【文章內(nèi)容簡介】 和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)訪問，速率最高只能達到2Mbit/s。其工作頻帶為ISM頻段,標(biāo)準(zhǔn)主要是制定物理層和媒體接入控制(MAC)層的規(guī)范。 紅外(IrDA) 紅外技術(shù)簡介紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會IrDA（Infrared Data Association）成立于1993年，是致力于建立紅外線無線連接的非營利組織。起初，／s速率傳輸數(shù)據(jù)，很快發(fā)展到4Mb／s的速率，后來，速率又達到16Mb／s。IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，他也許是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)（PersonalAreaNetwork，PAN）的技術(shù)。目前他的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動設(shè)備，如PDA、手機上廣泛使用。事實上，當(dāng)今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產(chǎn)品都支持IrDA。 小結(jié)IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。他還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。由于數(shù)據(jù)傳輸率較高，適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。IrDA的不足在于他是一種視距傳輸，2個相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其他物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺（非多臺）設(shè)備之間的連接。而藍牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。 HomeRF技術(shù) HomeRF簡介HomeRF工作組是由美國家用射頻委員會領(lǐng)導(dǎo)、于1997年成立的，其主要工作任務(wù)是為家庭用戶建立具有互操作性的話音和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。家庭射頻（HomeRF）標(biāo)準(zhǔn)是由HomeRF工作組開發(fā)的，旨在家庭范圍內(nèi)，使計算機與其他電子設(shè)備之間實現(xiàn)無線通信的開放性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。，使用這種技術(shù)能降低語音數(shù)據(jù)成本。HomeRF采用了擴頻技術(shù)，能同步支持4條高質(zhì)量語音信道，但是HomeRF的傳輸速率只有1M～2Mbps。由于HomeRF技術(shù)沒有完全公開，目前只有幾十家小企業(yè)支持，在抗干擾等方面相對應(yīng)其他技術(shù)而言尚有欠缺，因此它的應(yīng)用前景還不是十分明朗。 小結(jié)HomeRF是對現(xiàn)有無線通信標(biāo)準(zhǔn)的綜合和改進：當(dāng)進行數(shù)據(jù)通信時，；當(dāng)進行語音通信時，則采用數(shù)字增強型無繩通信標(biāo)準(zhǔn)。但是，，所以在應(yīng)用范圍上會有很大的局限性，更多的是在家庭網(wǎng)絡(luò)中使用。 ZigBee技術(shù) ZigBee技術(shù)簡介ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要適合于自動控制、傳感、監(jiān)控和遠程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時支持地理定位功能。、便攜或移動設(shè)備使用的極低復(fù)雜度、成本和功耗的低速率無線連接技術(shù)。ZigBee聯(lián)盟在制定ZigBee標(biāo)準(zhǔn)時。在其基礎(chǔ)之上，ZigBee 聯(lián)盟制定了數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)和應(yīng)用編程接口(API)規(guī)范，并負責(zé)高層應(yīng)用、測試和市場推廣等方面的工作。 ZinBee技術(shù)特點(1)系統(tǒng)的復(fù)雜性ZigBee協(xié)議棧簡單，實現(xiàn)相對容易，需要的系統(tǒng)資源也較少，據(jù)估計運行ZigBee需要系統(tǒng)資源約28Kb；ZigBee定義了兩種類型的設(shè)備：全功能設(shè)備FFD(Full Functional Device）和簡化功能設(shè)備RFD(Reduced Function Device)。