短距离无线网络通信技术及其应用分析

    刘旭东

    摘要：信息科技越发达，网络通信的普及度越广，人们的需求也在进一步增加。文章通过对现在的短距离无线网络通信技术的种类进行详细的分析，以此分析短距离无线网络通信技术的实际应用。

    关键词：短距离；无线网络；通信技术

    短距离无线网络通信技术指的是最远距离可以达到100m以上，利用半导体通信、无线通信、电子网络等技术进行有效的连接，在100m范围内实现无线信息传递的技术。简单来说，就是利用电磁波信号能够在自由空间内传播的特性进行信息之间的交换的一种通信方式。进入新世纪以后，短距离无线网络通信技术更是有了广博的发展空间，原因是无线频率的快速发展为之奠定了基础。因而短距离无线网络通信技术的应用研究与技术研发，在国内外的众多研究机构的研究中都得到了相当迅速的发展。近几年以来，更是随着局域网疾速发展与普及，而呈现出多元化的发展趋势。

    1 短距离无线网络通信技术的特征

    在我国原本无线通信技术是只运用在军事和海防作战等领域的通信技术，但随着短距离无线网络通信技术的快速发展，加上人们对于信息传输效率要求的提升，使得无线通信技术开始走进千家万户，让平常的老百姓在日常生活中，也能享受到方便、快捷的无线通信方式，并逐渐成为人们寻常生活中的主要通信方式。通过对其主要集中通信技术的研究，可以看出短距离无线网络通信技术具有如下几点特征：

    第一，从字面意思上来看，短距离无线网络通信技术就是指的通过2个电子设备，进行数据与数据之间的短距离直接传输，因为其并不需要线路设备来进行连接，所以应用方便快捷；第二，短距离无线网络通信技术能够通过控制数据传输的范围、传输的距离，以及宽带的宽窄等来控制其所需的成本价，能够灵活多变的来满足不同用户的不同需求；第三，短距离无线网络通信技术能够对其使用过程中的用户信息进行加密处理，因而可以很好地保护用户信息的私密性，从而使得短距离无线网络通信技术具有很强的安全性。

    虽然以上3点特征都是短距离无线网络通信技术所具有的，但是这3点特征是综合了短距离无线网络通信技术的主要技术来看的，至今为止还没有哪一种单一的无线通信技术同时拥有上述三种特征。因此可见，短距离无线网络通信技术的功能性还有待完善，研究人员应该更进一步的深入研究，为创造高水平的无线通信技术而不懈努力。

    2 短距离无线网络通信技术几种主要技术的分析

    2.1 UWB超宽带技术

    UWB超宽带技术是短距离无线网络通信技术中的一种，它是一种新型的、功率超级小（普遍情况中只有20mW）的无线通信技术。同时，经过近几年来的发展，超宽带技术已经能够通过对具有很陡的上升率和很快的下降时间的冲激脉冲进行直接的调制，让其传输信号具有GHz量级的带宽，速率可以达到每秒500兆以上，频谱的范围可以达到七点五吉赫兹。因此UWB超宽带技术是具有非常强大的信号的无线网络通信技术。

    因为超宽带技术是利用小功率的冲击脉，按照对应的时间顺序来进行发射的工作原理来进行工作的，所以其在工作过程中会受到的信号干扰比较小。它以超宽带技术具有发射信号功率谱密度较低、系统复杂程度低、能提供数厘米的定位精度、对信道衰落不敏感、截获能力低等优点，解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题。超宽带技术在早期的应用中，是被用来进行近距离高速数据的传输的，到了近几年，国外开始利用它的亚纳秒级超窄脉冲来进行近距离精确室内定位。在国内类似于这样的产品有清华大学研发的Local Sense无线定位系统。

    2.2 Bluetooth 蓝牙技术

    蓝牙技术是一种无线技术标准，它可以用来实现移动设备、固定设备以及楼宇个人局域网之间的短距离数据传输。通常情况下蓝牙技术的接收范围是10m以内，在经过特定的技术改造后，其传输范围可以延伸达到100m，是一个临时的对等连接。它相当于是一个基于数据包与主从架构的协议，其中的1个主设备最多可以与同一微微网里边的7个从设备进行通讯。

    蓝牙技术中所有的设备共同分享主设备的时钟，分组交换是基于主设备所定义的每312.5μs为运行间隔的基础时钟。每两个时钟周期构成一个625μs的槽，两个时间间隙就构成了一个1250μs的缝隙对接，在单槽封包的这种简单的情况下，主设备在双数槽中进行信息的发送，在单数槽中进行信息的接收。而其中的其余从设备的信息发送与接收情况，则恰好与主设备的情况相反。封包容量一般可以长达1到3个或者5个时间间隙，但是不管是在哪种情况下，主设备都是从双数槽开始进行数据传输，从设备从单数槽开始进行数据传输。虽然蓝牙主设备最多可同时与一个微微网中的7个设备进行连接， 但并不是说所有的蓝牙设备都能够达到这一个最大量，不过，各个设备之间是可以通过协议来进行角色转换的，比如从设备转换为主设备等。

