無線通信技術已經在市場上起飛，因為它為電子設備和網絡提供了便利和靈活性，并且其安裝不需要昂貴的電纜和布線。軍事、工業、農業、家電等諸多行業都需要使用無線通信技術。每個行業因其用途和環境而需要不同的技術特性。

短距離無線通信技術

短距離無線通信技術是一種遠程節點在極短距離內連接的網絡協議。短距離無線電通信可以最大限度地減少功耗、體積、熱量和成本。它還具有廣泛的場景、技術和要求，使其成為商業樓宇自動化、高密度溫室傳感和住宅能源監控的理想解決方案。大多數都是以小型、低成本IC或完整插件模塊的形式實現的。本文將短距離無線通信技術定義為在本地交互范圍內提供無線連接的系統，并將其分為以下類型。

1、藍牙

藍牙是一種基于IEEE802.5.1標準的短距離無線通信技術，其功耗比WiFi低。藍牙最初設計用于從個人計算機到鼠標、鍵盤、打印機、手機、耳機、個人數字助理等外圍設備的數據傳輸。對于這些類型的應用，藍牙稱為WPAN(無線個人局域網)。藍牙使用星形網絡拓撲，允許最多七個設備的簡單網絡與單個接入點進行通信。

藍牙工作在2.4HzISM頻段，并使用GFSK、差分DQPSK或(8DPSK)跳頻擴頻進行調制。GFSK的總基本數據速率為1mbit/s、DQPSK2mbits/s和3mbits/s對于8DPSK，還有3個功率級別：0dBm(1mW)、4dBm(2.5mW)和20dBm(100mW)，這基本上決定了標準距離在十米左右，最大功率在100米以上，路徑清晰。

2、Wi-Fi

Wi-fi是一種基于IEEE802.11系列標準的短距離無線通信技術。它通常用于PC筆記本電腦和臺式機、智能電視、智能手機、無人機、智能音箱、打印機和汽車。Wi-Fi頻段具有相當高的吸收率，最適合視線使用。許多常見的障礙物，例如墻壁、家用電器等，可能會大大縮小范圍。然而，它也有助于減少不同網絡之間的干擾。

IEEE802.11a工作頻率為5GHz，最大數據速率為54Mbps。IEEE802.11b和IEEE802.11g工作頻率為2.4GHz，最大數據傳輸速率分別為11Mbps和54Mbps。此外，還有多種不同的無線頻率范圍可用于WiFi通信：900MHz、2.4GHz、5GHz、5.9GHz和60GHz頻段。每個范圍分為多個通道。每個國家對允許的渠道都有自己的規定。ISM頻段范圍也被廣泛使用。

Wi-Fi嵌入式模塊可與任何附近的基站互操作，并具有高達300英尺的標準Wi-Fi范圍和高吞吐量。這部分抵消了Wi-Fi的額外配置復雜性以及更耗電的協議的額外成本，使其成為向現有網絡添加設備的理想選擇。只需確保準備計劃包含大量資源，以便長期管理多個身份驗證設置。

3、ZigBee

ZigBee是一種基于IEEE802.15.4的短距離無線通信協議。它用于創建具有低功耗和小型數字無線電的PAN，這些無線電比藍牙或Wi-Fi等其他無線個域網(Wpan)更便宜，可用于家庭自動化和醫療設備數據收集。應用包括交通管理系統、無線燈開關、帶家用顯示器的電表以及其他需要短距離、低速率無線數據傳輸的設備。綜上所述，Zigbee是一種低功耗、低數據速率、近距離(即個人區域)無線網絡。

該標準在2.4至2.4835GHz(全球)、902至928MHz(美國和澳大利亞)和868至868.6MHz(歐洲)的免許可ISM頻段運行。這16個通道分配在2.4GHz頻段，間隔5MHz，但每個通道僅使用2MHz帶寬。該無線電使用直接序列擴頻編碼。數字流將其管理到調制器中。BPSK在868和915MHz頻段運行，OQPSK在2.4GHz頻段運行，每個符號傳輸2位。

