非常适合在低功耗、移动设备上使用,例如智能手机、物联网设备等。
3. 高速率:短距离无线通信技术通常能够提供较高的传输速率。
近年来,随着5G技术的广泛应用,短距离无线通信技术的传输速率更是得到了极大提升,可以实现超高清视频传输、虚拟现实等应用。
4. 高可靠性:由于传输距离较短,短距离无线通信技术通常可以提供更稳定和可靠的连接。
相比之下,长距离无线通信技术可能受到环境干扰、信号衰减等因素的影响,容易造成信号丢失或传输错误。
5. 适用范围广:短距离无线通信技术可以应用于各个领域。
蓝牙技术广泛用于无线耳机、蓝牙音箱、智能家居等设备的连接和传输;Wi-Fi技术广泛应用于家庭无线网络、公共场所网络等;近场通信(NFC)技术用于移动支付、门禁控制等。
1. 智能家居:短距离无线通信技术可以实现家居设备的互联互通,实现智能家居的概念。
通过Wi-Fi技术,用户可以用手机远程控制家中的灯光、空调、窗帘等设备;通过蓝牙技术,用户可以通过手机操控家中的音箱、电视等设备。
2. 物联网:短距离无线通信技术是实现物联网的重要技术之一。
物联网通过无线传感器、无线通信模块等设备,将各种物理对象连接到互联网上,实现物与物、人与物之间的互联互通。
短距离无线通信技术的低功耗、低成本、高可靠性等特点,使其非常适合物联网设备的连接和数据传输。
3. 移动支付:短距离无线通信技术可以实现移动支付功能,提供更安全、便捷的支付方式。
通过近场通信(NFC)技术,用户可以将手机靠近支持NFC的POS终端,完成支付过程。
短距离无线通信相关标准包括
以下是一些短距离无线通信相关标准:
1. 蓝牙(Bluetooth):蓝牙技术是一种短距离无线通信标准,用于在移动设备、配件和电脑之间传输数据。
它支持较低的功耗和高速数据传输,用于设备之间的连接和数据交换。
2. Wi-Fi(无线网络):Wi-Fi是一种局域网无线通信标准,用于在设备之间传输数据。
它支持较高的传输速度和范围,并广泛用于在家庭、办公室和公共场所进行无线网络连接。
3. RFID(射频识别):RFID是一种无线识别技术,用于通过无线射频信号识别和跟踪物体。
它可以用于库存管理、物流追踪和身份验证等应用。
4. NFC(近场通信):NFC是一种短距离无线通信技术,用于在设备之间进行近距离的数据传输。
它常用于移动支付、电子门票和设备连接等应用。
5. Zigbee(Zigbee Alliance):Zigbee是一种低功耗、短距离无线通信标准,用于在低速率和低功耗设备之间传输数据。
它常用于物联网应用,如智能家居和工业控制。
这些标准在不同领域和应用中有不同的使用场景和优势,根据具体需求选择合适的标准进行短距离无线通信。
短距离无线通信短距离无线通信的重要特征和优势:低功耗,对等通信,低成本IEEE 802.11技术☐IEEE802.11标准定义了两种类型的设备⏹无线站-通常是通过一台PC机加上一块无线网卡构成⏹无线接入点(AP)-当作有线网络与无线网络之间的桥梁。
☐无线局域网广义上分为两类:⏹基于射频(Radio Frequency,RF)无线电波⏹基于光波(如红外线)☐IEEE802.11标准定义单一的媒介访问控制子层(MAC)和多样的物理层☐物理层标准主要有IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11g。
IEEE 802.11标准的逻辑结构MAC层的目的是在LLC的支持下为共享介质物理层提供访问控制功能(寻址方式、访问协调、帧校验序列生成的检查等)MAC层在LLC层的支持下执行寻址和帧识别的功能IEEE 802.11标准MAC层采用CSMA/CA协议控制每一个站点的接入物理层解决的是数据终端设备与通信线路上数据电路设备之间的接口问题在BSS网络中,有一无线接入点充当中心站,所有络的访问站点对网均由其控制。
此外,中心站为接入有线主干网提供了一个逻辑接入点。
缺点:抗毁性差,成本高。
一个ESS网络是由两个或多个BSS网络构成的一个单一子网,满足大小任意、大范围覆盖的网络要求。
站点通过AP在ESS内不同BSS之间的相互连接。
RTS/CTS机制是为了更好地解决隐蔽站点带来的碰撞问题,发送站和接收站之间以握手的方式对信道进行预约的一种常用方法。
RTS/CTS机制采用四次(Four-way)握手机制,包括RTS-CTS-DATA-ACK四个过程。
