无线发射功率和通信距离之间的关系
无线发射功率和通信距离之间的关系
目前有多种无线网络标准，分别用在不同的场合。比如无线局域网络、蓝牙、ZigBee、Z-Wave等，这些基本使用2.4G这个ISM频段（工业、科学和医用）。还有在我国用于居民水表无线抄表的通信装置，以及大多数小型的无线数据传输通信终端，大多使用433M频率。国家规定这些免费使用频率的无线装置其发射功率分别作了限制规定。因此这些无线网络的典型传输距离基本在几十米以内，在室外开阔环境也只能到300米左右
在接收灵敏度一定的情况下，采用无线发射功率P和接收半径R之间关系是P=R2~R5，也就是P可能会远远大于R2。因此，即使在发射功率不受限制的情况下，要延长点对点之间的无线通信距离，将需要成指数地加大发射功率。显然，这一定会在许多不能增大功率的场合下受到限制。那么如何比较好地解决延长通信距离的问题呢？一个办法就是采取中继跳转的方式，来实现加倍延长通信距离。也就是以增加中继装置的代价，无需将发射功率提高4
倍以上，就可以实现加倍延长两点之间的通信距离。甚至可用采用中继多跳，来实现更长距离的通信。在通信装置的供电受到限制的情况下，如果中继装置的成本比较低廉，而且允许有一定的通信中继时延，这种办法不失为比较好的解决办法。这种解决办法不仅突破供电的限制而且实现长距离通信，而且由于从两端的终端到每一个中继装置，其发射功率的总和会远远小于不用中继的方式，其发射的电磁波对周围环境的影响可以减少许多倍。
无线传感网络是当前国内外比较尖端和热门的研究课题。它可以用在军事和其它多方面，在各种条件恶劣又复杂的区域里实现无人干涉的自动监测。无线传感网络中的每个节点一般不会考虑有市电供给，因此首先就要解决省电的问题。由于无线传感网络一般需要分布在一个特定的区域里，节点散布的状态必然要求采用中继多跳的办法，来实现在综合节能的限制条件下保证其网络的连通性。
我们在工业和民用远程抄表领域，通信的基本状况是间断的小数据量的传输，多数场合对时延没有很高的要求，因此较低的传输速率即可满足要求。如果能够在很低功耗的条件下做到长距离的传输，而在点与点之间的通信距离过长时可以采用中继跳转的办法来满足其连通，而且采用这种增加中继跳转装置后，其设备成本仍然比较低，那么这样的系统方案无疑符合经济性和实用性，并且其总体很低的电磁辐射对环境比较友好。
常用无线通信协议
常用无线通信协议 目前使用较广泛的近距无线通信技术有蓝牙(Bluetooth),无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外线数据传输(IrDA).此外，还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，分别是ZigBee,超宽频,短距通信,WiMedia,GPS,DECT,无线1394和专用无线系统等。 蓝牙(Bluetooth)技术 蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术。它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供廉价的接入服务。蓝牙技术的实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHzISM频段，提供1Mbps的传输速率和10m 的传输距离。 优势：⑴全性高。蓝牙设备在通信时，工作的频率是不停地同步变化的，也就是跳频通信。双方的信息很难被抓获，防止被破解或恶意插入欺骗信息。⑵于使用。蓝牙技术是一项即时技术，不要求固定的基础设施，且易于安装和设置。 不足：⑴通信速度不高。蓝牙设备的通信速度较慢，有很多的应用需求不能得到满足。⑵传输距离短。蓝牙规范最初为近距离通信而设计，所以他的通信距离比较短，一般不超过10m。 Wi-Fi(无线高保真)技术 无线宽带是Wi-Fi的俗称。所谓Wi-Fi就是IEEE 802.11b的别称，它是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。Wi-Fi速率最高可达11Mb/s，电波的覆盖范围可达200m左右。 优势：⑴覆盖广。其无线电波的覆盖范围广，穿透力强。可以方便地为整栋大楼提供无线的宽带互联网的接入。⑵速度高。Wi-Fi技术的传输速度非常快，通信速度可达300Mb/s，能满足用户接入互联网，浏览和下载各类信息的要求。 不足：安全性不好。由于Wi-Fi设备在通信中没有使用跳频等技术，虽然使用了加密协议，但还是存在被破解的隐患。 IrDA(红外线数据协会)技术 IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术。 IrDA 的主要优点是无需申请频率的使用权，因而红外通信成本低廉。并且还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点。此外，红外线发射角度较小，传输上安全性高。IrDA的不足在于它是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其它物体阻隔，因而该技术只能用于 2 台（非多台）设备之间的连接。 优势：⑴无需申请频率的使用权，因此红外线通信成本低廉。⑵移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用。⑶外线发射角度较小，传输上安全性高。 不足：IrDA是一种视距传输，两个相互通信的设备之间必须对准，中间不能被其它物体阻隔，因而只用于两台设备之间连接。ZigBee(紫蜂)技术 ZigBee使用2.4 GHz 波段，采用跳频技术。它的基本速率是250kb/s，当降低到28kb/s 时，传输范围可扩大到134m，并获得更高的可靠性。另外，它可与254个节点联网。 优势：⑴功耗低。在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上。