淺析基于通信系統淺談無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)

論文關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)通訊重要作用Bluetooth UWB

論文摘 要：隨著(zhù)因特網(wǎng)、多媒體和無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的發(fā)展，人們與信息網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)密不可分。當今無(wú)線(xiàn)通訊在人們的生活中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色，低功耗、微型化是用戶(hù)對當前無(wú)線(xiàn)通訊產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的強烈追求，作為無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)一個(gè)重要分支的短距離無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)正逐漸引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注。本文通過(guò)Bluetooth和UWB的技術(shù)對比及多角度的分析，證實(shí)了藍牙+UWB作為下一代高速無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的可能。

前言 目前，我國大型石化企業(yè)在廠(chǎng)內的通訊方式，一般仍然采用傳統的有線(xiàn)傳輸方式，即依靠有線(xiàn)通訊電纜來(lái)傳輸信號，配合以傳統的程控交換機和防爆電話(huà)，防爆揚聲器等等設備終端來(lái)實(shí)現在防爆區與非防爆區之間的通訊。這樣的通訊系統龐大，線(xiàn)纜眾多不易于人員維護，加之廠(chǎng)區內部腐蝕性氣體，工作環(huán)境，自然環(huán)境等經(jīng)年累月極容易造成設備的線(xiàn)纜損壞，影響通訊，由于是有線(xiàn)電纜連接在事故發(fā)生時(shí)更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷，對企業(yè)的事故救援，員工的人身安全，都造成巨大的損失。所以要大力發(fā)展無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò )在企業(yè)的應用。 1、無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的重要作用 石化工廠(chǎng)廠(chǎng)區面積大，人員分布散，防爆區內移動(dòng)作業(yè)人員和零散作業(yè)人員眾多。無(wú)線(xiàn)通訊系統對滿(mǎn)足人員通訊需要，加強防爆區內分布人員的動(dòng)態(tài)管理，優(yōu)化廠(chǎng)區網(wǎng)路結構，實(shí)現企業(yè)安全生產(chǎn)，調度指揮的有線(xiàn)，無(wú)線(xiàn)互聯(lián)互通，相互結合的信息傳遞，保證企業(yè)安全高效的生產(chǎn)具有十分重大的現實(shí)意義。

2、常用的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)分析

目前廣泛應用的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋及衛星通信、短波通信技術(shù)等。 2.1 數字電臺用于點(diǎn)對點(diǎn)或點(diǎn)對多點(diǎn)的工作環(huán)境，能夠提供標準RS-232接口，可直接與計算機、RTU、PLC等數據終端連接，實(shí)現透明傳輸。數傳電臺的傳輸速率從1200～19.2Kbit，傳輸距離20～50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點(diǎn)。數傳電臺技術(shù)比較成熟，標準統一。但隨著(zhù)GPRS/CDMA技術(shù)的日漸成熟，相應的設備價(jià)格的降低，使得在很多應用場(chǎng)合中數傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時(shí)，數傳電臺的相關(guān)技術(shù)也在不斷發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡(luò )化、高帶寬的數傳電臺也不斷涌現。 2.2 擴頻微波和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋技術(shù)是近幾年興起的一門(mén)數據傳輸技術(shù)。擴頻微波最大優(yōu)點(diǎn)在于較強的抗干擾能力，以及保密、多址、組網(wǎng)、抗多徑等，同時(shí)具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點(diǎn)，特別適合野外聯(lián)網(wǎng)應用。而無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋是無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)和傳統的有線(xiàn)網(wǎng)橋技術(shù)相結合的產(chǎn)物。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋是為使用無(wú)線(xiàn)（微波）進(jìn)行遠距離數據傳輸的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)間互聯(lián)而設計。它是一種在鏈路層實(shí)現LAN互聯(lián)的存儲轉發(fā)設備，可用于固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離（可達50km）、高速（可達百Mbps）無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)。這兩項技術(shù)都可以用來(lái)傳輸對帶寬要求相當高的視頻監控等大數據量信號傳輸業(yè)務(wù)。

