藍牙、紅外和一般的無線通信技術各自的特點和相互比較

2020-11-24 電子產品世界

目前使用較廣泛的近距無線通信技術是藍牙(Bluetooth),無線區域網802.11(Wi-Fi)和紅外數據傳輸(IrDA)。同時還有一些具有發展潛力的近距無線技術標準,它們分別是:Zigbee、超寬頻(Ultra WideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、無線1394和專用無線系統等。它們都有其立足的特點,或基於傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求;或著眼於功能的擴充性;或符合某些單一應用的特別要求;或建立競爭技術的差異化等。但是沒有一種技術可以完美到足以滿足所有的需求。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/353221.htm

藍牙技術
  
  bluetooth)技術是近幾年出現的,廣受業界關注的近距無線連接技術。它是一種無線數據與語音通信的開放性全球規範,它以低成本的短距離無線連接為基礎,可為固定的或移動的終端設備提供廉價的接入服務。

藍牙技術是一種無線數據與語音通信的開放性全球規範,其實質內容是為固定設備或行動裝置之間的通信環境建立通用的近距無線接口,將通信技術與計算機技術進一步結合起來,使各種設備在沒有電線或電纜相互連接的情況下,能在近距離範圍內實現相互通信或操作。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHz ISM頻段,提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離。

  藍牙技術誕生於1994年,Ericsson當時決定開發一種低功耗、低成本的無線接口,以建立手機及其附件間的通信。該技術還陸續獲得PC行業業界巨頭的支持。1998年,藍牙技術協議由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等5家公司達成一致。

  藍牙協議的標準版本為802.15.1,由藍牙小組(SIG)負責開發。802.15.1的最初標準基於藍牙1.1實現,後者已構建到現行很多藍牙設備中。新版802.15.1a基本等同於藍牙1.2標準,具備一定的QoS特性,並完整保持後向兼容性。

  但藍牙技術遭遇了最大的障礙是過於昂貴。突出表現在晶片大小和價格難以下調、抗幹擾能力不強、傳輸距離太短、信息安全問題等等。這就使得許多用戶不願意花大價錢來購買這種無線設備。因此,業內專家認為,藍牙的市場前景取決於藍牙價格和基於藍牙的應用是否能達到一定的規模。

Wi-Fi技術

Wi-Fi(Wireless Fidelity,無線高保真)也是一種無線通信協議,正式名稱是IEEE802.11b,與藍牙一樣,同屬於短距離無線通信技術。Wi-Fi速率最高可達11Mb/s。雖然在數據安全性方面比藍牙技術要差一些,但在電波的覆蓋範圍方面卻略勝一籌,可達100 m左右。

  Wi-Fi是乙太網的一種無線擴展,理論上只要用戶位於一個接入點四周的一定區域內,就能以最高約11Mb/s的速度接入Web。但實際上,如果有多個用戶同時通過一個點接入,帶寬被多個用戶分享,Wi-Fi的連接速度一般將只有幾百kb/s的信號不受牆壁阻隔,但在建築物內的有效傳輸距離小於戶外。
  
  WLAN未來最具潛力的應用將主要在SOHO、家庭無線網絡以及不便安裝電纜的建築物或場所。目前這一技術的用戶主要來自機場、酒店、商場等公共熱點場所。Wi-Fi技術可將Wi-Fi與基於XML或Java的Web服務融合起來,可以大幅度減少企業的成本。例如企業選擇在每一層樓或每一個部門配備802.11b的接入點,而不是採用電纜線把整幢建築物連接起來。這樣一來,可以節省大量鋪設電纜所需花費的資金。

  最初的IEEE802.11規範是在1997年提出的,稱為802.11b,主要目的是提供WLAN接入,也是目前WLAN的主要技術標準,它的工作頻率也是2.4GHz,與無繩電話、藍牙等許多不需頻率使用許可證的無線設備共享同一頻段。隨著Wi-Fi協議新版本如802.11a和802.11g 的先後推出,Wi-Fi的應用將越來越廣泛。速度更快的802.11g使用與802.11b相同的正交頻分多路復用調製技術。它工作在2.4GHz頻段,速率達54Mb/s。根據最近國際消費電子產品的發展趨勢判斷,802.11g將有可能被大多數無線網絡產品製造商選擇作為產品標準。

  微軟推出的桌面作業系統WindowsXP和嵌入式作業系統WindowsCE,都包含了對Wi-Fi的支持。其中,WindowsCE同時還包含對Wi-Fi 的競爭對手藍牙等其它無線通信技術的支持。由於投資802.11b的費用降低,許多廠商介入這一領域。Intel推出了集成WLAN技術的筆記本電腦晶片組,不用外接無線網卡,就可實現無線上網。

