无线通信技术 目前最常见的”无线通信（数据）传输技术“有哪些？

近年来，随着电子技术和计算机技术的发展，无线通信技术蓬勃发展，出现了各种无线数据传输标准，每种标准都有其优缺点和不同的应用场合。本文分析和比较了目前使用的无线通信类型，供您参考。

一、无线通信(数据)传输方式及技术原理

无线通信是利用电磁波信号在自由空间空传播的特性来交换信息的一种通信方式。无线通信技术本身有很多优点，比如成本低，不需要搭建物理线路，不需要大量的人力来铺设电缆。而且无线通信技术不受工业环境限制，抗环境变化能力强，更容易诊断故障。与传统的有线通信设置和维护相比，无线网络维护可以通过远程诊断来完成，更加方便。扩展性强，当网络需要扩展时，无线通信不需要扩展布线；灵活性强，无线网络不受环境和地形的限制，当使用环境变化时，无线网络几乎不需要调整就能适应新环境的要求。

常见的无线通信(数据)传输方式和技术分为两种:“近场通信技术”和“远程无线传输技术”。

1.近场通信技术

短(短)距离无线通信技术是指双方通过无线电波传输数据，传输距离在比较近的范围内，因此其应用范围非常广。近年来，应用广泛且具有良好发展前景的短距离无线通信标准有Zig-Bee、蓝牙、Wi-Fi、UWB和NFC。

(1)齐格比

Zig-Bee是基于IEEE802.15.4标准的短距离低功耗无线通信技术。(Zig-Bee来源于蜂群的通讯方式。蜜蜂通过飞行和拍动翅膀的方式与同伴确定食物来源的方向、位置和距离，从而构成蜂群的通讯网络。其特点是距离短，通常传输距离为10-100米；低功耗，在低功耗待机模式下，两节5号干电池可以支持一个终端工作6-24个月甚至更长时间；其成本，Zig-Bee免协议费，芯片价格便宜；低速率，同智蜂经常以20-250kbps的较低速率工作；Zig-Bee具有延时短、响应速度快等特点。主要用于家居与楼宇控制、工业现场自动化控制、农业信息采集与控制、公共场所信息检测与控制、智能标签等领域，可嵌入各种设备。

(2)蓝牙(Bluetooth)

可实现半径10米范围内的点到点或点到多点无线数据和声音传输，数据传输带宽可达1Mbps。通信介质是频率在2.402GHz到2.480GHz之间的电磁波，蓝牙技术可以广泛应用于局域网内的各种数据和语音设备，如PC、拨号网络、笔记本电脑、打印机、传真机、数码相机、手机、高品质耳机等。，实现各种设备之间随时随地的通信。

蓝牙技术广泛应用于无线办公环境、汽车工业、信息家电、医疗设备、学校教育和工厂自动控制等领域。蓝牙目前的主要问题是芯片尺寸和价格高；抗干扰能力弱。

(3)无线宽带(无线网络)

它是一种基于802.11协议的无线局域网接入技术。(Wi-Fi)技术的突出优点是局域网覆盖范围广，覆盖半径可达100米左右。相比蓝牙技术，(Wi-Fi)覆盖面广；传输速度非常快，传输速度可达11mbps(802.11b)或54mbps(802.11.a)，适合高速数据传输业务；不需要布线，不受布线条件限制，非常适合移动办公用户的需求。在一些人员密集的地方设置“热点”，如火车站、汽车站、商场、机场、图书馆、校园等。，并通过高速线路将互联网连接到这些地方。用户只有把支持无线网络的终端设备放在这个区域，才能高速接入互联网；健康安全，带WiFi功能的产品传输功率小于100 mW，实际传输功率在60-70 mW左右。相比手机、手持对讲机等通讯设备，WiFi产品辐射更少。

(4)超宽带

UWB是一种无载波通信技术，使用纳秒到皮秒的非正弦波窄脉冲传输数据，比特/秒的传输距离通常小于10M。使用1GHz以上的带宽，通信速度可达数百兆比特/秒，UWB的工作频率范围为3.1 GHz ~ 10.6 GHz，最小工作带宽为500MHz。

其主要特点是:传输速率高；传输功率低，功耗低；保密性强；超宽带通信采用时间调制序列，能够抵抗多径衰落；超宽带需要很少的射频和微波设备，可以降低系统的复杂性。由于超宽带系统占用的带宽很高，超宽带系统可能会干扰其他现有的无线通信系统。UWB主要用于雷达和成像系统中，分辨率高，射程“小”，可以穿透墙壁、地面等障碍物。

该装置可用于检查建筑物、桥梁、道路等工程的混凝土和沥青结构中的缺陷，定位地下电缆等管道的故障位置，也可用于疾病诊断。此外，它还广泛应用于救援、公安、消防医疗、医学图像处理等领域。

