摘 要：隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對無(wú)線(xiàn)通信的需求越來(lái)越大，也出現了許多的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議。文章對目前使用較廣泛的藍牙、802.11(Wi-Fi)和IrDA無(wú)線(xiàn)協(xié)議分別進(jìn)行了闡述，比較了他們技術(shù)上的異同點(diǎn)，討論了在選擇、使用這些技術(shù)時(shí)應注意的問(wèn)題，對較具發(fā)展潛力的新無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準UWB，ZigBee也進(jìn)行了闡述。對他們的未來(lái)應用進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞：藍牙; IrDA； Wi-Fi； UWB； ZigBee
隨著(zhù)Internet的飛速發(fā)展，從WAN到MAN，再到LAN，PAN，這些技術(shù)已逐漸成熟。目前，各類(lèi)網(wǎng)絡(luò )中最具增長(cháng)潛力的是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，許多機構會(huì )選擇采用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）來(lái)拓展他們的現有網(wǎng)絡(luò )，獲得在機構區域內部移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò )的能力。
怎樣不通過(guò)電纜，擺脫物理連接上的限制，使設備互聯(lián)起來(lái)呢？為了找到這個(gè)問(wèn)題的答案，十多年來(lái)，人們不斷探索，形成了當今令人眼花繚亂的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議和產(chǎn)品。其中，最流行的關(guān)于短距離無(wú)線(xiàn)數據通信的3個(gè)標準是藍牙(Bluetooth),802.11(Wi-Fi)和IrDA。
1 藍牙
1．1 藍牙簡(jiǎn)介
愛(ài)立信在1994年開(kāi)始研究一種能使手機與其附件（如耳機）之間互相通信的無(wú)線(xiàn)模塊，4年后，愛(ài)立信、諾基亞、IBM等公司共同推出了藍牙技術(shù)，主要用于通信和信息設備的無(wú)線(xiàn)連接。
藍牙工作頻率為2．4 GHz，有效范圍大約在10 m 半徑內。在此范圍內，采用藍牙技術(shù)的多臺設備，如手機、微機、激光打印機等能夠無(wú)線(xiàn)互聯(lián)，以約1 Mb／s的速率相互傳遞數據，并能方便地接入互聯(lián)網(wǎng)。隨著(zhù)藍牙芯片價(jià)格和耗電量的不斷降低，藍牙已成為許多高端PDA和手機的必備功能。
1．2 藍牙技術(shù)的應用及市場(chǎng)展望
作為一種電纜替代技術(shù)，藍牙具有低成本高速率的特點(diǎn)，他可把內嵌有藍牙芯片的計算機、手機和多種便攜通信終端互聯(lián)起來(lái)，為其提供語(yǔ)音和數字接入服務(wù)，實(shí)現信息的自動(dòng)交換和處理，并且藍牙的使用和維護成本據稱(chēng)要低于其他任何一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)。目前藍牙技術(shù)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是多點(diǎn)連接，即一臺設備同時(shí)與多臺（最多7臺）其他設備互聯(lián)。今后，市場(chǎng)上不同廠(chǎng)商的藍牙產(chǎn)品將能夠相互聯(lián)通。
藍牙技術(shù)的應用主要有以下3類(lèi)：
?。?）語(yǔ)音／數據接入 是指將一臺計算機通過(guò)安全的無(wú)線(xiàn)鏈路連接到通信設備上，完成與廣域網(wǎng)的聯(lián)接。
?。?）外圍設備互連 是指將各種設備通過(guò)藍牙鏈路連接到主機上。
?。?）個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）如圖1所示，主要用于個(gè)人網(wǎng)絡(luò )與信息的共享與交換。
藍牙產(chǎn)品涉及PC、筆記本電腦、移動(dòng)電話(huà)等信息設備和A／V設備、汽車(chē)電子、家用電器和工業(yè)設備領(lǐng)域。藍牙的支持者們預言說(shuō)，一旦支持藍牙的芯片變得非常便宜，藍牙將置身于幾乎所有產(chǎn)品之中，從微波爐一直到衣服上的紐扣。
藍牙在個(gè)人局域網(wǎng)中獲得了很大的成功，應用包 括無(wú)繩電話(huà)，PDA與計算機的互聯(lián)，筆記本電腦與手機的互聯(lián)，以及無(wú)線(xiàn)RS232，RS485接口等。
采用藍牙技術(shù)的設備使用方便，可自由移動(dòng)。與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)相比，藍牙無(wú)線(xiàn)系統更小、更輕薄，成本及功耗更低，信號的抗干擾能力強。