IrDA技術

  紅外線數據協會IrDA(Infrared Data Association)成立於1993年。起初,採用IrDA標準的無線設備僅能在1m範圍內以115.2 kb/s速率傳輸數據,很快發展到4Mb/s以及16Mb /s的速率。

  IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術,是第一個實現無線個人區域網(PAN)的技術。目前它的軟硬體技術都很成熟,在小型行動裝置,如PDA、手機上廣泛使用。事實上,當今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、印表機等產品都支持IrDA。

  IrDA的主要優點是無需申請頻率的使用權,因而紅外通信成本低廉。並且還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。此外,紅外線發射角度較小,傳輸上安全性高。

IrDA的不足在於它是一種視距傳輸,兩個相互通信的設備之間必須對準,中間不能被其它物體阻隔,因而該技術只能用於2臺(非多臺)設備之間的連接。而藍牙就沒有此限制,且不受牆壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數據傳輸率。

NFC技術

NFC(Near Field Communication,近距離無線傳輸)是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類似於RFID(非接觸式射頻識別)的短距離無線通信技術標準。和RFID不同,NFC採用了雙向的識別和連接。在20cm距離內工作於13.56MHz頻率範圍。

  NFC最初僅僅是遙控識別和網絡技術的合併,但現在已發展成無線連接技術。它能快速自動地建立無線網絡,為蜂窩設備、藍牙設備、Wi-Fi設備提供一個「虛擬連接」,使電子設備可以在短距離範圍進行通訊。NFC的短距離交互大大簡化了整個認證識別過程,使電子設備間互相訪問更直接、更安全和更清楚,不用再聽到各種電子雜音。

  NFC通過在單一設備上組合所有的身份識別應用和服務,幫助解決記憶多個密碼的麻煩,同時也保證了數據的安全保護。有了NFC,多個設備如數位相機、PDA、機頂盒、電腦、手機等之間的無線互連,彼此交換數據或服務都將有可能實現。

  此外NFC還可以將其它類型無線通訊(如Wi-Fi和藍牙)「加速」,實現更快和更遠距離的數據傳輸。每個電子設備都有自己的專用應用菜單,而 NFC可以創建快速安全的連接,而無需在眾多接口的菜單中進行選擇。與知名的藍牙等短距離無線通訊標準不同的是,NFC的作用距離進一步縮短且不像藍牙那樣需要有對應的加密設備。

  同樣,構建Wi-Fi家族無線網絡需要多臺具有無線網卡的電腦、印表機和其它設備。除此之外,還得有一定技術的專業人員才能勝任這一工作。而NFC被置入接入點之後,只要將其中兩個靠近就可以實現交流,比配置Wi-Fi連結容易得多。

NFC有三種應用類型:

  設備連接。除了無線區域網,NFC也可以簡化藍牙連接。比如,手提電腦用戶如果想在機場上網,他只需要走近一個Wi-Fi熱點即可實現。

  實時預定。比如,海報或展覽信息背後貼有特定晶片,利用含NFC協議的手機或PDA,便能取得詳細信息,或是立即聯機使用信用卡進行票卷購買。而且,這些晶片無需獨立的能源。

  移動商務。飛利浦Mifare技術支持了世界上幾個大型交通系統及在銀行業為客戶提供Visa卡等各種服務。索尼的FeliCa非接觸智慧卡技術產品在中國香港及深圳、新加坡、日本的市場佔有率非常高,主要應用在交通及金融機構。

  總而言之,這項新技術正在改寫無線網絡連接的遊戲規則,但NFC的目標並非是完全取代藍牙、Wi-Fi等其他無線技術,而是在不同的場合、不同的領域起到相互補充的作用。所以如今後來居上的NFC發展態勢相當迅速!