⑵成本低。因ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以成本很低。⑶网络容量大。每个ZigBee网络最多可支持255个设备。⑷作频段灵活。使用的频段分别为2.4GHz、868MHz(欧)及915MHz(美)，均为免执照频段。 不足：⑴数据传输速率低。只有10kb/s~250kb/s，专注于低传输应用。⑵有效范围小。有效覆盖范围为10~75m之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。 UWB(超宽带)技术 UWB（Ultra Wideband）是一种无线载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB 有可能在10 m 范围内，支持高达110 Mb/s的数据传输率，不需要压缩数据，可以快速、简单、经济地完成视频数据处理。 特点：⑴系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，载货能力低。⑵定位精度高，相容性好，速度高。⑶成本低，功耗低，可穿透障碍物。近距离无线传输 NFC(近距离无线传输)技术 NFC采用了双向的识别和连接。在20cm 距离内工作于13.56MHz 频率范围。NFC现已发展成无线连接技术。它能快速自动地建立无线网络，为蜂窝设备、蓝牙设备、Wi-Fi 设备提供一个“虚拟连接”，使电子设备可以在短距离范围进行通讯。 特点：NFC的短距离交互大大简化了整个认证识别过程，使电子设备间互相访问更直接、更安全和更清楚，不用再听到各种电子杂音。NFC 通过在单一设备上组合所有的身份识别应用和服务，帮助解决记忆多个密码的麻烦，同时也保证了数据的安全保护。此外NFC 还可以将其它类型无线通讯(如Wi-Fi 和蓝牙)“加速”，实现更快和更远距离的数据传输。
短距离无线通信技术
短距离无线通信技术 1.1短距离无线通信 以信号有效接发/传输距离为标志区分各种无线技术，由于技术不断融合和发展，具体 技术的应用围也会动态变化。 WWAN 无线广域网 WMAN 无线城域网 WLAN 无线局域网 WPAN 无线个域网 无线基站（信源） 发送/接收 蜂窝通讯技术 2G/3G/4G GPRS EDGE LTE …… WiMax Wibro（国） 802.16 WIFI WAPI 802.11 Bluetooth UWB Zigbee …… RFID NFC IrDA 中、长距离无线通信，卫星通信和长波、 短波则能实现超长距离无线通信 短距离无线通信，NFC则被视为非接触超 短距离无线通信 WIFI IrDA Zigbee Bluetooth UWB NFC RFID 通信模式点对点网状单点对多点点对点 通信距离0~100m 0~1m 10m~75m 0~10m 0~10m 0~20cm 0~50m 传输速度54Mbps 1Mbps 10K~250Kbps 1Mbps 53.3~480M 424Kbps 安全性低低中高高极高高 频段 2.4GHz 2.4GHz 868MHZ欧洲 915MHz美国 2.4GHz 3.1~10.6G 13.56MHz 多频段 国际标准802.11b 802.11g 无802.15.4 802.15.1x 无ECMA340 ECMA352 成本高低极低低高低低 1.1.1WLAN WIFI是WLAN的主流技术标准，应用中常把WIFI与WLAN等价，其实这并不严谨，例如，中国对WLAN强制执行自有知识产权的WAPI标准。 WLAN应用的标准协议是802.11，这是一个庞大的协议家族。 802.11是WLAN原始标准，WIFI应用802.11b标准，可向11g、11n升级。有兴趣的可
无线通信距离计算
无线通信距离计算 The manuscript was revised on the evening of 2021
无线传输距离计算 Pr(dBm) = Pt(dBm) - Ct(dB) + Gt(dB) - FL(dB) + Gr(dB) - Cr(dB) Pr：接受端灵敏度 Pt: 发送端功率 Cr: 接收端接头和电缆损耗 Ct: 发送端接头和电缆损耗 Gr: 接受端天线增益 Gt: 发送端天线增益 FL: 自由空间损耗 FL(dB)=20 lg R (km) +20 lg f (GHz) + R是两点之间的距离 f是频率= 自由空间通信距离方程 自由空间通信距离方程 设发射功率为PT，发射天线增益为GT，工作频率为f . 接收功率为PR，接收天线增益为GR，收、发天线间距离为R，那么电波在无环境干扰时，传播途中的电波损耗 L0 有以下表达式： L0 (dB) = 10 Lg（ PT / PR ） = + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)
[举例] 设：PT = 10 W = 40dBmw ；GR = GT = 7 (dBi) ； f = 1910MHz 问：R = 500 m 时， PR = 解答： (1) L0 (dB) 的计算 L0 (dB) = + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg ( km ) - GR (dB) - GT (dB)= + 65.62 - 6 - 7 - 7 = (dB)) （2） PR 的计算 PR = PT / ( 10 ) = 10 ( W ) / ( 10 ) = 1 ( μW ) / ( 10 ) = 1 ( μW ) / = ( μW ) = 156 ( mμW ) # 顺便指出，电波在穿透一层砖墙时，大约损失 (10~15) dB 无线传输距离估算 传输距离估算? 无线网络系统的传输距离或覆盖范围受多种因素的影响，除了信号源的发射功率、天线的增益、接?收设备的灵敏度、频率、自由空间衰减、噪声干扰外，还有现场环境的影响，例如建筑物、树木和墙壁的遮挡，人体、气候等对电磁波的衰减，纯粹自由空间的传输环境在实际应用中是不存在的。 由于无线网络系统是一个实际应用的工程，必须在实施前进行设计和预算，必须事前对无线网络系统的传输距离或覆盖范围进行估算，进而对系统部署规模有一个估计，下面的表格就是对一个“基站”的覆盖能力进行估算的办法。 第一步：计算无线通信系统上下行总增益。 第二步：计算最大视距传输距离。计算公式为： 最大视距传输距离(m)＝10(系统总增益－40）/30 第三步：估算现场实际覆盖距离。 例如：
