1 概述
    當今，無線通信在人們的生活中扮演越來越重要的角色，擺脫物理連接上的限制，自由地、隨時隨地地接入網絡獲取信息，成為現代社會的一種強烈需求。同時低功耗、微型化是人們對當前無線通信產品尤其是便攜產品的基本要求，因此近距離無線通信正逐漸引起越來越廣泛的注意。
    短距離無線通信技術的范圍很廣，在一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息，并且傳輸距離限制在較短的范圍內，就可以稱為短距離無線通信。
    多年來，人們不斷探索形成了當今令人眼花繚亂的短距離無線通信協(xié)議和相關產品。其中應用最為廣泛和最有前途的短距離無線數據通信標準有5種，分別是紫蜂(ZigBee)、無線寬帶(Wi-Fi)、藍牙（Bluetooth）、超寬帶（UWB）和近距通信（NFC）。它們基本上覆蓋了目前市面的各種應用需求，在各自的領域發(fā)揮著巨大的作用。各種通信技術對比如圖1所示。

    下面就這幾種主流的短距離無線通信技術做一個簡單的介紹。
2 主流無線通信技術
2.1 紫蜂
    紫蜂（ZigBee）是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據該協(xié)議規(guī)定這是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。其特點是近距離、低成本、自組織、低功耗、低復雜度和低數據速率。主要適用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的、低功耗的近距離無線組網通信技術。ZigBee標識及產品示例如圖2所示。

    ZigBee的工作頻率有下面三種標準：
    (1)868 MHz 傳輸速率為20 kb/s 適用于歐洲；
    (2)915 MHz 傳輸速率為40 kb/s 適用于美國。
    (3)2.4 GHz 傳輸速率為250 kb/s 全球通用。
    目前，國內都在使用2.4 GHz的工作頻率，其帶寬為5 MHz，有16個信道。采用直接擴頻(DSSS)方式的OQPSK調制技術。而基于IEEE 802.15.4的ZigBee在室內通常能達到30～50 m作用距離,在室外如果障礙物少,甚至可以達到100 m作用距離。它的優(yōu)勢和不足如下文所述。
    ZigBee技術的優(yōu)勢：
    (1)功耗低。在低耗電待機模式下，兩節(jié)普通5號干電池可使用6個月以上。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優(yōu)勢。
    (2)成本低。因為ZigBee數據傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本。
    (3)網絡容量大。每個ZigBee網絡最多可支持65 535個設備，也就是說每個ZigBee設備可以與另外254臺設備相連接。
    ZigBee技術的不足：
    ZigBee技術本身是一種為低速通信而設計的規(guī)范，它的最高通信速度只有250 kb/s，對一些大數據量通信的場合它并不合適，但是這一特點會逐漸改變，一些廠商生產的ZigBee芯片目前也突破了這個限制，如CEL公司的ZICM2410，已經達到1 MHz的傳輸速率。
    ZigBee 并不是用來與Wi-Fi或者Bluetooth等其他已經存在的標準競爭，它的目標定位于現存的系統(tǒng)還不能滿足其需求的特定的低功耗低速率的市場，它有著廣闊的應用前景。ZigBee 聯(lián)盟預言在未來的四到五年，每個家庭將擁有50 個ZigBee 器件，最后將達到每個家庭150 個。據估計到2012 年ZigBee 市場價值將達到數十億美元。
2.2 無線寬帶
    無線寬帶是Wi-Fi的俗稱。所謂Wi-Fi，其實就是 IEEE 802.11b 的別稱，它是一種短程無線傳輸技術，能夠在數百英尺范圍內支持互聯(lián)網接入的無線電信號。隨著技術的發(fā)展，以及IEEE 802.11b、g、n等標準的出現，現在IEEE 802.11 這個標準已被統(tǒng)稱作Wi-Fi。
    Wi-Fi設備工作在全球通用的2.4 GHz ISM頻段。目前在應用的協(xié)議標準主要有以下三種：
    (1)IEEE 802.11b：工作頻段2.4 GHz，其帶寬為83.5 MHz，有13個信道，使用DSSS(直接序列擴頻技術)，最大理論通信速率為11 Mb/s。
    (2)IEEE 802.11g：工作頻段2.4 GHz，其帶寬為83.5 MHz，有13個信道，使用OFDM(正交頻分技術)，最大理論通信速率為54 Mb/s。
    (3)IEEE 802.11n: 工作頻段2.4 GHz/5.0 GHz，其帶寬為83.5 MHz/125 MHz，有13/5個信道，使用MIMO技術（多入多出技術），最大理論通信速率為300 Mb/s。
    無線寬帶通信距離一般在200 m范圍以內。針對一些特殊的應用場合，加大通信雙方設備的輸出功率，通信距離可以超過2 km。目前，它主要應用在無線的寬帶互聯(lián)網的接入，是在家里、辦公室或在旅途中上網的快速、便捷的途徑。Wi-Fi技術標識及典型產品如圖3所示。