IBM、索尼和東芝等公司已經(jīng)推出同時(shí)支持藍牙 和802．11b的筆記本電腦。微軟也表示，一旦支持藍牙的外圍設備開(kāi)始問(wèn)世，出現了足夠多的設備驅動(dòng)程序，他將在Windows XP中增加對藍牙的支持。韓國和臺灣的許多公司也利用其在手機、電腦開(kāi)發(fā)制造上的優(yōu)勢，積極介入藍牙技術(shù)的研發(fā)，并不斷有產(chǎn)品推出?？梢灶A料，藍牙技術(shù)將和PC、移動(dòng)電話(huà)、數碼相機一樣迅速流行。
2 802.11(Wi-Fi)
Wi-Fi(Wireless Fidelity,無(wú)線(xiàn)高保真）也是一種無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，正式名稱(chēng)是IEEE802．11b，與藍牙一樣，同屬于短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù).Wi-Fi速率最高可達11 Mb／s。雖然在數據安全性方面比藍牙技術(shù)要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達100 m左右，不用說(shuō)家庭、辦公室，就是小一點(diǎn)的整棟大樓也可使用。
最初的IEEE802．11規范是在1997年提出的，稱(chēng)為802．11b，主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技術(shù)標準，他的工作頻率也是2．4 GHZ，與無(wú)繩電話(huà)、藍牙等許多不需頻率使用許可證的無(wú)線(xiàn)設備共享同一頻段。起先,Wi-Fi元件昂貴，兼容性不好，安全性也不能令人滿(mǎn)意。隨著(zhù)時(shí)間推移，這些問(wèn)題逐步得到解決，且隨著(zhù)Wi-Fi協(xié)議新版本，如802．11a和802．11g的先后推出,Wi-Fi的應用將越來(lái)越廣泛。
802．11a標準還沒(méi)有被工業(yè)界廣泛接受。他工作在5 GHz頻率范圍，傳輸速率54 Mb／s，使用正交頻分多路復用（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，OFDM）調制技術(shù)，比802．11b采用的補碼鍵控（Complementary Code Keying，CCK）調制方案快，但他不向后兼容802．11b。
Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無(wú)線(xiàn)擴展，理論上只要用戶(hù)位于一個(gè)接入點(diǎn)四周的一定區域內，就能以最高約11 Mb／s的速度接入Web。但實(shí)際上，如果有多個(gè)用戶(hù)同時(shí)通過(guò)一個(gè)點(diǎn)接入，帶寬被多個(gè)用戶(hù)分享,Wi-Fi的連接速度一般將只有幾百kb/s的信號不受墻壁阻隔，但在建筑物內的有效傳輸距離小于戶(hù)外。
Wi-Fi技術(shù)的最具誘惑力的方面在于將Wi-Fi與基于XML或Java的Web服務(wù)融合起來(lái)之后，可以大幅度減少企業(yè)的IT成本。例如，許多企業(yè)選擇在每一層樓或每一個(gè)部門(mén)配備802．11b的接入點(diǎn)，而不是采用電纜線(xiàn)把整幢建筑物連接起來(lái)。這樣一來(lái)，可以節省大量鋪設電纜所需花費的資金。
WLAN未來(lái)最具潛力的應用將主要在SOHO（SmallOffice Home Office，在家辦公）、家庭無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )以及不便安裝電纜的建筑物或場(chǎng)所。目前這一技術(shù)的用戶(hù)主要來(lái)自機場(chǎng)、酒店、商場(chǎng)等公共熱點(diǎn)場(chǎng)所。
微軟推出的桌面操作系統Windows XP和嵌入式操作系統Windows CE，都包含了對Wi-Fi的支持。其中，Windows CE同時(shí)還包含對Wi-Fi的競爭對手藍牙等其他無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的支持。
由于投資802．11b的費用降低，許多廠(chǎng)商介入這一領(lǐng)域。Intel推出了集成WLAN技術(shù)的筆記本電腦芯片組，不用外接無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，就可實(shí)現無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)。國內的聯(lián)想、清華同方、方正等公司都推出無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )解決方案。
一些廠(chǎng)商為了爭奪市場(chǎng)，推出同時(shí)支持802．11a，802．11b和802．11g的芯片，這種芯片可以在2．4 GHz 和5．2 GHz的波段以54 Mb／s的速率傳輸數據。至少已經(jīng)有一家公司發(fā)布了同時(shí)支持Wi-Fi和藍牙的芯片。摩托羅拉、諾基亞和韓國三星公司等廠(chǎng)商，計劃在他們的手機產(chǎn)品中加入Wi-Fi功能。