各种近距离无线传输对比
蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、UWB性 能对比 蓝牙: 蓝牙就是一种支持设备短距离通信(一般就是10m之内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准就是IEEE802、15,工作在2、4GHz 频带,带宽为1Mb/s。 “蓝牙”(Bluetooth)原就是一位在10世纪统一丹麦的国王,她将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用她的名字来命名这种新的技术标准,含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频(FH,Frequency Hopping)与时分多址(TDMA,Time DivesionMuli—access)等先进技术,在近距离内最廉价地将几台数字化设备(各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统,如数字照相机、数字摄像机等,甚至各种家用电器、自动化设备)呈网状链接起来。蓝牙技术将就是网络中各种外围设备接口的统一桥梁,它消除了设备之间的连线,取而代之以无线连接。 蓝牙就是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来,省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器,配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通,传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离,而现在有了蓝牙技术,这样的麻烦也可以免除了 蓝牙技术的系统结构分为三大部分:底层硬件模块、中间协议层与高层应用。底层硬件部分包括无线跳频(RF)、基带(BB)与链路管理(LM)。无线跳频层通过2、4GHz无需授权的ISM频段的微波,实现数据位流的过滤与传输,本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据与信息帧的传输。链路管理负责连接、建立与拆除链路并进行安全控制。 蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点,可以进行异步数据通信,可以支持多达3个同时进行的同步话音信道,还可以使用一个信道同时传送异步数据与同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57、6kb/秒的不对称连接,也可以支持43、2kb/秒的对称连接。 中间协议层包括逻辑链路控制与适应协议、服务发现协议、串口仿真协议与电话通信协议。逻辑链路控制与适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量与复用协议的功能,该层协议就是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音与数据的呼叫控制指令。 主机控制接口层(HCI)就是蓝牙协议中软硬件之间的接口,它提供了一个调用基带、链路管理、状态与控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时,HCI以上的协议软件实体在主机上运行,而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成,二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。 在蓝牙协议栈的最上部就是各种高层应用框架。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访
基于LoRa远距离无线通讯技术的传感网络概述
基于LoRa远距离无线通讯技术的传感网络概述 一、背景概述： 2013年8月，Semtech向业界发布了一种新型的，基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术（简称LoRa）的芯片。其接受灵敏度达到了惊人的-148dbm，与业界其他先进水平的sub-GHz芯片相比，最高的接收灵敏度改善了20db以上，其功耗极低。 LoRa作为低功耗广域网（LPWAN）的一种长距离通信技术，近些年受到越来越多的关注。随着物联网从近距离到远距离的发展，必将会产生一些新的行业应用和商务模式。Cisco、IBM、Semtech、Microchip等正在积极推广LoRa技术。 二、技术特点： LoRa的优势在于技术方面的长距离能力。LoRa技术在高性能、远距离、低功耗，支持大规模组网，测距和定位等方面突出的特点，这使得该方案（终端+网关）成为物联网大规模推广应用的一种理想的技术选择。 LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种，是物理层或无线调制用于建立长距离通信链路。许多传统的无线系统使用频移键控（FSK）调制作为物理层，因为它是一种实现低功耗的非常有效的调制。LoRa是基于线性调频扩频调制，它保持了像FSK调制相同的低功耗特性，但明显地增加了通信距离。 LoRa技术本身拥有超高的接收灵敏度（RSSI）和超强信噪比（SNR）。此外使用跳频技术，通过伪随机码序列进行频移键控，使载波频率不断跳变而扩展频谱，防止定频干扰。 特点优势 灵敏度-148dBm 远距离 通讯距离>15km 最小的基础设施成本 易于建设和部署使用网关/集中器扩展系统容量 电池寿命>5年 延长电池寿命接收电流10mA，休眠电流<200nA 免牌照的频段 低成本 节点/终端成本低