Zigbee技術

   ZigBee主要應用在短距離範圍之內並且數據傳輸速率不高的各種電子設備之間。ZigBee名字來源於蜂群使用的賴以生存和發展的通信方式,蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來分享新發現的食物源的位置、距離和方向等信息。

  ZigBee聯盟成立於2001年8月。2002年下半年,Invensys、Mitsubishi、Motorola以及Philips半導體公司四大巨頭共同宣布加盟ZigBee聯盟,以研發名為ZigBee的下一代無線通信標準。到目前為止,該聯盟大約已有27家成員企業。所有這些公司都參加了負責開發ZigBee物理和媒體控制層技術標準的IEEE 802.15.4工作組。

  ZigBee聯盟負責制定網絡層以上協議。目前,標準制訂工作已完成。ZigBee協議比藍牙、高速率個人區域網或802.11x無線區域網更簡單實用。

Zigbee可以說是藍牙的同族兄弟,它使用2.4 GHz波段,採用跳頻技術。與藍牙相比,ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s,當降低到28kb/s時,傳輸範圍可擴大到134m,並獲得更高的可靠性。另外,它可與254個節點聯網。可以比藍牙更好地支持遊戲、消費電子、儀器和家庭自動化應用。人們期望能在工業監控、傳感器網絡、家庭監控、安全系統和 玩具等領域拓展ZigBee的應用。
ZigBee技術特點主要包括以下幾個部分:

數據傳輸速率低。只有10kb/s~250kb/s,專注於低傳輸應用。

功耗低。在低耗電待機模式下,兩節普通5號乾電池可使用6個月以上。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優勢。

  成本低。因為ZigBee數據傳輸速率低,協議簡單,所以大大降低了成本; 積極投入ZigBee開發的Motorola以及Philips,均已在2003年正式推出晶片,飛利浦預估,應用於主機端的晶片成本和其它終端產品的成本比藍牙更具價格競爭力。
  
   網絡容量大。每個ZigBee網絡最多可支持255個設備,也就是說每個ZigBee設備可以與另外254臺設備相連接。

  有效範圍小。有效覆蓋範圍10~75m之間,具體依據實際發射功率的大小和各種不同的應用模式而定,基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環境。

  工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz(歐洲)及915MHz(美國),均為免執照頻段。

根據ZigBee聯盟目前的設想,ZigBee的目標市場主要有PC外設(滑鼠、鍵盤、遊戲操控杆)、消費類電子設備(TV、VCR、CD、 VCD、DVD等設備上的遙控裝置)、家庭內智能控制(照明、煤氣計量控制及報警等)、玩具(電子寵物)、醫護(監視器和傳感器)、工控(監視器、傳感器和自動控制設備)等非常廣闊的領域。

UWB技術

  超寬帶技術UWB(Ultra Wideband)是一種無線載波通信技術,它不採用正弦載波,而是利用納秒級的非正弦波窄脈衝傳輸數據,因此其所佔的頻譜範圍很寬。

  UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號,美國FCC對UWB 的規定為:在3.1~10.6GHz頻段中佔用500MHz以上的帶寬。由於UWB可以利用低功耗、低複雜度發射/接收機實現高速數據傳輸,在近年來得到了迅速發展。它在非常寬的頻譜範圍內採用低功率脈衝傳送數據而不會對常規窄帶無線通信系統造成大的幹擾,並可充分利用頻譜資源。基於UWB技術而構建的高速率數據收發機有著廣泛的用途。

  UWB技術具有系統複雜度低,發射信號功率譜密度低,對信道衰落不敏感,低截獲能力,定位精度高等優點,尤其適用於室內等密集多徑場所的高速無線接入,非常適於建立一個高效的無線區域網或無線個域網(WPAN)。

  UWB主要應用在小範圍、高解析度、能夠穿透牆壁、地面和身體的雷達和圖像系統中。除此之外,這種新技術適用於對速率要求非常高(大於100 Mb/s)的LANs或PANs。

  UWB最具特色的應用將是視頻消費娛樂方面的無線個人區域網(PANs)。現有的無線通信方式,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範圍內,支持高達110 Mb/s的數據傳輸率,不需要壓縮數據,可以快速、簡單、經濟地完成視頻數據處理。
  
  具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優點使得UWB較適合家庭無線消費市場的需求:UWB尤其適合近距離內高速傳送大量多媒體數據以及可以穿透障礙物的突出優點,讓很多商業公司將其看作是一種很有前途的無線通信技術,應用於諸如將視頻信號從機頂盒無線傳送到數位電視等家庭場合。當然,UWB未來的前途還要取決於各種無線方案的技術發展、成本、用戶使用習慣和市場成熟度等多方面的因素。

小結

無論你看到的或正在使用的通訊方式是什麼,雖然每一種無線技術將遇到它們自身的特殊任務,並且人們在各個地方使用不同的技術,但是它們將有可能配合工作。對於企業來說,繞過主要的無線通信運營商可以節約可觀的成本。從長遠來看,企業應密切關注各種無線通信技術的發展,選擇最適合自己需要的一種標準。