更多新的Wi-Fi標準正在制定之中。速度更快的802．11g使用與802．11b相同的正交頻分多路復用調制技術(shù)。他工作在2．4 GHz頻段，速率達54 Mb／s。比目前通用的802．11b快了5倍。802．11g標準本質(zhì)上擴展了802．11b在2．4 GHz頻段的性能，通過(guò)使用OFDM技術(shù)，獲得了54 Mb／s的高速，并且完全向后08兼容802．11b，他將最終取代802．11a。802．11g雖然還在草稿階段，但是根據最近國際消費電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢判斷，802．11g將有可能被大多數無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品制造商選擇作為產(chǎn)品標準。
3 IrDA
紅外線(xiàn)數據協(xié)會(huì )IrDA（Infrared DataAssociation）成立于1993年，是致力于建立紅外線(xiàn)無(wú)線(xiàn)連接的非營(yíng)利組織。起初，采用IrDA標準的無(wú)線(xiàn)設備僅能在1 m范圍內以115．2 kb／s速率傳輸數據，很快發(fā)展到4 Mb／s的速率，后來(lái)，速率又達到16 Mb／s。
IrDA是一種利用紅外線(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)，他也許是第一個(gè)實(shí)現無(wú)線(xiàn)個(gè)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(dòng)設備，如PDA、手機上廣泛使用。事實(shí)上，當今每一個(gè)出廠(chǎng)的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產(chǎn)品都支持IrDA。
IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需申請頻率的使用權，因而紅外通信成本低廉。他還具有移動(dòng)通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)。由于數據傳輸率較高，適于傳輸大容量的文件和多媒體數據。此外，紅外線(xiàn)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(gè)相互通信的設備之間必須對準，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）設備之間的連接。而藍牙就沒(méi)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(wèn)題及提高數據傳輸率。
表1列出了以上3種短距離無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議特性的比較。
4 UWB
超寬帶技術(shù)UWB（Ultra Wideband）是另一個(gè)新發(fā)展起來(lái)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。UWB通過(guò)基帶脈沖作用于天線(xiàn)的方式發(fā)送數據。窄脈沖（小于1 ns）產(chǎn)生極大帶寬的信號。脈沖采用脈位調制（Pulse PositionModulation，PPM）或二進(jìn)制移相鍵控（BPSK）調制。UWB被允許在3．1～10．6 GHz的波段內工作。他主要應用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對速率要求非常高（大于100 Mb／s）的LANs或PANs。
軍事部門(mén)已對UWB進(jìn)行了多年研究，開(kāi)發(fā)出了分辨率極高的雷達。直到2002年2月14日，美國FCC（聯(lián)邦通信委員會(huì )）才準許該技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域。所以對于商業(yè)和消費領(lǐng)域，UWB還是新鮮事物。但據報道，一些公司已開(kāi)發(fā)出UWB收發(fā)器，用于制造能夠看穿墻壁、地面的雷達和圖像裝置，這種裝置可以用來(lái)檢查道路、橋梁及其他混凝土和瀝青結構建筑中的缺陷，可用于地下管線(xiàn)、電纜和建筑結構的定位。另外，在消防、救援、治安防范及醫療、醫學(xué)圖像處理中都大有用武之地。
UWB的一個(gè)非常有前途的應用是汽車(chē)防撞系統。戴姆勒克萊斯勒公司已經(jīng)試制出用于自動(dòng)剎車(chē)系統的雷達。在不久的將來(lái)，這種防撞雷達將成為高級汽車(chē)的一個(gè)選件。
UWB最具特色的應用將是視頻消費娛樂(lè )方面的無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)（PANs）?？疾飕F有的無(wú)線(xiàn)通信方式，802．11b和藍牙的速率太慢，不適合傳輸視頻數據；54 Mb／s速率的802．11a標準可以處理視頻數據，但費用昂貴。而UWB有可能在10 m范圍內，支持高達110 Mb／s的數據傳輸率，不需要壓縮數據，可以快速、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟地完成視頻數據處理。
5 ZigBee
ZigBee可以說(shuō)是藍牙的同族兄弟，他使用2．4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍牙相比，ZigBee更簡(jiǎn)單、