    Wi-Fi技術有下面幾個優(yōu)勢：
    (1)覆蓋廣。其無線電波的覆蓋范圍廣，穿透力強。可以非常方便地為整棟的大樓提供無線的寬帶互聯(lián)網的接入。
    (2)速度高。Wi-Fi技術的傳輸速度非常快，支持IEEE 802.11n協(xié)議設備的通信速度可以高達300 Mb/s，能滿足人們接入互聯(lián)網，瀏覽和下載各類信息的需求。
    (3)門檻低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設置“熱點”，支持Wi-Fi的各種設備(例如：手機、手提電腦、PDA)都可以通過Wi-Fi網絡非常方便地高速接入互聯(lián)網。
    Wi-Fi技術的不足：
    Wi-Fi技術的不足是安全性不好。由于Wi-Fi設備在通信中沒有使用跳頻等技術，雖然使用了加密協(xié)議但是還是存在被破解的隱患。
2.3 藍牙
    藍牙是一種支持設備短距離通信的無線電技術，它的出現要歸功于Bluetooth SIG。Bluetooth SIG藍牙技術聯(lián)盟是一家貿易協(xié)會，由電信、計算機、汽車制造、工業(yè)自動化和網絡行業(yè)的領先廠商組成。該小組致力于推動藍牙無線技術的發(fā)展，為短距離連接移動設備制定低成本的無線規(guī)范，并將其推向市場。藍牙技術標識及典型產品如圖4所示。

    藍牙設備工作在全球通用的2.4 GHz ISM（即工業(yè)、科學、醫(yī)學）頻段，設備之間的通信是以跳頻的形式進行的，能夠實現很強的保密性。目前，最高的通信速率2 Mb/s，通信距離一般在10 m以內。目前，藍牙技術主要應用在手機、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間的無線信息交換。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，實現高效、高保密的信息交流。
    Bluetooth技術的優(yōu)勢：
    (1)安全性高。Bluetooth設備在通信時，工作的頻率是不停地同步變化的，也就是常說的跳頻通信。通信雙方的信息很難被捕獲，更談不上被破解和惡意插入欺騙信息了。
    (2)易于使用。Bluetooth 技術是一項即時技術，它不要求固定的基礎設施，且易于安裝和設置。
    Bluetooth技術的不足：
    (1)通信速度不高。藍牙設備的通信速度較慢，目前最高只能達到2 Mb/s，有很多的應用需求不能得到滿足。
    (2)傳輸距離短。藍牙規(guī)范最初就是為近距離通信而設計的，所以它的通信距離比較短，一般不超過10 m。
3 小結
    以上介紹了目前常用的幾種短距離通信技術，ZigBee技術的特點：功耗低，抗干擾能力強，使用簡單，組網靈活，使得ZigBee技術最適合工業(yè)現場應用。在接下來的講座中，將圍繞ZigBee的技術應用方案，展開詳細論述。