短距离无线通信技术发展现状与应用前景

时间：2024-06-01

王凯周宏哲

【关键词】短距离通信;WIFI;蓝牙;ZigBee

一、引言

随着通信和互联网技术的迅猛发展，伴随着个人通信设备的普及，人们对短距离通信服务提出了更多更高的要求。毋庸置疑，短距离无线通信技术的发展，为人们提供了更加丰富的无线通信服务，大大提高了人们的生活质量和生活水平。如在办公室、商场、停车场等室内场所发挥极大作用的Wi-Fi技术、蓝牙技术、ZigBee技术等，以下我们将对短距离无线通信技术现状作以概述，根据其技术特点与应用领域去探索短距离无线通信技术更加强劲的发展点。

二、短距离无线通信

短距离无线通信一般指100m以内的通信，根据速度，可以分为高速短距离无线通信和低速短距离无线通信两类[1]。

（一）Wi-Fi技术

WIFI技术顾名思义就是借助无线技术取代有线的通信方式，借此解决有线方式不易实现的计算机类设备的移动性，使其应用摆脱空间的限制。自1997年Wi-Fi联盟发布的第一版标准至今，Wi-Fi已经发展了6代。Wi-Fi联盟在2018年10月正式确立了802.11ax标准，并将其命名为“WiFi6”。与第一版本Wi-Fi标准相比，当年仅仅是解决从有到无的问题，而今“WiFi 6”采用了多用户多入多出（MUMIMO）和正交频分多址（OFDMA）等技术，使得网络速度和容量更大化。从总体上看，“WiFi 6”具备了更快的网络传输速度和更好的多设备连接功能。

Wi-Fi技术特点：组网、传输、连接速度快，传输可靠性高，产品可流动性好，网络拓扑结构弹性大，组网方式灵活。

Wi-Fi技术主要使用的场所是商场、办公大楼、学校、企业等商务办公区域以及个人，在其涵盖的一定区域内进行无线连接，使用Wi-Fi技术的原因是因为其具备较高的数据吞吐量，支持在百米的范围内，构建一个自由、高速、方便、快捷的办公或娱乐空间。

（二）蓝牙技术

蓝牙技术的特点是可以在小范围内连接多个设备，可以在各种移动或固定的数字设备之间进行灵敏、快捷、安全的语音和数字通信。蓝牙技术采用跳频扩频技术（FSSS）和时分多址技术，为固定和移动设备的通信环境建立了连接。

蓝牙技术特点：功率低，成本低，型号小;蓝牙技术的优势在于可以单一地镶嵌在一个CMOS芯片中，特别适合小型的移动通信设备。

蓝牙技术可以拓展到各种消费电子、家电、汽车产品中，形成了一个巨大的蓝牙网络。甚至打印机、传真机、游戏操纵杆以及所有数码机器都可以成为蓝牙系统的一部分。

（三）Zig Bee技术

Zig Bee是以IEEE802.15.4为标准的短距离无线通信技术，类似于蓝牙，但主要针对无线传感器网络，因此被用于工业控制、农业生产、智能电网、环境监视等领域。在这些领域中分别被用于感知和控制。

Zig Bee技术特点：（1）低速率：满足低速率传输的应用要求（2）低延迟：响应速度快（3）低消耗：可以长时间的使用，具备较高的可靠性与可维护性（4）低成本：可以大范围、大量使用;（5）大容量：可以用于大规模传感器阵列的控制。

ZigBee技术应用广泛，包括智慧城市领域、智能军事领域、产品自动化领域、医疗器械领域、智能家庭领域、智能型交通领域、传感器阵列领域、汽车自动化领域、农业信息化领域等控制自动化领域。

（四）短距离无线通信技术比较

短距离无线通信技术有其各自的特点，具体比较如下表所示：

三、应用前景

（一）WIFI+蓝牙室内定位

室内导航系统以室内定位技术为基础，探索室内目标，并引导用户达到目标。无论是WIFI定位还是蓝牙定位，单一的定位技术都不能满足定位精度的需要，各种技术融合定位或组合定位是室内定位的发展趋势之一。目前，室内导航存在的问题是WIFI技术确定位置的精度较低，其次是指纹整合计算法的数据量大。而蓝牙定位容易受到多直径效应的影响和同频信号的干扰，同样也存在着定位精度不高的问题。当前各类产品同时包含蓝牙和Wi-Fi技术，这也为我们提出了一种新的思路，比如首先我们利用蓝牙定位确定一个大概的蓝牙定位区域，其次选择位于该区域内的WIFI指纹参考点确立新的WIFI指纹库，用新的Wi-Fi指纹库进行Wi-Fi定位，以此来加大室内定位的精度。常见的应用场所有商场内导航、购物向导、展厅自助向导等[2]。

（二）基于Zig Bee的面向物联网的智慧城市

Zig Bee技术有其得天独厚的优势和价值，以物联网为基础，在短距离无线通信系统的设计过程中发挥着重要作用。基于物联网的智慧城市是通过各种传感器技术、自动识别技术、组织或移动组织技术、云计算、大数据以及人工智能等信息技术实现城市规划、建设、政务、交通、环境等核心功能的自动化、智能化管理，显著提高城市的运转效率，为人们的生产生活提供更加便利、快捷、高效的服务，如智能电网远程抄表、智慧路灯、环境监测等。