網(wǎng)絡(luò)為主從結(jié)構(gòu)，一個網(wǎng)絡(luò)有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者(Coordinator)和最多可達65 535個從屬設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者必須是FFD，它負責(zé)管理和維護網(wǎng)絡(luò)，包括路由、安全性、節(jié)點的附著與離開等。一個網(wǎng)絡(luò)只需要一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，其他終端設(shè)備可以是RFD，也可以是FFD。RFD的價格要比FFD 便宜得多，其占用系統(tǒng)資源僅約為4Kb，因此網(wǎng)絡(luò)的整體成本比較低。從這一點來說，ZigBee非常適合有大量終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，如傳感網(wǎng)絡(luò)、樓宇自動化等。（2）可靠性信號在無線環(huán)境中傳輸，必然存在大尺度衰落、陰影衰落、多徑和干擾等問題。ZigBee、藍牙和WLAN()，相互間的干擾是不可避免的，因此保證可靠性尤為重要。ZigBee有三個工作頻段：～、868～、902～928MHz，共27 個信道。信道接入方式采用CSMACA，能有效地減少幀的沖突。為抗干擾和多徑，ZigBee在物理層采用直接序列擴頻DSSS和頻率捷變FA技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)層，ZigBee支持網(wǎng)狀網(wǎng)，存在冗余路由，保證了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。（3）功耗低功耗是ZigBee的一個重要特征。在一個典型的ZigBee傳感網(wǎng)絡(luò)中，一塊普通堿性電池可以供ZigBee設(shè)備工作六個月到兩年！下面討論ZigBee獲得低功耗的方法。ZigBee的MAC 信道接入機制有兩種：無信標(biāo)（Beacon）模式和有信標(biāo)模式。無信標(biāo)模式就是標(biāo)準(zhǔn)的ALOHACSMACA 的信道接入機制，終端節(jié)點只在有數(shù)據(jù)要收發(fā)的時候才和網(wǎng)絡(luò)會話，其余時間都處于休眠模式，這樣平均功耗就非常低。有信標(biāo)模式下，終端設(shè)備可以只在信標(biāo)被廣播時醒來，并偵聽地址，如果沒有偵聽到自己的地址，則又轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。信標(biāo)對簇形網(wǎng)絡(luò)(Cluster tree network)和網(wǎng)狀網(wǎng)(Mesh network)的節(jié)點同步尤為重要，節(jié)點不用長時間偵聽信道而消耗能量。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)對功率節(jié)省也有很重要的關(guān)系。星形和簇形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)更有利于功率節(jié)省。因為前者的終端節(jié)點不充當(dāng)路由器的功能，只收發(fā)自己的數(shù)據(jù)，這樣可以節(jié)省更多功率。 小結(jié)由于ZigBee具有功耗極低、系統(tǒng)簡單、成本低、低等待時間(Latency Time)和低數(shù)據(jù)速率的性質(zhì)，它非常適合有大量終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)?？梢詰?yīng)用到以下領(lǐng)域：樓宇自動化、工業(yè)監(jiān)視及控制、計算機外設(shè)、互動玩具、醫(yī)療設(shè)備、消費性電子產(chǎn)品、家庭自動化以及其他一些傳感網(wǎng)絡(luò)。 超寬帶技術(shù)(UWB) UWB簡介超寬帶(UWB)有著悠久的發(fā)展歷史，但在1989年之前，超寬帶這一術(shù)語并不常用，在信號的帶寬和頻譜結(jié)構(gòu)方面也沒有明確的規(guī)定。1989年，美國國防部高級研究計劃署(DARPA)首先采用超寬帶這一術(shù)語，并規(guī)定：（信號帶寬與中心頻率之比）大于25%，則該信號為超寬帶信號。信號帶寬與中心頻率之比在1%～25%之間為寬帶，小于1%為窄帶。絕對帶寬和相對帶寬定義如下：絕對帶寬,相對帶寬。其中為信號在20dB輻射點對應(yīng)的上限頻率、為信號在20dB輻射點對應(yīng)的下限頻率?？梢?UWB是指具有很高帶寬比(射頻帶寬與其中心頻率之比)的無線電技術(shù)。 