儀器通信中短距離無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用

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【摘要】隨著信息技術(shù)的日益發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)通信得到了大范圍的普及，在普及與不斷應(yīng)用的過(guò)程中，人們的需求也隨之而呈現(xiàn)多樣化，這同時(shí)又為通信技術(shù)的發(fā)展提出更高的要求。對(duì)短距離無(wú)線通信技術(shù)以及這種技術(shù)在儀器通信中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】短距離無(wú)線通信技術(shù)；儀器通信；應(yīng)用

如今，自動(dòng)化的終端測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)集成了多種測(cè)量功能而形成一個(gè)具有現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)性的測(cè)試中心，儀器中的通信則成為了越來(lái)越多人的需求。隨著技術(shù)的使用與推廣，免布線短距離無(wú)線通信在其中的應(yīng)用有著越來(lái)越大的潛力，且更適合于一些布線較難且線路容易磨損的環(huán)境下使用，也方便了終端與無(wú)線相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。其中，又以短距離無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展最為突出。

1短距離無(wú)線通信技術(shù)

受到無(wú)線頻率資源限制的影響，免費(fèi)區(qū)頻段短距離無(wú)線通信有了更為廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)與發(fā)展?jié)摿?，隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)今已出現(xiàn)了多個(gè)短距離無(wú)線技術(shù)的廣泛應(yīng)用。當(dāng)前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣的主要包括了藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)Wi-Fi、紅外數(shù)據(jù)傳輸以及一些如ZigBee標(biāo)準(zhǔn)等具有一定發(fā)展?jié)撡|(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。

1.1藍(lán)牙技術(shù)

這是一種語(yǔ)音通信與無(wú)線數(shù)據(jù)連接的全球開(kāi)放性規(guī)范技術(shù)，當(dāng)前成功用以取代了數(shù)據(jù)電纜，也實(shí)現(xiàn)了多種電子設(shè)備之間低成本、低功耗、短距離的功能發(fā)揮。藍(lán)牙技術(shù)的傳輸頻段是全球通用的2.4GHzISM頻段，采用的是1600MHz快速跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，而傳播速度也達(dá)到了1MB/s，還具備了較強(qiáng)的抗干擾能力，有效傳輸距離是10米，采用放大器還能增加傳輸距離至100米。但是藍(lán)牙采用的芯片價(jià)格偏高，且傳輸?shù)木嚯x不長(zhǎng)，還有一定的安全漏洞，這是藍(lán)牙技術(shù)的缺陷。

1.2Wi-Fi技術(shù)

這種技術(shù)包含了IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，也是其統(tǒng)稱，最高速率可以達(dá)到54MB/s，符合當(dāng)下人們對(duì)信息化功能以及測(cè)試系統(tǒng)的需求，盡管其數(shù)據(jù)在安全上沒(méi)有藍(lán)牙的安全性強(qiáng)，但其電波覆蓋的范圍較大，能夠達(dá)到100米左右，因此也成為了藍(lán)牙技術(shù)不具備的優(yōu)勢(shì)。

1.3IrDA技術(shù)

這是一種通過(guò)采用紅外線來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)與點(diǎn)之間通信的技術(shù)，也是第一個(gè)無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)技術(shù)，如今無(wú)論是硬件還是軟件技術(shù)都發(fā)展得比較成熟。比如一些如掌上電腦、手機(jī)等小型的移動(dòng)設(shè)備，1米以內(nèi)的通信速度實(shí)現(xiàn)了16MB/s，而采用4PPM的方式進(jìn)行調(diào)試，就更符合容量較大的多媒體數(shù)據(jù)以及文件進(jìn)行傳輸。此外，紅外線因其發(fā)射的角較小，對(duì)應(yīng)的物理傳輸過(guò)程中還保障了一定的安全性，應(yīng)用在工業(yè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)互連，或是工業(yè)移動(dòng)測(cè)試與傳輸上都能發(fā)揮較大的功能。但是這種技術(shù)也存在一定的不足，比如傳輸?shù)木嚯x較短，在視距上受到限制，同時(shí)還要求通信設(shè)備的位置必須固定，而在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸過(guò)程中，還不能實(shí)現(xiàn)靈活的組網(wǎng)[1]。

1.4ZigBee技術(shù)