关于无线信号传输距离和衰减问题
北京万蓝拓通信技术有限公司宣 关于无线信号传输距离和衰减问题什么是无线CPE?CPE 的英文全称为：Customer Premise Equipment！无线CPE 就是一种接收wifi 信号的无线终端接入设备，可取代无线网卡、无线AP 和无线网桥！可以接收无线路由器，无线AP 和无线打印服务器的无线信号！是一款新型的无线终端接入设备！大量应用于医院，单位，工厂，小区等无线网络接入，节省铺设有线网络的费用！搭配14DBI的原装平板定向天线！按照理想的状况来说户外直线传输距离达到2000 米是没问题的！理想的情况所指的是无干扰无障碍的情况下，而在我们生活的城市这种情况基本上是不可能存在的，在一般的生活小区，医院和单位的较为稳定接收距离是50米左右！如果接收的距离内有墙体阻隔，按照每堵墙衰减3DBI 来算(具体衰减值跟墙的参数有很大区别) 此款无线USB CPE 还搭配USB延长线，如果要接受户外的无线信号，CPE 天线最好是外置于户外，这样搭配的3 米USB 延长线是不可缺少的了！"穿墙能力"与设备使用的频段有直接的关系。 微波的最大特点就是近乎直线传播，绕射能力非常弱，因此身处在障碍物后面的无线接收设备会被障碍物给阻挡。所以对于直线传播的无线微波信号来说，只能是"穿透"障碍物以到达障碍物后面的无线设备了。"穿透"了障碍物的无线
信号将逐渐变成较弱的信号，至于这个信号还有多强，这就是穿透能力或直接说是"穿墙能力"了。对于用户来说，都希望无线信号能至少穿透屋内的墙壁和地板。墙壁的材质有多种，有木质墙、玻璃墙、砖墙、混凝土墙等；地板一般是钢筋混凝土。每穿透一道隔离墙，无线的接受信号或多或少都有衰减，上面的建筑结构依次从低到高的衰减。一旦选用了发射功率过低、接收灵敏度不够、天线增益不够的无线设备，无线信号会衰减得很利害，传输速率急速下降，甚至会容易出现无线的盲点。无线设备的发射功率、接收灵敏度(这是双向的)、天线增益、有效传输距离都直接与隔断穿透能力和连接是否稳定以及最终实际传输速率有关，是能否实现稳定速度无缝连接十分关键的指标。 无线设备的穿透隔墙的能力，通常情况下取决于以下技术指标：(1)IEEE 802.11 规定的无线局域网设备的最大发射功率是20dBm(100 毫瓦)，一般较好的产品要达到17dBm。(2)接收灵敏度目前最优的是-105dB。经过一层木板，接收信号将衰减4dB；经过一堵砖墙，接收信号将衰减8~15 dB；经过钢筋混凝土墙，则至少衰减15~30 dB。发射灵敏度高达105dB 的无线设备具有强大的墙壁穿透性；能够连续穿透三面厚度达1.2 米总间隔30 米的钢筋混凝土墙壁而不需要任何中继设备。(3)天线增益最好是27 dBi。一般的无线局域网设备的天线增益为2dBi，按照经验，
无线传输距离和发射功率以及频率的关系
无线传输距离和发射功率以及频率的关系 功率灵敏度（dBm dBmV dBuV） dBm=10log(Pout/1mW)，其中Pout是以mW为单位的功率值 dBmV=20log(Vout /1mV)，其中Vout是以mV为单位的电压值 dBuV=20log(Vout /1uV)，其中Vout是以uV为单位的电压值 换算关系： Pout＝Vout×Vout/R dBmV=10log(R/0.001)+dBm，R为负载阻抗 dBuV=60+dBmV 应用举例 无线通信距离的计算 这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法：所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。 通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。 [Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz) 式中Lfs为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以MHz计算。 由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，［Lfs］将分别增加6dB. 下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗 Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz) Los 是传播损耗，单位为dB，d是距离，单位是Km，f是工作频率，单位是MHz 下面举例说明一个工作频率为433.92MHz，发射功率为＋10dBm(10mW)，接收灵敏度为-105dBm的系统在自由空间的传播距离：