2.4GHz頻段的原始無線數據速率為每通道250kbit/s，915MHz頻段為每通道40kbit/s，868MHz頻段為每通道20kbit/s。對于室內應用，2.4GHz傳輸范圍為10-20米。

4、超寬帶

超寬帶(UWB)是WiMedia聯盟定義的短距離無線電通信技術標準。它可以利用超低功耗避免在3.1~10.6GHZ指定頻段內的干擾，進行短距離、高帶寬通信。最大通訊距離約為十米。在大多數應用中，范圍小于幾米。頻段被劃分為多個528-mhz寬的通道。數據速率范圍為53mbits/s至480mbits/s。UWB主要為電視、相機、筆記本電腦等提供高速數據連接。最近的應用集中在傳感器數據收集、跟蹤應用和精確定位。與擴頻不同，UWB的傳輸方式不會影響傳統窄帶和同一頻段內的載波傳輸。

5、紅外(IR)

紅外無線采用低頻、不可見光連接，而不是無線電。主要波長范圍為850～940μm。發射器采用紅外發光二極管，接收器采用二極管光電探測器和放大器。光波通常用高頻信號進行調制，然后對高頻信號進行編碼和調制以進行傳輸。

IrDA是一個單獨的數據傳輸標準。紅外數據協會維護其規范。增加速率范圍為9.6～115.2kbits/s，包括4mbits/s、16mbits/s、96mbits/s、512mbits/s～1gbit/s。5和10gbit/s速率的新標準正在開發中，范圍小于一米。

IR有幾個主要優點。首先，由于它是光而不是無線電波，因此不易受到任何形式的無線電干擾。其次，它的信號很難被攔截或欺騙，因此安全性很高。

紅外光譜曾經廣泛應用于打印機、筆記本電腦和相機。它已很大程度上被藍牙、Wi-Fi和其他短距離無線通信技術所取代。目前消費類遙控器中仍普遍采用射頻遙控。

6、IEEE802.15.4

IEEE802.15.4的創建是為了支持點對點鏈路和無線傳感器網絡。多種無線標準使用802.15.4標準作為PHY/MAC基礎

該標準定義了3個基本頻率距離。最常用的頻段是全球2.4GHzISM頻段。基本數據速率為250kbits/s。另一個范圍是美國的902-928MHZISM頻段(10頻道)。數據速率為40kbits/s或250kbits/s。

所有3個范圍都使用帶有BPSK或偏移QPSK的DSSS調制。最小定義功率電平為-3dBm(0.5mW)。0dbm是廣泛使用的功率電平。20dbm級別用于遠程應用，其典型范圍不超過10米。

7、IEEE802.22

IEEE802.22標準，也稱為無線區域網絡(WRAN)標準，是最新的IEEE無線標準之一。它設計用于在未經許可的情況下在未使用的廣播電視頻道(稱為空白空間)上使用。6MHZ通道的頻率范圍為470MHZ至698MHZ。然而，該標準尚未被普遍采用。空白無線電使用專有協議和無線標準。

802.22無線電應滿足嚴格的要求，并發現因潛在干擾電視臺而未使用的頻道。無線電使用頻率靈活的電路來掃描未使用的信道并監聽潛在的干擾信號。基站與多個固定位置的用戶進行放射狀通信，以獲得互聯網接入或其他服務。

該標準提供足夠的頻譜效率，以滿足多個用戶通道的需求，下載速度高達1.5Mbit/s，上傳速度高達384kbit/s。每個6MHz通道的最大數據速率在18至22mbits/s之間。22的最大優點是它同時使用VHF和低頻UHF頻率，并且可以提供非常長距離的連接。最大允許有效全向輻射功率(EIRP)為4W，基站范圍可達100公里(近60英里)。