相關焦點

  • 紅外的簡介和特點
    紅外的特徵:紅外傳輸是一種點對點的傳輸方式,無線,不能離的太遠,要對準方向,且中間不能有障礙物也就是不能穿牆而過,幾乎無法控制信息傳輸的進度;IrDA已經是一套標準,IR收/發的組件也是標準化產品。  紅外特徵    紅外線通信技術適合於低成本、跨平臺、點對點高速數據連接,尤其是嵌入式系統.
  • 紅外遙控器通信原理_紅外遙控器協議_紅外通信對比無線通信的優勢
    在電腦技術發展早期,數據都是通過線纜傳輸的,線纜傳輸連線麻煩,需要特製接口,頗為不便。於是後來就有了紅外、藍牙、802.11等無線數據傳輸技術。在紅外通訊技術發展早期,存在好幾個紅外通訊標準,不同標準之間的紅外設備不能進行紅外通訊。
  • 智能家居通迅技術,有線技術和無線技術解析
    2 、智能家居無線技術 當前市面採用較多的無線技術基本有以下幾種:Zigbee技術、紅外技術(IrDA)、HomeRF、藍牙技術(Bluetooth)和Wif技術。 Zigbee技術 Zigbee技術是一種近距離、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術,其主要用於距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。作為一種無線通信技術,ZigBee具有低功耗、成本低、時延短、網絡容量大、可靠、安全的特點。其中較為代表性的為contiol4.
  • ZigBee通信技術特點和性能及其典型應用的詳細概述
    ZigBee技術被認為是最有可能像WiFi、藍牙一樣改變我們現在生活的通信技術之一.ZigBee是讓一些設備特別是傳感器接入網際網路的技術。 在家庭自動化控制和工業遙測遙控領域,對無線數據通信的需求越來越強烈,且這種無線數據傳輸必需是高可靠的,並能抵抗現場的各種電磁幹擾。
  • 無線雷射通信技術詳解
    無線雷射通信是指利用雷射束作為信道在空間(陸地或外太空)直接進行語音、數據、圖像信息雙向傳送的一種技術,又稱為「自由空間雷射通信「,「無纖雷射通信」或「無線雷射網絡」。無線雷射通信以雷射作為信息載體,不使用光纖等有線信道的傳輸介質,屬於新型應用技術,早期的研究應用主要是在軍用和航天上,隨著技術的發展,近年來逐漸應用於商用的地面通信,技術也在逐步完善。
  • 智能家居有線技術和無線技術優劣勢對比
    二、智能家居無線技術  當前市面採用較多的無線技術基本有以下幾種:Zigbee技術、紅外技術(IrDA)、HomeRF、藍牙技術(Bluetooth)和Wif技術。作為一種無線通信技術,ZigBee具有如下特點:  (1) 低功耗:由於ZigBee的傳輸速率低,發射功率僅為1mW,而且採用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee設備非常省電。據估算,ZigBee設備僅靠兩節5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間,這是其它無線設備望塵莫及的。
  • 常見的無線傳感器傳輸協議有哪些?
    RFID可被廣泛應用於安全防偽、工商業自動化、財產保護、物流業、車輛跟蹤、停車場和高速公路的不停車收費系統等。從行業上講,RFID將滲透到包括汽車、醫藥、食品、交通運輸、能源、軍工、動物管理以及人事管理等各個領域。紅外紅外技術也是無線通信技術的一種,可以進行無線數據的傳輸。
  • 無線通信原理
    相反,行動電話、尋呼、無線LAN以及 其它許多服務都在使用「移動」無線系統。在移動無線系統中,接收器可以位於發射器特定範圍內部的任何地方。這就允許接收器從一個位置移動到另一個位置,同時還繼續接受信號。無線通信原理——發展現狀  1,分類  無線通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是一種無線電波,它傳送的距離一般只有幾十千米。
  • 無線音頻技術講解(全)
    總結一下紅外線傳輸的特點吧,優點:具備良好的私密性、成本低、高速紅外線發展比較有前途;缺點:不適合共享、易幹擾、延遲、低速紅外線用於傳輸音頻是不夠的。    紅外線傳輸作為一種無線技術,其實很早就應用在音頻方面,但大都傳輸的音頻質量較差。不過,漫步者在2008年發布的Ramble紅外功放徹底打破了這一僵局。
  • 淺析無線被動紅外探測報警系統技術特點