(5) NFC

NFC是一种新型的近场通信技术，其工作频率为13.56MHz，是在13.56MHz的RFID技术基础上发展而来的，与目前流行的非接触式智能卡ISO14443具有相同的频率，为所有消费类电子产品提供了便捷的通信方式。NFC采用幅度移位键控(ASK)调制，数据传输速率一般为106kbit/s和424 kbit/s，NFC的主要优点是:距离短、带宽高、能耗低、与非接触式智能卡技术兼容，在门禁控制、公共交通、移动支付等领域具有广泛的应用价值。

NFC的应用场景基本上可以分为以下五类:

A接触-通过，主要应用在会议入场、交通关卡、门禁控制和赛事门票等方面;B接触-确认/支付，主要应用在手机钱包、移动和公交付费等方面;C接触-连接，这种应用可以实现2个具有NFC功能的设备实现数据的点对点传输;D接触-浏览，用户可以通过NFC手机了解和使用系统所能提供的功能和服务;E下载-接触，通过具有NFC功能的终端设备，使用GPRS/CDMA网络接收或下载相关信息，用于门禁或支付等功能。

2.长距离无线传输技术

远程无线传输技术:目前，广泛应用于偏远地区的无线通信技术主要有:GPRS/CDMA、数据传输无线电、扩频微波、无线网桥和卫星通信、短波通信技术等。主要用于偏远或不适宜的地区，如煤矿、近海地区、污染地区或环境恶劣的地区。

(1) GPRS/CDMA无线通信技术:

GPRS(通用分组无线业务)是由中国移动开发和运营的基于GSM通信系统的无线分组交换技术。它是介于第二代和第三代之间的技术，通常被称为2.5G A无线传输模式，用于概念开发。包交换将数据封装成许多独立的包，然后一个接一个地发送出去，有点类似于在形式上发送包。它的优点在于只有在有数据要发送的时候才占用带宽，并且以数据量来定价，有效提高了网络的利用率。GPRS网络支持电路数据和分组交换数据，因此可以方便地与互联网连接。与GSM网络原有的电路交换数据传输方式相比，GRRS分组交换技术具有实时在线“按量计费”和高速传输的优点。

码分多址(CDMA)是中国电信基于码分技术和多址技术运营的一种新型无线通信系统，其原理基于扩频技术。

(2)数据传输无线电通信:

数字电台是数字无线电数据传输站的简称。它是一个具有数字信号处理、数字调制解调、前向纠错、均衡软判决等功能的无线数据传输站。数据传输电台的工作频率多采用220 - 240MHz或400 - 470MHz频段，与数字语音兼容，数据传输实时性好，数据传输通道专用，一次性投资，无需运营费用，适应恶劣环境，稳定性好。数字电台的有效覆盖半径在几十公里左右，可以覆盖一个城市或者某个区域。数据传输站通常提供标准的RS-232数据接口，可以直接与计算机、数据采集器、RTU、PLC、数据终端、GPS接收机、数码相机等连接。在航空空航天、铁路、电力、石油、气象、地震等行业得到了广泛应用，在远程控制、遥测、信号传输、遥感等SCADA领域也取得了长足的进步和发展。

(3)扩频微波通信:

扩频通信，即扩频通信技术，是指用于传输信息的信号带宽远大于信息本身带宽的通信技术。它首先用于军事通信。其传输的基本原理是用伪随机码序列(扩频码)对传输的信息进行调制，伪随机码的速率远大于传输信息的速率。此时，发射信号占用的带宽远远大于信息本身所需的带宽，从而实现频谱扩展，在空之间发射的无线电功率谱密度也大大降低。在接收端，相同的扩频码用于相关解调和信息数据恢复！其主要特点是:抗噪声能力强；抗干扰能力强；抗褪色能力强；抗多径干扰能力强；轻松的多媒体通信网络；具有良好的安全沟通能力；不干扰其他同类系统，具有传输距离远、覆盖面广的特点，特别适合现场组网应用。

(4)无线网桥:

无线网桥是射频技术和传统有线网桥技术的结合。无线网桥设计用于点对点网络之间的互连，使用无线(微波)进行长距离数据传输。它是一种可以在链路层实现局域网互联的存储转发设备，可以用于固定数字设备和其他固定数字设备之间的长距离(高达50Km)和高速(高达100 Mbps)无线组网。扩频微波和无线网桥技术都可以用于传输大数据信号传输服务，例如需要高带宽的视频监控。

(5)卫星通信:

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站传输无线电信号，从而实现多个地面站之间通信的技术。它是对地面微波通信的继承和发展。卫星通信系统通常由两部分组成，即卫星终端和地面终端。卫星终端在空，主要用于放大地面站发送的信号，然后转发给其他地面站。地面站主要用于控制和跟踪卫星，并将地面通信系统接入卫星通信系统。

卫星可以分为同步卫星和非同步卫星。空中同步卫星的运行方向和周期与地球的自转方向和周期相同。从地面上的任何位置来看，卫星都是静止的。非同步卫星的运行周期大于或小于地球，其轨道高度“倾角”形状可根据需要调整。