8、ISM頻段

最常用的ISM頻段是2.4至2.483GHz，用于Wi-Fi、無繩電話、藍牙、802.15.4無線電等。第二個最流行的頻段是902-928-mhz頻段。

其他廣泛使用的ISM頻率包括用于RKE應用和車庫門開啟的315MHz以及用于遠程溫度監控的433MHz。其他不太常用的頻率有13.56MHz、27MHz和72MHz。

9、近場通信

近場通信(NFC)是一種超短距離無線通信技術，主要用于類似應用和安全支付交易。它的最大范圍約為20厘米，典型連接距離為4至5厘米。如此短的距離提高了連接安全性，而且連接安全性也是加密的。許多智能手機都具備NFC功能，目標是實現NFC支付系統，讓消費者可以用手機點擊支付。

NFC使用13.56MHz的ISM管理頻率。在此較低頻率下，發射環路天線和接收環路天線。傳輸是通過信號的磁場而不是伴隨的電場進行的。

NFC還用于讀取標簽。無電源標簽將射頻信號轉換為直流電源，為處理器和存儲器提供特定于應用的信息。許多NFC收發器芯片可用于實現新的應用，并且存在多種標準。

10、射頻識別

射頻識別(RFID)主要用于識別、定位、跟蹤和管理庫存。附近的閱讀器發送高功率射頻信號為無源標簽供電，然后讀取標簽內存中存儲的數據。

RFID標簽扁平、便宜、小，可以貼在任何需要識別或監控的東西上。在某些應用中，它們取代了條形碼。RFID采用13.56MHz的ISM頻率，但也使用其他頻率，包括125kHz、134.5kHz以及902-928MHz范圍內的頻率。存在各種ISO/IEC標準。

11、6 LoWPAN

6 LoWPAN是指低功耗無線PAN中的IPv6協議。它由ITEF開發，提供了一種通過低功耗無線網狀網絡和點對點鏈路傳輸IPv4和IPv6互聯網協議的方法。RFC4944還允許在最小的遠程設備上實施物聯網。該協議為802.15.4無線電提供封裝和標頭壓縮例程。

12、Z-wave

Z-wave是一種短距離無線網狀網絡技術，最多可容納232個節點。在美國和加拿大，無線收發器在ISM頻段(908.42MHz)運行，但根據國家法規使用其他頻率。調制方式為GFSK。數據速率包括9600位/秒和40位/秒。在自由空間條件下，距離可達30米。穿透墻壁的范圍要短得多。Z-wave的主要應用是恒溫器、門鎖、家庭自動化、照明、煙霧探測器、安防和其他家用電器。

短距離無線通信技術的典型應用

無線是幾乎所有新產品的一個簡單且低成本的補充，它還可以提高便利性、性能或營銷。

家庭

家用消費電子產品充滿了無線功能。幾乎所有娛樂產品都有紅外遙控器。能源計量和配件監視器、遠程溫度計、無線恒溫器和其他天氣監視器、安全系統、車庫門開啟器、智能停車傳感器也連接到無線網絡。幾乎每個家庭都有Wi-Fi連接。

商業

無線溫濕度監測、照明控制和無線恒溫器常用于商業應用。一些視頻監控攝像機使用無線而不是同軸電纜。手機無線支付系統有望徹底改變商業。

行業

業界有線連接逐漸被無線取代。流量、濕度、溫度和壓力的遠程監控是常見的應用。機器人、工業流程和機床的無線控制提高了工業環境的便利性并促進了經濟發展。M2M技術為汽車定位(GPS)和監控自動售貨機等許多應用打開了大門。物聯網主要是無線的。射頻識別技術使得追蹤和定位幾乎任何東西變得更加容易。

總之，這些短距離無線通信技術在不同的應用場景中具有各自的優勢和特點，可以根據具體的需求選擇合適的技術進行應用。