    除了上述的微微网以外，蓝牙技术还有一种散射网的连接模式。在这种连接模式中，数据的传输可随时的在主设备和其他设备之间进行，主设备还可以自由选择想要访问的从设备。一般情况下比较典型的模式是，数据可以在设备之间以轮替的方式进行快速的转换。由于通常情况下都是由主设备来选择想要访问的从设备，因此在理论上来说，从设备是要呆在接收槽内进行待命的，因而主设备的负担相对来说要比从设备少一点。散射网模式中主设备可以同时与7台从设备相连接，但是从设备是很难和1个以上的主设备进行连接的，所以规格对于散射网中的行为来说，其要求是相对比较模糊的。

    2.3 低功耗局域网协议

    低功耗局域网协议是一种短距离、低功耗的无线通信技术，英文名为zigbee，因其技术原理来自于蜜蜂采蜜时的“八字舞”，蜜蜂（bee）离巢进行采蜜时，主要依靠飞翔与“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀所形成的“舞蹈”，为同伴传递花粉所在方位的信息。也就是说蜜蜂依靠着这种“舞蹈”的方式，建造了属于它们自身群体中的通信网络，故此也把这种源自蜜蜂采蜜“舞蹈”的技术称之为紫峰协议。

    这项技术可以嵌入各种设备中使用，其主要是在远程控制与自动控制领域之中的应用。这项技术虽然传输效率相对较低，但是它的反应速度非常快，而且具有安装与维修成本低、消耗功率低、时延短、网络容量高、免执照频段、安全性能高等特点。总之，简单来说，低功耗局域网协议就是一种相对其他无线网络通信技术来说比较便宜的，其功耗率也比较低的近距离的无线组网通讯技术。

    3 短距离无线网络通信技术在实际中的应用

    3.1 军事上的应用

    在当今社会，一个国家的军事实力如何，就是这个国家的综合国力的基本体现，一个国家只有拥有强大的军事力量，才能与其他强大的国家相抗衡，才能不受强国的欺侮。而无线通信技术的出现，更是为现代军事的发展提供了先进的技术支持，在我国乃至世界，短距离无线网络通信技术都已在军事领域中开始了广泛的应用。在军事演习中，部队的每个作战队员都会配备无线通讯器，用以接收作战过程中短距离的信息传输，这样就能使参加作战演戏的军队成员之间形成一个统一的作战网络系统。

    3.2 紧急救援系统中的应用

    随着时代的发展，科学技术越来越发达，一般的大城市都会配备紧急救援系统，而紧急救援系统又会为其救援人员，配备短距离无线网络通信工具。借用无线通信工具来保障救援人员可以迅速的了解好救援现场的实际情况，以便进行相应的救援措施，并且能够在救援人员之间形成一个快速传输的信息网络，帮助救援人员更加顺利的进行配合，来更好的完成各项救援工作。而且随着无线网络通信技术的不断发展与完善，现如今它已经可以支持语音通话、视频通话、无线定位等多种功能，有些专业性强的无线通讯工具还具备了路由器的功能，更是为信息的稳定传输提供了保障。

    3.3 数字信息站中的应用

    网络信息社会的强大，就在于一切信息都可以通过无线网络轻松获得，无论你身处何方，只要有网络那么一切你想知道的消息都可以快速找到。而短距离无线网络通信技术在数字信息战中的应用，也就是指的如此，就是移动无线通信设备接入网络的情况。如：地铁与公交车的报站信息，都是要通过车载的无线网络设备连接入总站，然后将获取到的消息调出来使用，就连有些旅游景点都设置了无线网络查找景点信息的设备，为人们的生活提供了许多方便。

    4 结语

    综上所述，我们可以看出短距离无线网络通信技术具有传输速度快、使用成本低、使用设备灵活、安全性高等特点，其主要的技术类型分为UWB超宽带技术、Bluetooth蓝牙技术、低功耗局域网协议等3种，每一种技术的功能都极其强大。但是，依照目前形势下的情况来看，它在许多领域的运用中还存在着很多不足之处，因此还有很大的需要加以改善的地方。不过，短距离无线网络通信技术未来的发展前景必然是巨大的，只要人们能够很好地运用它，发展它，它将为以后人类的生活所需要的一切高科技产品提供技术支持。

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    Analysis on Short Distance Wireless

    Network Communication Technology and Its Application

    Liu Xudong

    （Information Center of Yellow River Conservancy Commission， Zhengzhou 450054， China）

    Abstract：Information technology is developed， the popularity of network communication more widely， people demand further increase. Through the detailed analysis of the types of short distance wireless network communication technology now， in order to analyze the application of short distance wireless network communication technology.

    Key words：short distance； wireless network； communication technology