⏹发送者在发送数据之前,首先发送一个RTS来预约信道⏹接收者发回一个CTS⏹发送者开始进行数据的发送⏹接收者进行发送ACK进行确认如果发送者没有接收到返回的ACK,则会认为之前的传输没有成功,会重新传输。
但如果只是ACK丢失而之前的RTS-CTS传输成功,则重新发送的RTS到接收者后,接收者只会重新发送ACK而不是CTS,且退避时间不会增加。
如果发送了RTS后没有收到CTS或ACK,那么退避时间就会增加。
SIFS(Short IFS)。
SIFS是最短的帧间间隔,它是紧随在被发送信息类型的前面和后面的时间间隔,其长度为28us。
SIFS用于确认帧(ACK)、请求发送/清除待发帧(RTS/CTS)等。
当无线工作站已经获得介质使用权且需要保持完成帧交换序列的持续时间时,应使用SIFS 。
帧交换序列传输之间采用最小的时间间隙,以阻止那些需要等待更长介质空闲时间的工作站试图使用介质,为已启动的帧交换序列的完成提供优先权。
点协调功能(PCF)的帧间间隔(PIFS)。
PIFS只能有工作在PCF方式下的站使用,AP 利用能够该帧间隔在无竞争期(CFP)开始时获得对媒体访问的优先权。
PIFS的长度为78us(28us+50us)。
分布式协调功能帧间间隔(DIFS)。
DIFS由工作在DCF方式下的站使用,以发送数据帧(MPDU)和管理帧(MMPDU)。
DIFS的长度比PIFS多一个时隙长度,为128us。
扩展的帧问间隔(EIFS)。
在当物理层指示未正确接收到含有完整和正确FCS的MAC 帧时,那么DCF使用扩展的帧问间隔(EIFS)。
优先级SIFS> PIFS> DIFS> EIFSMAC帧结构地址2、地址3 、顺序控制、地址4 和帧实体域只出现在某些类型的帧中帧控制(Frame Control):工作站之间发送的控制信息。
帧控制字段定义了该帧的类型:管理帧、控制帧、数据帧。
持续时间/标志(Duration/ID):大部分帧中,该字段包含持续时间的数值,值的大小取决于帧的类型。
通常每个帧一般都包含下一个帧发送的持续时间信息。
例如:数据帧和应答帧中“持续时间/标志”字段表明下个分段和应答的持续时间。
网络中的工作站就是通过监视这个字段,依据时间信息来推迟发射的(NAV)。
地址1/2/3/4(Address 1/2/3/4):地址字段包含不同类型的地址,地址的类型取决于发送帧的类型。
地址类型可以包含基本服务组标识(BSSID)、源地址、目的地址、发送站地址、接收站地址。
地址分为每一站点的单独地址和组地址,组地址包括:组播地址和广播地址,广播地址的所有位均为1。
序列控制(Sequence Control):该字段最左边的4bit由分段序列号子字段组成,用于表示一个特定的MSDU的分段序列号。
第1个分段的分段序列号为0,并按每次递增1。
后面12bit 是帧序列号子字段,序列号由1个模4096的计数器产生,开始值为0,对于每一个发送的MSDU子序列依次加1。
帧体(Frame Body):该字段长度可变,为0~2312字节。
这些信息单元可由若干256 字节长的上层信息单元封装而成。
如果帧不需要承载信息,那么帧体字段的长度为0。
帧校验序列(FCS):发送工作站的MAC层利用循环冗余码校验法(CRC)计算一个32位的FCS,并将结果存入这个字段。
MAC帧的类型IEEE802.11标准将MAC帧分为三种类型:管理帧、控制帧和数据帧,分别在工作站及AP之间提供管理、控制和数据交换。
管理帧:负责在工作站和AP之间之间建立初始的通信,提供连接和认证等服务。
在无竞争期间发送的所有管理类帧中持续时间域的值设为32768,而在竞争期间发送的所有管理类帧中持续时间域的值按如下规则决定:如果目的地址是成组地址时,则持续时间的值取0如果本帧控制域的多段比特为0,并且目的地址为一个单独站点的地址时,则持续时间值为发送1个ACK帧和1个SIFS所需的时间之和。
如果本帧控制域的多段比特为1,并且目的地址是一个单独站点的地址时,则持续时间值为发送下一个分段所需的时间、2个ACK帧和3个SIFS所需的时间之和。
工作站接收管理帧时,首先根据MAC帧地址1的目标地址(DA)内容来进行地址匹配,以决定是否接收。
如果目标地址与该工作站相匹配,则该站完成帧的接收,并把它交给LLC层。
如果地址不匹配,工作站将忽略这个帧。
管理帧的子类型包括11个子类型。
连接请求帧:用于工作站与AP建立连接关系。
如果工作站向AP发送连接请求帧,得到AP的许可后,工作站就连接到了AP上。