卫星通信的特点是:覆盖面广，工作频率带宽，通信质量好，不受地理条件限制，与成本和通信距离无关。主要用于国际通信、国内通信、军事通信、移动通信、广播电视等领域。卫星通信的主要缺点是通信有一定的延迟。比如打卫星电话，不能马上听到对方的回复。主要原因是卫星通信传输距离长，空中的无线电波传输有一定的延迟。

(6)高频通信:

根据国际无线电咨询委员会的说法，短波是指波长为100米—10米、频率为3MhZ—30MhZ的电磁波。短波通信是指使用短波的无线电通信，也称为高频(HF)通信。短波通信可分为地波传播和天波传播。地波传播的衰减随着工作频率的增加而增加。同等地面条件下，频率越高，衰减越大。地波的使用只适用于短距离通信，其工作频率一般在5MHZ以下。地波传播受天气影响较小，相对稳定，信道参数基本不随时间变化，可以认为信道是一个常数参数信道。天波传播是利用电离层反射的无线电波进行远距离通信的一种方式。经电离层反射后，倾斜投射的电磁波可以传播到离千千几米远的地面。天波的传播损耗比地波小得多，在地面和电离层多次反射后可以到达很远的地方。因此，天波可以用于全球通信。天波传播由于电离层变化和多径传播而极其不稳定，其信道参数随时间变化很快，因此被称为变参数信道。短波通信的特点是:建设和维护成本低、周期短、设备简单、电路调度容易、抗干扰能力强、频带窄、通信容量小、天波信道信号传输稳定性差等。

二、各种主流无线通信技术的比较

流行的无线通信技术有射频识别、GPRS、蓝牙、无线网络、红外数据采集、超宽带、紫蜂和NFC。

1.射频识别

射频识别是一种简单的无线系统，只有两个基本设备，用于控制、检测和跟踪对象。该系统由一个询问器和许多应答器组成。

应答器:由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签作为应答器，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。阅读器:由天线，耦合元件，芯片组成，读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式rfid应用软件系统 :是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。

2.通用分组无线业务

下图是典型的GPRS系统结构图，通过监控中心与互联网的连接，可以支持一些复杂的应用。此外，还支持多种通讯方式，让用户随时随地以各种通讯方式监控实际应用点。该方案还允许监控中心同时与多个GPRS模块通信，从而对多个工作现场进行监控。

3.蓝牙技术

蓝牙系统由无线单元、链路控制器、链路管理器和为主机提供接口功能的支持单元组成。

蓝牙无线单元是一种微波跳频扩频通信系统，在指定的时隙和跳频频率上发送和接收数据和语音信息包。跳频序列由主设备的设备地址决定，通过寻呼和查询建立信道连接。链路控制器(基带控制器)包括基带数字信号处理的硬件部分，并完成基带协议和其他底层链路程序。链路管理器(LM)软件实现链路建立、验证、链路配置及其协议。链路管理器可以发现其他链路管理器，并通过LMP连接管理协议建立通信链路。链路管理器通过链路控制器提供的服务实现上述功能。

4.无线保真技术

相比其他方案，Wi-Fi方案的设计更简单，只需要通过单片机控制WIFI模块，通过CAN总线与主板通信，然后通过WIFI模块将消息传送到互联网。通过连接到服务器，服务器然后处理数据。

5.IrDA

红外通信主要由三部分组成:

发射器部分：目前已有红外无线数字通信系统的信息源包括语音、数据、图像等。信道部分：它们的作用是:整形、滤波、视场变换、频段划分等。终端部分：红外无线数字通信系统终端部分包括光接收部分、采样、滤波、判决、量化、均衡和解码等部分。

6.超宽带

超宽带是一种无载波通信技术，它利用纳秒到皮秒的非正弦窄脉冲来传输数据。通过在宽频谱上传输极低功率信号，超宽带可以在大约10米的范围内实现从数百兆比特/秒到数千兆比特/秒的数据传输速率。

7.齐格比

技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低速度、低成本的双向无线通信技术。主要用于短距离、低功耗、低传输速率的各种电子设备之间的数据传输，以及周期数据、间歇数据、低反应时间数据传输的典型应用。

8.国家足球联盟

NFC信息和RFID一样，都是在频谱的射频部分通过电磁感应耦合来传输的，但是两者还是有很大的区别的。首先，NFC是一种提供轻松、安全、快速通信的无线连接技术，传输范围比RFID小。其次，NFC与现有的非接触式智能卡技术兼容，已经成为越来越多的主要厂商支持的正式标准。再次，NFC也是一种短距离连接协议，提供各种设备之间简单、安全、快速、自动的通信。与无线世界的其他连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式。

主流无线通信技术对照表

各种无线通信技术的适用频段、调制方式、最大工作距离、数据速率和应用领域。这些无线通信技术的工作距离和数据速率之间的关系是，数据速率越高，工作距离越短。网络技术可以用来扩展范围，同时仍然保持数据速率。