3、短距離無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)簡(jiǎn)介

“藍牙（Bluetooth）”是一個(gè)開(kāi)放性的、短距離無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)標準，也是目前國際上最新的一種公開(kāi)的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)規范。它可以在較小的范圍內，通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)，使得近距離內各種通訊設備能夠實(shí)現無(wú)縫資源共享，也可以實(shí)現在各種數字設備之間的語(yǔ)音和數據通訊。由于藍牙技術(shù)可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此特別適用于小型的移動(dòng)通訊設備，使設備去掉了連接電纜的不便，通過(guò)無(wú)線(xiàn)建立通訊。 藍牙技術(shù)以低成本的近距離無(wú)線(xiàn)連接為基礎，采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時(shí)分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進(jìn)技術(shù)，為固定與移動(dòng)設備通訊環(huán)境建立一個(gè)特別連接。作為一個(gè)新興技術(shù)，藍牙技術(shù)的應用還存在許多問(wèn)題和不足之處，如成本過(guò)高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿(mǎn)意等。但毫無(wú)疑問(wèn)，藍牙技術(shù)已成為近年應用最快的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，它必將在不久的將來(lái)滲透到生活的各個(gè)方面。

4、超寬帶(UWB)技術(shù)研究

超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術(shù)起源于20世紀50年代末，此前主要作為軍事技術(shù)在雷達等通訊設備中使用。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通訊的飛速發(fā)展，人們對高速無(wú)線(xiàn)通訊提出了更高的要求，超寬帶技術(shù)又被重新提出，并倍受關(guān)注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無(wú)線(xiàn)通訊方案。與常見(jiàn)的使用連續載波通訊方式不同，UWB采用極短的脈沖信號來(lái)傳送信息，通常每個(gè)脈沖持續的時(shí)間只有幾十皮秒到幾納秒的時(shí)間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz，因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通訊的同時(shí)，UWB設備的發(fā)射功率卻很小，僅僅是現有設備的幾百分之一，對于普通的非UWB接收機來(lái)說(shuō)近似于噪聲，因此從理論上講，UWB可以與現有無(wú)線(xiàn)電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通訊方式，它有望在無(wú)線(xiàn)通訊領(lǐng)域得到廣泛的應用。UWB的特點(diǎn)如下： 4.1 抗干擾性能強：UWB采用跳時(shí)擴頻信號，系統具有較大的處理增益，在發(fā)射時(shí)將微弱的無(wú)線(xiàn)電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設備產(chǎn)生的噪聲。 4.2 傳輸速率高：UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s，有望高于藍牙100倍。 4.3 帶寬極寬：UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達幾個(gè)GHz。超寬帶系統容量大，并且可以和目前的窄帶通訊系統同時(shí)工作而互不干擾。 4.4 消耗電能少：通常情況下，無(wú)線(xiàn)通訊系統在通訊時(shí)需要連續發(fā)射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能少。 4.5 保密性好：UWB保密性表現在兩方面：一方面是采用跳時(shí)擴頻，接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數據；另一方面是系統的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統的接收機無(wú)法接收。 4.6 發(fā)送功率非常?。篣WB系統發(fā)射功率非常小，通訊設備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現通訊。低發(fā)射功率大大延長(cháng)了系統電源工作時(shí)間。 4.7 成本低，適合于便攜型使用：由于UWB技術(shù)使用基帶傳輸，無(wú)需進(jìn)行射頻調制和解調，所以不需要混頻器、過(guò)濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件，系統結構簡(jiǎn)化，成本大大降低，同時(shí)更容易集成到CMOS電路中。 5、結束語(yǔ) 總之，無(wú)線(xiàn)通訊方式由于其建立物理鏈路簡(jiǎn)單易行，成本低，可以根據現場(chǎng)需求及時(shí)調整項目方案，靈活性好，系統的功能擴展方便，因此特別適合石化行業(yè)對通信鏈路的要求。

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