连接响应帧:AP收到一个连接请求帧后,返回一个连接响应帧,指明是否允许和该工作站建立连接。
再次连接请求帧:如果工作站想和一个AP再次连接就向AP发送此帧。
再次连接响应帧:AP收到一个再次连接请求帧后,返回一个再次连接响应帧,指明是否和该工作站再次连接。
探测请求帧(Probe Request Frame):工作站通过发送探测请求帧,以得到来自另一个工作站或AP的信息。
探测响应帧:工作站或AP收到一个探测请求帧后,会向发送工作站发送一个包含自身特定参数(如跳频和DSSS的参数)的探测响应帧。
信标帧:在一个基础结构网络中,AP定期发送信标帧,保证相同物理网络中的工作站同步。
信标帧包括时戳,所有工作站都利用时戳来更新计时器。
此外,还利用信标帧声明一个无竞争期的开始。
在无AP网络,所有工作站发送信标帧,确保网络同步。
业务声明指示信息帧:该帧用于IBSS中。
有的工作站缓存发向其它工作站的帧。
前者向后者发送该帧,唤醒接收站,接收站发送一个信标帧,随后,发送工作站将缓存的帧发送到接收工作站。
分离帧:当工作站或AP想同某个工作站或AP解除连接关系时,只需要向对方发送一个分离帧即可。
广播地址全部为1时,仅仅一个分离帧就会终止和多个工作站的连接。
认证帧:工作站通过发送该帧,可以实现对工作站的认证。
解除认证帧:当工作站想终止安全通信时,就向工作站或AP发送一个解除认证帧。
控制帧:当工作站与AP 之间建立连接和认证之后,控制帧为数据帧的发送提供辅助功能。
控制帧六类子类型:请求发送(RTS)、清除发送(CTS)、应答(ACK)、节能轮询(PS Poll)无竞争结束(CF End)、带确认信息的无竞争结束(CF END+CF ACK)。
请求发送(RTS):工作站向某接收工作站发送RTS帧,以协商数据帧的发送。
RTS帧的持续时间是以微秒为单位,是发送工作站发送一个即将要发送的数据帧或者管理帧、一个CTS帧、一个ACK帧和三个短帧间隔(SIFS)所需的时间之和。
清除发送(CTS):收到RTS帧后,接收工作站向发送工作站返回一个CTS帧,以确认发送工作站享有发送数据帧的权利。
应答(ACK):工作站收到一个无误的帧后,会向发送工作站发送一个ACK帧,以确认帧已被成功接收。
如果刚接收到的定向数据帧或定向管理帧中的帧控制域的多分段比特被置为0,ACK帧的持续时间域的值置为0,如果这个多分段比特被置为1,那么帧的持续时间域的值为前述数据帧或定向管理帧中的持续时间域中的值减去发送1个ACK帧所需的时间与1个SIFS之和得到节能轮询(PS Poll):该帧的作用是向AP 请求工作站处于睡眠状态时缓存的帧。
接收到节能轮询控制帧的工作站都会在协调功能规则下使用持续时间对其NAV值做出适当更新无竞争结束(CF End):CF End表明集中控制方式的无竞争的终点。
这类帧的持续时间一般设置为0,接收地址包含广播组地址。
带确认信息的无竞争结束(CF END+CF ACK):该帧用于确认CF End帧。
这类帧的持续时间一般设置为0,接收地址包含广播组地址。
RTS/CTS的使用由于网络有时只能实现部分连通,因此无线局域网协议必须考虑隐藏工作站,这时可以通过AP的安装程序激活RTS/CTS模式。
当存在隐藏工作站的可能性较高时,RTS/CTS性能比基本访问优越得多。
当网络使用率增加时,RTS/CTS性能的降低速度比基本访问慢得多。
如果隐藏工作站存在的可能性很低,RTS/CTS反而会导致网络吞吐量的降低。
数据帧:数据帧的主要功能是传送信息(如介质服务数据单元)到目标工作站,转交给LLC层。
数据帧地址域的内容取决于帧控制字段的输入DS (To DS)和输出DS (From DS)两个比特的取值。
地址域1总是为预定的接收方的接收地;地址域2总是为发送本帧的工作站的的地址帧控制字段的To DS和From DS子字段决定了数据帧地址字段的有效内容物理层:无线局域网物理层是空中接口的重要组成部分,它为无线局域网提供无线通信链路。
它主要解决适应无线局域网信道特性的高效而可靠的数据传输问题,并向上层提供必要的支持与响应。
传输媒介可以是无线电波和红外线。
电波-窄带或宽带。
物理层的结构PLMPLCP子层PMD子层物理层管理(Physicallayer management):为物理层提供管理功能,它与MAC层管理相连。
物理层会聚子层(PHY Convergence Procedure,PLCP):MAC层和PLCP通过物理层访问点(SAP)利用原语进行通信。