    如何尋求一種降低農民成本的無線報警方式,成為報警製造商的課題。隨著信息科學技術的進步,催生出了很多能夠滿足用戶應用需要的新產品、新技術,比如已出現的3G通訊系統,在未來應該是一個不錯的應用方向。  在專業領域,有線報警系統還佔據了一定的規模。不過隨著技術的發展和探測器技術的不斷突破,無線報警系統在專業領域也將綻放光彩。
  • 2.4G無線連接和藍牙無線連接區別在哪?
    對於無線外設,相信各位小夥伴並不陌生,我們在選擇無線外設的時候,也經常會看到2.4G和藍牙這兩個不同的名詞,那他們的區別與各自的優劣勢又在哪呢?    藍牙and2.4GHz    藍牙和2.4G都屬於無線連接技術,藍牙本質上也是一種2.4GHz的無線技術,他們同樣使用著2.4G頻段,而藍牙的標準是從2.402-2.480G的頻段。
  • 2.4G與其他無線技術對比有何優勢
    ISM頻段是工業,科學和醫用頻段。一般來說世界各國均保留了一些無線頻段,以用於工業,科學研究,和微波醫療方面的應用。應用這些頻段無需許可證,只需要遵守一定的發射功率(一般低於1W),並且不要對其它頻段造成幹擾即可。   ●ISM頻段在各國的規定並不統一。而2.4GHz為各國共同的ISM頻段。
  • 幾種2.4G無線技術的區別
    如:無線通信覆蓋範圍大,幾乎不受地理環境限制;無線通信可以隨時架設,隨時增加鏈路,安裝、擴容方便;無線通信可以迅速(數十分鐘內)組建起通信鏈路,實現臨時、應急、抗災通信的目的;而有線通信則有地理的限制、較長的響應時間。無線通信在可靠性、可用性和抗毀性等方面超出了傳統的有線通信方式,尤其在一些特殊的地理環境下,更能體現其優越性。
  • 物聯網無線通信技術盤點 藍牙/WiFi/Zigbee誰能成主流?
    物聯網無線通信技術盤點 藍牙/WiFi/Zigbee誰能成主流? 佚名 發表於 2016-08-03 15:25:26   物聯網,萬物互聯。
  • 這幾種無線技術為家電智能保駕護航
    智能家電並不是單指某一個家電,而應是一個技術系統,隨著人類應用需求和家電智能化的不斷發展,其內容將會更加豐富,根據實際應用環境的不同智能家電的功能也會有所差異,但一般都應具備通信功能、消費電子產品的智能控制、交互式智能控制等功能。
  • 物聯網通信協議全解析
    (3)Bluetooth   藍牙技術是一種無線數據和語音通信開放的全球規範,它是基於低成本的近距離無線連接,為固定和行動裝置建立通信環境的一種特殊的近距離無線技術連接。   藍牙能在包括行動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。
  • 詳解無線通信原理和LoRa擴頻通信技術
    馬可尼把長波無線電信號從Cornwall(康沃爾,位於英國的西南部)跨過大西洋傳送到3200公裡之外的Newfoundland(加拿大的紐芬蘭島),至此人類進入了無線通信時代。100多年來,無線技術的發展為人類帶來了無線電、電視、行動電話和通信衛星。近20年,最讓人們深刻感受的是移動通信,手機幾乎成為人們的一個器官,用它便捷接入Internet。
  • 常見的七種無線定位技術總結
    常見的無線定位技術有以下七種: 紅外線定位、超聲波定位、藍牙定位、射頻識別定位、超寬帶定位、無線高保真定位和Zigbee(傳感器)定位。藍牙定位技術主要應用於短距離的無線傳輸,它主要利用信號中的 RSSI 值來計算距離長度。 優缺點:它最大的優點是設備小巧而且不受障礙物和非視距的影響,但是它容易受到噪聲的影響導致穩定性較差,而且價格昂貴。
  • NFC和藍牙有什麼區別
    NFC和藍牙有什麼區別NFC是幹嘛用的?NFC英文全稱Near Field Communication,中文含義為「近場通信」,又稱近距離無線通信,是一種短距離的高頻無線通信技術,允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據傳輸(在十釐米內)交換數據。就目前來說,NFC在手機中,主要廣泛用於行動支付、刷公交卡/公交卡充值/門禁等場景。
  • 真無線藍牙耳機什麼品牌比較好?高端藍牙耳機推薦!
    打開APP 真無線藍牙耳機什麼品牌比較好?高端藍牙耳機推薦! NANK南卡lite Pro也是數一數二的真無線藍牙耳機,搭載技術更複雜、成本更高的高通藍牙5.2晶片,配合全方位升級的陶瓷天線,加上雙主機設計,左右通訊信號強度提升800%,抗幹擾能裡提升300%、傳輸距離增加50%。