窄帶，寬帶和超寬帶的比較分類信號帶寬/中心頻率窄帶小于1%寬帶大于1%，并且小于25%UWB大于25%為探索UWB應(yīng)用于民用領(lǐng)域的可行性，自1998年起，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)開始在產(chǎn)業(yè)界廣泛征求意見。美國NTIA等通信團體對此大約提交了800多份意見書。2002年2月，F(xiàn)CC批準(zhǔn)UWB技術(shù)進入民用領(lǐng)域，并對UWB進行了重新定義，規(guī)定UWB信號為相對帶寬大于20%或10dB帶寬大于500MHz的無線電信號。根據(jù)UWB系統(tǒng)的具體應(yīng)用，分為成像系統(tǒng)、車載雷達系統(tǒng)、通信與測量系統(tǒng)三大類。根據(jù)FCC Part15規(guī)定，～。為保護現(xiàn)有系統(tǒng)(如GPRS、移動蜂窩系統(tǒng)、WLAN等)不被UWB系統(tǒng)干擾，針對室內(nèi)、室外不同應(yīng)用，對UWB系統(tǒng)的輻射譜密度進行了嚴格限制。當(dāng)前，人們所說的UWB是指FCC給出的新定義。 FCC對室內(nèi)UWB系統(tǒng)的輻射限制自2002年至今，新技術(shù)和系統(tǒng)方案不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了基于載波的多帶脈沖無線電超寬帶(IRUWB)系統(tǒng)、基于直擴碼分多址(DSCDMA)的UWB系統(tǒng)、基于多帶正交頻分復(fù)用(OFDM)的UWB系統(tǒng)等。可以預(yù)見，在未來的幾年中，UWB將成為無線個域網(wǎng)、無線家庭網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等短距離無線網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)主導(dǎo)地位的物理層技術(shù)之一。 UWB的技術(shù)特點(1)傳輸速率高，空間容量大根據(jù)仙農(nóng)(Shannon)信道容量公式，在加性高斯白噪聲(AWGN)信道中，系統(tǒng)無差錯傳輸速率的上限為： ()其中,B(單位:Hz)為信道帶寬,SNR為信噪比。在UWB系統(tǒng)中，信號帶寬B高達500MHz~。因此，即使信噪比SNR很低，UWB系統(tǒng)也可以在短距離上實現(xiàn)幾百兆至1Gb/s的傳輸速率。例如，如果使用7GHz帶寬，即使信噪比低至10dB，其理論信道容量也可達到1Gb/s。因此，將UWB技術(shù)應(yīng)用于短距離高速傳輸場合(如高速WPAN)是非常合適的，可以極大地提高空間容量。理論研究表明，～2個數(shù)量級。(2)適合短距離通信按照FCC規(guī)定，UWB系統(tǒng)的可輻射功率非常有限，~，遠低于傳統(tǒng)窄帶系統(tǒng)。隨著傳輸距離的增加，信號功率將不斷衰減。因此，接收信噪比可以表示成傳輸距離的函數(shù)(d)。根據(jù)仙農(nóng)公式，信道容量可以表示成距離的函數(shù)： ()另外,超寬帶信號具有極其豐富的頻率成分。眾所周知，無線信道在不同頻段表現(xiàn)出不同的衰落特性。由于隨著傳輸距離的增加高頻信號衰落極快，這導(dǎo)致UWB信號產(chǎn)生失真，從而嚴重影響系統(tǒng)性能。(3)具有良好的共存性和保密性由于UWB系統(tǒng)輻射譜密度極低()，對傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)來講，UWB信號譜密度甚至低至背景噪聲電平以下，UWB信號對窄帶系統(tǒng)的干擾可以視作寬帶白噪聲。因此，UWB系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)有著良好的共存性，這對提高日益緊張的無線頻譜資源的利用率是非常有利的。同時，極低的輻射譜密度使UWB信號具有很強的隱蔽性，很難被截獲，這對提高通信保密性非常有利。(4)多徑分辨能力強，定位精度高由于UWB信號采用持續(xù)時間極短的窄脈沖，其時間、空間分辨能力都很強。因此，UWB信號的多徑分辨率極高。極高的多徑分辨能力賦予UWB信號高精度的測距、定位能力。無線信道的時間選擇性和頻率選擇性是制約無線通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。在窄帶系統(tǒng)中，不可分辨的多徑將導(dǎo)致衰落，而UWB信號可以將它們分開并利用分集接收技術(shù)進行合并。因此，UWB系統(tǒng)具有很強的抗衰落能力。但UWB信號極高的多徑分辨力也導(dǎo)致信號能量產(chǎn)生嚴重的時間彌散(頻率選擇性衰落)，接收機必須通過犧牲復(fù)雜度(增加分集重數(shù))以捕獲足夠的信號能量。這將對接收機設(shè)計提出嚴峻挑戰(zhàn)。在實際的UWB系統(tǒng)設(shè)計中，必須折衷考慮信