1. 由发射功率+10dBm，接收灵敏度为-105dBm Los = 115dB（10dBm-Los=-105dBm =>Los=115dB） 2. 由Los、f 计算得出d =30公里 （Solve[ 115==32.44+20Log10[x]+20Log10[433.92],x] {{x 30.945}}） 这是理想状况下的传输距离，实际的应用中是会低于该值，这是因为无线通信要受到各种外界因素的影响，如大气、阻挡物、多径等造成的损耗，将上述损耗的参考值计入上式中，即可计算出近似通信距离。 假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB，可以计算得出通信距离为： d =1.7公里 （Solve[90==32.44+20Log10[x]+20Log10[433.92],x] {{x 1.74016}}） 结论: 无线传输损耗每增加6dB, 传送距离减小一倍 无线传输距离测算 很多时候，需要预估自己的无线究竟能传输多远距离，来粗略评估产品是否能够达到实用的水平。下面大致给出无线在自由空间传播距离的计算公式。自由空间指天线周围附近为无限大真空环境，是理想的环境。无线电波在传播中，能量不会被其他物体吸收、反射、衍射。自由空间中无线通信距离与发射功率，接收灵敏度，工作频率有关。 自由空间无线电波传播的损耗为： Loss=32.44+20lgd+20lgf Loss—传播损耗，单位dB;d—距离，单位km;f—工作频率，单位MHz。 例如：工作频率在2.4GHz，发射功率为0dBm（1mw），接收灵敏度为-70dBm的蓝牙系统在自由空间的传播距离：
关于无线信号传输距离和衰减问题
关于无线信号传输距离和衰减问题 什么是无线CPE?CPE的英文全称为：Customer Premise Equipment！ 无线CPE就是一种接收wifi信号的无线终端接入设备，可取代无线网卡、无线AP和无线网桥！可以接收无线路由器，无线AP和无线打印服务器的无线信号！是一款新型的无线终端接入设备！大量应用于医院，单位，工厂，小区等无线网络接入，节省铺设有线网络的费用！ 搭配14DBI的原装平板定向天线！按照理想的状况来说户外直线传输距离达到2000米是没问题的！理想的情况所指的是无干扰无障碍的情况下，而在我们生活的城市这种情况基本上是不可能存在的，在一般的生活小区，医院和单位的较为稳定接收距离是500米左右！如果接收的距离内有墙体阻隔，按照每堵墙衰减3DBI来算(具体衰减值跟墙的参数有很大区别) 此款无线USB CPE还搭配3米的USB延长线，如果要接受户外的无线信号，CPE天线最好是外置于户外，这样搭配的3米USB延长线是不可缺少的了！ "穿墙能力"与设备使用的频段有直接的关系。微波的最大特点就是近乎直线传播，绕射能力非常弱，因此身处在障碍物后面的无线接收设备会被障碍物给阻挡。所以对于直线传播的无线微波信号来说，只能是"穿透"障碍物以到达障碍物后面的无线设备了。"穿透"了障碍物的无线信号将逐渐变成较弱的信号，至于这个信号还有多强，这就是穿透能力或直接说是"穿墙能力"了。对于用户来说，都希望无线信号能至少穿透屋内的墙壁和地板。墙壁的材质有多种，有木质墙、玻璃墙、砖墙、混凝土墙等；地板一般是钢筋混凝土。每穿透一道隔离墙，无线的接受信号或多或少都有衰减，上面的建筑结构依次从低到高的衰减。一旦选用了发射功率过低、接收灵敏度不够、天线增益不够的无线设备，无线信号会衰减得很利害，传输速率急速下降，甚至会容易出现无线的盲点。 无线设备的发射功率、接收灵敏度(这是双向的)、天线增益、有效传输距离都直接与隔断穿透能力和连接是否稳定以及最终实际传输速率有关，是能否实现稳定速度无缝连接十分关键的指标。无线设备的穿透隔墙的能力，通常情况下取决于以下技术指标：(1)IEEE 802.11规定的无线局域网设备的最大发射功率是20dBm(100毫瓦)，一般较好的产品要达到17dBm。(2)接收灵敏度目前最优的是-105dB。经过一层木板，接收信号将衰减4dB；经过一堵砖墙，接收信号将衰减8~15 dB；经过钢筋混凝土墙，则至少衰减15~30 dB。发射灵
短距离无线通信技术 论文
广州大学 无线网络与移动计算课程作业 学院：计算机科学与教育软件学院 班别：软件工程125班 姓名：陈炜坤 学号：1206100099
短距离无线通信技术综述 摘要：随着通信技术和网络的飞速发展，无线通信技术开始在人们的生活中扮演着越来越重要的角色,其中作为无线通信技术的重要分支——短距离无线通信技术由于在技术，成本以及实用性上的巨大优势，越来越受到人们的重视。本文主要介绍短距离无线通信领域中的几种关键技术,包括蓝牙，802.11（Wi-Fi），紫蜂技术和ＵＷＢ技术，并简要介绍了它们的发展状况和应用领域。 关键字：短距离无线通信，蓝牙，Wi-Fi，红外数据传输，紫蜂技术，超宽带技术 一 .引言 随着Internet，多媒体和无线通信技术的飞速发展，无线通信技术具有巨大的发展潜能和商业价值。作为无线通信技术的重要分支,短距离无线通信技术更是凭借自己独有的特性受到人们的关注。 短距离无线通信包含如下特征：首先，它的通信距离很短，一般在百米范围之内，只适合小区域使用。由于距离较短，传输过程中遇到障碍物的几率较小，所以可以用较小的发射功率发射信号，功耗低；其次，对等通信是短距离无线通信的重要特性，它不需要中转设备，可以在发送端和接受端直接进行数据的传输，方便快捷；最后，成本低廉，节省了布线资源。 二 .短距离无线通信技术的分类和应用 简单的说，一个典型的短距离无线通信系统主要由两部分组成，即无线发射机和无线接收机。目前应用广泛的无线通信技术包括蓝牙(Bluetooth),802.11(Wi-Fi),红外数据传输(IrDA),紫蜂(Zigbee)超宽带技术(UWB)等。 1. 蓝牙(bluetooth) 蓝牙是由爱立信公司于1994年首先提出的一种工作在2.4GHz频段的短距离无线通信技术规范，它的有效范围在10m以内。在此范围内，运用蓝牙技术可以实现多台设备的无线互联并以1Mb/s的速度进行信息传输。它主要分为主设备和从设备，其中主设备是在组网连接中主动发送连接请求的设备，而从设备是被连接的设备，几个蓝牙设备连接成一个微微网，微微网是蓝牙最基本的网络形式，多个微微网在时间和空间的复用组成了更加复杂的网络拓扑结构，成为散射网[1]。 蓝牙具有低成本高速率的特点,目前主要应用在数据输入,外围设备连接以及无线局域网中,在日常生活中,蓝牙产品涵盖PC,移动电话,汽车电子,家用电器和工业设备等领域,应用十分广泛。
各种近距离无线传输对比
各种近距离无线传输对比
蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、Wi—Fi、WiMAX、无线USB、UWB 性能对比 蓝牙： 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在 2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。 “蓝牙”（Bluetooth）原是一位在10世纪统一丹麦的国王，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频（FH，Frequency Hopping）和时分多址（TDMA，Time DivesionMuli—access）等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备（各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统，如数字照相机、数字摄像机等，甚至
蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。 中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。 主机控制接口层（HCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、
(完整版)短距离无线通信试题.docx
1. 支持 Zigbee 短距离无线通信技术的是（B） A .IrDA B. Zigbee 联盟 C. IEEE802.11b D.IEEE802.11a 2.下面哪个不是 Zigbee 技术的优点（ B ） A . 近距离 B .高功耗 C .低复杂度 D . 低数据速率 3 作为ZigBee技术的物理层和媒体接入层的标准协议是（ A ）。 A IEEE 802.15.4 协议 B IEEE802.11b C IEEE802.11a D IEEE802.12 4.ZigBee 中每个协调点最多可连接（）个节点，一个 ZigBee 网络最多可容纳（）个节点（D ）。 A 255 65533 B 258 65534 C 258 65535D255 65535 5. ZigBee 网络中传输的数据可分为哪几类（D） A周期性的，间歇性的、固定的数据 B周期性的，间歇性的 C周期性的，发复兴的、反应时间低的数据 D周期性，间歇性，反复性的、反应时间低的数据 6.下列哪项不是FFD 通常有的工作状态（D） A. 主协调器 B.协调器 C.终端设备 D. 从设备 7.下列哪项不是WPAN 的特点（ B） A 有限的功率和灵活的吞吐量 B 可靠性监测 C 网络结构简单 D 成本低廉 8.下列哪项不属于ZigBee 技术的体系结构（ A ） A 应用层 B. 网络 /安全层 C.媒体接入控制层 9 下列哪项不是低速无线个域网的功能（ D ） A 帧结构 B 鲁棒性 C 数据传输模式 10.Confirm 的意思是（ D）D. 物理层D 可靠性 A 请求原语 B 指示原语 C 响应原语 D 确认原语 11 下面哪项不是FFD 的工作状态（ D ） A 作为一个主协调器 B 、作为一个协调器C、作为一个终端设备D、作为一个服务器 12 下列哪项不是PAN 网络结构中的帧结构（C） A 信标帧B、数据帧C、链路帧D、确认帧 13.下列哪项不属于密钥提供的安全服务（B） A 接入控制 B 、输出控制C、数据加密D、有序刷新 14.下列哪项不是ZigBee 工作频率范围（ A ） A 、 512~1024B、 868~868.6C、 902~928 D 、2400~2483.5 15 通常 ZigBee 的发射功率范围为（C） A 、 0~15dBm B、 10~20dBm C、 0~10dBm D 、 15~20dBm 16.ZigBee ，这个名字来源于 _______使用的赖以生存和发展的通信方式。（ B） A .狼群 B.蜂群 C.鱼群 D .鸟群 17.ZigBee 具体如下技术特点：低功耗，低成本,_______，网络容量大，可靠，安全。（A） A .时延短 B.时延长 C.时延不长不短 D.没有时延 18.ZigBee 适应的应用场合___________ 。（D） A .个人健康监护C.家庭自动化B.玩具和游戏D .上述全部 19.下面哪些是ZigBee 产品？(D) A .菲利普楼宇无线照明控制 B .韩国Pantech&Curitel手机 C.日立的压力检测传感器 D.上述都是
无线通信距离计算修订稿
无线通信距离计算 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】
无线传输距离计算 Pr(dBm) = Pt(dBm) - Ct(dB) + Gt(dB) - FL(dB) + Gr(dB) - Cr(dB) Pr：接受 端灵敏度Pt: 发送端功率Cr: 接收端接头和电缆损耗Ct: 发送端接头和电缆损耗Gr: 接受端天线增益Gt: 发送端天线增益FL: 自由空间损耗FL(dB)=20 lg R (km) +20 lg f (GHz) + 92.44R是两点之间的距离f是频率=2.4 自由空间通信距离方程 自由空间通信距离方程 设发射功率为PT，发射天线增益为GT，工作频率为f . 接收功率为PR，接收天线 增益为GR，收、发天线间距离为R，那么电波在无环境干扰时，传播途中的电波损 耗 L0 有以下表达式： L0 (dB) = 10 Lg（ PT / PR ） = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB) [举例] 设：PT = 10 W = 40dBmw ；GR = GT = 7 (dBi) ； f = 1910MHz 问：R = 500 m 时， PR =
解答： (1) L0 (dB) 的计算 L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910( MHz ) + 20 Lg 0.5 ( km ) - GR (dB) - GT (dB)= 32.45 + 65.62 - 6 - 7 - 7 = 78.07 (dB)) （2） PR 的计算 PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( μW ) / ( 10 0.807 ) = 1 ( μW ) / 6.412 = 0.156 ( μW ) = 156 ( mμW ) # 顺便指出， 1.9GHz电波在穿透一层砖墙时，大约损失 (10~15) dB 无线传输距离估算 传输距离估算无线网络系统的传输距离或覆盖范围受多种因素的影响，除了信号源的发射功率、天线的增益、接收设备的灵敏度、频率、自由空间衰减、噪声干扰外，还有现场环境的影响，例如建筑物、树木和墙壁的遮挡，人体、气候等对电磁波的衰减，纯粹自由空间的传输环境在实际应用中是不存在的。由于无线网络系统是一个实际应用的工程，必须在实施前进行设计和预算，必须事前对无线网络系统的传输距离或覆盖范围进行估算，进而对系统部署规模有一个估计，下面的表格就是对一个“基站”的覆盖能力进行估算的办法。第一步：计算无线通信系统上下行总增益。第二步：计算最大视距传输距离。计算公式为：最大视距传输距离(m)＝10(系统总增益－40）/30第三步：估算现场实际覆盖距离。例如：传输距离估算 总增益(dBm)最大距离(m)实际距离(m)91 50 43100 100 80109 200 149121 500 342125 700 463130 1000 639139 2000 1194148 4000 2233153 6000 3220160 10000 5106169 20000 9548181 50000 21838通过上述三个步骤可以对每个基
短距离无线通信总结
1 FFD通常有的工作状态。A.主协调器 B.协调器 C.终端设备 2 Zigbee技术的优点。近距离低复杂度低数据速率 3作为ZigBee技术的物理层和媒体接入层的标准协议是802.15.4 4 Zigbee每个协调点最多可连接255个节点。Zigbee网络最多可容纳65535个节点。 5 ZigBee网络中传输的数据可分为哪几类周期性，间歇性，反复性的、反应时间低的数据6支持Zigbee短距离无线通信技术的是Zigbee联盟 7 WPAN的特点。A有限的功率和灵活的吞吐量C网络结构简单D成本低廉 8 Zigbee体系结构。 物理层（PHY） 物理层定义了物理无线信道和MAC 子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。-物理层数据服务从无线物理信道上收发数据。-物理管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。 物理层功能 1)ZigBee 的激活；2)当前信道的能量检测；3)接收链路服务质量信息；4)ZigBee 信道接入方式；5)信道频率选择；6)数据传输和接收。 MAC 层 MAC 层负责处理所有的物理无线信道访问，并产生网络信号、同步信号；支持PAN 连接和分离，提供两个对等MAC 实体之间可靠的链路。_MAC 层数据服务：保证MAC 协议数据单元在物理层数据服务中正确收发。MAC 层管理服务：维护一个存储MAC 子层协议状态相关信息的数据库。 MAC 层功能 1）网络协调器产生信标；2）与信标同步；3）支持PAN(个域网)链路的建立和断开；4）
为设备的安全性提供支持；5）信道接入方式采用免冲突载波检测多址接入(CSMA-CA)机制；6）处理和维护保护时隙(GTS)机制；7）在两个对等的MAC 实体之间提供一个可靠的通信链路。 网络层（NWK） ZigBee 协议栈的核心部分在网络层。网络层主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查找及传送数据等功能，支持Cluster-Tree 等多种路由算法，支持星形（Star）、树形（Cluster-Tree）、网格（Mesh）等多种拓扑结构。 网络层功能： 1)网络发现；2)网络形成；3)允许设备连接；4)路由器初始化；5)设备同网络连接；6)直 接将设备同网络连接；7)断开网络连接；8)重新复位设备；9)接收机同步；10)信息库维护。 安全层（SSP）(Security Service Provider) 安全层是Zigbee独立开发出来进行信息安全验证的功能模块，在OSI和TCP/IP模型中都没有体现。它主要负责实现信息交换的密钥管理、密钥存取等功能。 应用程序接口（API） ZigBee 应用层框架包括应用支持层(APS)、ZigBee 设备对象(ZDO)和制造商所定义的应用对象。应用支持层的功能包括：维持绑定表、在绑定的设备之间传送消息。所谓绑定就是基于两台设备的服务和需求将它们匹配地连接起来。 ZigBee 设备对象的功能包括：定义设备在网络中的角色(如ZigBee 协调器和终端设备)，发起和响应绑定请求，在网络设备之间建立安全机制。ZigBee 设备对象还负责发现网络中的设备，并且决定向他们提供何种应用服务。ZigBee 应用层除了提供一些必要函数以及为网络层提供合适的服务接口外，一个重要的功能是应用者可在这层定义自己的应用对象。
几种短距离无线通信技术对比
几种短距离无线通信技术对 比 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
短距离无线通信技术比较 近年来，各种无线通信技术迅猛发展，极大的提供了人们的工作效率和生活质量。然而，在日常生活中，我们仍然被各种电缆所束缚，能否在近距离范围内实现各种设备之间的无线通信？ 纵观目前发展较成熟的几大无线通信技术主要有ZigBee;蓝牙(Bluetooth)，红外(IrDA)和无线局域网802.11(Wi-Fi)。 同时还有一些具有发展潜力的近距离无线技术标准，它们分别是：超宽频(UltraWideBand)、短距离通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线139和专用无线系统等。它们都有各自立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求; 或着眼于距离的扩充性;或符合某些单一应用的特殊要求;或建立竞争技术的差异优化等。但没有一种技术完美到可以满足所有的要求。 蓝牙技术 蓝牙技术诞生于1994年，Ericsson当时决定开发一种低功耗、低成本的无线接口，以建立手机及其附件间的通信。能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHz ISM频段，提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。该技术还陆续获得PC行业业界巨头的支持。 1998年，蓝牙技术协议由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等五家公司达成一致。蓝牙协议的标准版本为802.15.1，由蓝牙小组(SIG)负责开发。802.15.1的最初标准基于1.1实现，后者以构建到现行很多蓝牙设备中。新版802.15.1a基于等同于蓝牙1.2标准，具备一定的Qos特性，并完整保持后项兼容性。 但蓝牙技术遭遇最大的障碍在于传输范围受限，一般有效的范围在10米左右，抗干扰能力不强、信息安全问题等问题也是制约其进一步发展和大规模应用的主要因素。因此业内专家认为蓝牙的市场前景取决于蓝牙能否有效地解决上述制约难题。 IrDA技术 IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术。目前它的软硬件技术都很成熟，在小型移动设备，如：PDA、手机上广泛使用。起初，采用IrDA标准的无线设备仅能在1m范围内以115.2kb/s速率传输数据，很快发展到4Mb/s以及16Mb/s的速率。
常用短距离无线通信优缺点的纵横比较
常用短距离无线通信优缺点的纵横比较 目前使用较广泛的近距无线通信技术是蓝牙(Bluetooth)，无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外数据传输(IrDA)。同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，它们分别是：ZigBee、超宽频(Ultra WideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等。它们都有其立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求；或着眼于功能的扩充性；或符合某些单一应用的特别要求；或建立竞争技术的差异化等。但是没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求。 蓝牙技术 (bluetooth)技术是近几年出现的，广受业界关注的近距无线连接技术。它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供廉价的接入服务。蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHzISM频段，提供1Mbps 的传输速率和10m的传输距离。蓝牙技术诞生于1994年，Ericsson当时决定开发一种低功耗、低成本的无线接口，以建立手机及其附件间的通信。该技术还陆续获得PC行业业界巨头的支持。1998年，蓝牙技术协议由 Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等5家公司达成一致。蓝牙协议的标准版本为802.15.1，由蓝牙小组（SIG）负责开发。802.15.1的最初标准基于蓝牙1.1实现，后者已构建到现行很多蓝牙设备中。新版802.15.1a基本等同于蓝牙1.2标准，具备一定的 QoS特性，并完整保持后向兼容性。蓝牙行业是个突飞猛进的行业，2004年到2011年，蓝牙设备的综合年增长率为40％。07年蓝牙设备的出货量达5 亿件，市场份额增加了71％。预计到2009，出货量将达到２０亿件。中国是世界最大的蓝牙生产研发基地，全球80%的蓝牙企业在中国，中国80%的蓝牙企业在深圳。国内最大的蓝牙方案公司深圳市吉联通数码科技有限公司、国内最大的蓝牙电池邦凯电子有限公司、全球著名的蓝牙键盘制造商中易腾达，国内最著名的蓝牙车载创美佳等公司都深圳，但蓝牙技术遭遇了最大的障碍是过于昂贵，这就使得许多用户不愿意花大价钱来购买这种无线设备。因此，首要解决的就是蓝牙附属地位的问题和蓝牙芯片国产化的问题。随着蓝牙芯片国产化，中国确定自己的技术标准，很快就可以解决目前中国蓝牙企业“山寨化”的问题，让所有中国蓝牙企业生产合乎中国技术标准的产品。二是进入了蓝牙产业链的上游，形成完整的产业链条。第三，可以借此解决目前蓝牙使用上由于“配对”复杂，而妨碍用户使用，造成市场推广的障碍。 以上优势的形成，必将改变中国蓝牙行业的现有局面，并在深圳形成以高新技术为龙头的一体化蓝牙产业基地，更好的为全中国，全世界服务。业内专家认为，蓝牙的市场前景取决于蓝牙价格和基于蓝牙的应用是否能达到一定的规模。有了蓝牙，我们可以不再为数字家庭的布线而烦恼，移动电话、计算机、数码相机、摄像机、打印机、传真机和掌上电脑等能随心所欲无线连通。有了蓝牙，这些设备即会实现自动同步。即使用户的个人电脑放在手提箱内，用户也可以通过电话收电子邮件，通过移动电话屏幕阅读邮件标题，而不会有到处找连接线、开机、关机等待等等诸如此类的一系列烦恼。蓝牙技术拥有广阔的潜力市场。 Wi-Fi技术