這是一種短距離、架構(gòu)較為簡(jiǎn)單，且功耗、傳輸速度較低的無(wú)線通信技術(shù)，它的覆蓋范圍在10米~75米之間，在工作應(yīng)用的過(guò)程中能夠選擇免費(fèi)2.4GHzISM、868/915MHz頻段，達(dá)到了20KB/s~250KB/s的傳輸速率。同時(shí)它還提供了檢查數(shù)據(jù)完整性以及鑒權(quán)的功能，可采用AES-128加密的計(jì)算方法進(jìn)行操作，有著較高的安全性，協(xié)議過(guò)程也較為簡(jiǎn)單，成本低、時(shí)長(zhǎng)短、網(wǎng)絡(luò)容量較大，優(yōu)點(diǎn)很多，因此具有較大的發(fā)展?jié)摿?，能夠?yīng)用在經(jīng)濟(jì)高效的各種低功耗無(wú)線連接方面，更好地滿足了市場(chǎng)的需求[2]。與藍(lán)牙技術(shù)或是Wi-Fi技術(shù)相比，這種技術(shù)都具備了不少優(yōu)勢(shì)，但也存在如數(shù)據(jù)速率低、通信范圍小等劣勢(shì)，這也導(dǎo)致了這種技術(shù)更適合于承載數(shù)據(jù)流量偏小的各種業(yè)務(wù)。1.5UWB技術(shù)這是一種成本低、速率高、功耗低的新興無(wú)線通信技術(shù)，指寬帶超過(guò)500MHz或者是信號(hào)寬帶和中心頻率比大于1∶4，傳輸速率可達(dá)到480MB，在理論應(yīng)用上還能實(shí)現(xiàn)1GB以上，工作頻段在3.1GHz~10.6GHz之間，信號(hào)傳輸范圍不超過(guò)10米，采用的是OFDM的調(diào)制方法，成功擺脫了過(guò)去無(wú)線收發(fā)中心需采用載波調(diào)制方法的傳統(tǒng)應(yīng)用手段，是在時(shí)域中可以直接進(jìn)行操作的無(wú)線技術(shù)。

2短距離無(wú)線通信技術(shù)的特征

我國(guó)過(guò)去的無(wú)線通信技術(shù)僅僅應(yīng)用在軍事以及海防作戰(zhàn)等領(lǐng)域上，伴隨著短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，其逐漸融入于廣大群眾的日常生活并發(fā)揮了無(wú)可取代的作用。其特征主要有以下幾個(gè)方面：（1）短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是兩個(gè)電子設(shè)備之間數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的短距離傳輸，不需要線路設(shè)備來(lái)連接，因此具備了快捷的特征；（2）這些技術(shù)能夠通過(guò)控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x、范圍等控制其應(yīng)用過(guò)程中產(chǎn)生的成本價(jià)，因此應(yīng)用方式更為靈活，也更好地滿足了不同用戶的需求；（3）短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還能在使用過(guò)程中充分發(fā)揮加密處理的功能，很好地保護(hù)了用戶信息的私密性，提高技術(shù)應(yīng)用的安全性[3]。盡管以上的特征在短距離無(wú)線通信技術(shù)中具備，但從其分類后的主要技術(shù)應(yīng)用來(lái)看，還沒(méi)有任何一種短距離無(wú)線通信技術(shù)能夠同時(shí)全面的滿足這些要求，因此，在未來(lái)的發(fā)展與應(yīng)用中，還需要相關(guān)工作人員深入開(kāi)發(fā)研究。

3儀器通信無(wú)線通信模板的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

當(dāng)前，儀器之間的通信技術(shù)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的發(fā)展，伴隨著自動(dòng)化技術(shù)的深入發(fā)展及人們需求的增長(zhǎng)，無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用已取得了巨大的進(jìn)步，為了更好更快地實(shí)現(xiàn)短距離通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)短距離通信模塊在儀器通信技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，如NRF905芯片，則是典型的無(wú)線通信技術(shù)模塊開(kāi)發(fā)事例。這種芯片在使用的同時(shí)主要采用shockburst技術(shù)，同時(shí)運(yùn)用高斯頻儀監(jiān)控進(jìn)行調(diào)制，更能在集成電路的過(guò)程中減少成本的投入，而且保證了傳輸速率達(dá)到50KB/s，且待機(jī)狀態(tài)下還不會(huì)產(chǎn)生能耗，采用載波監(jiān)測(cè)輸出的方式還能設(shè)計(jì)多點(diǎn)的無(wú)線通信，完成數(shù)據(jù)接收以后，有助于降低能耗，降低功率。NRF905芯片可以應(yīng)用在不同的頻段中，也是一種大范圍通信應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，且只是一種單獨(dú)芯片，只需在集成過(guò)程中充分利用電路，并借助一些外圍元件，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字串行接口。另外，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用，將單片機(jī)嵌入到系統(tǒng)中加以應(yīng)用，就能采用控制芯片的方法實(shí)現(xiàn)及時(shí)發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的目的，并與PC機(jī)連接使用。如下圖1代表無(wú)線通信模塊的應(yīng)用原理。由圖1可知，NRF905芯片中的TRX與TXEN能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)模塊化控制的目標(biāo)，而MCU中的PO口狀態(tài)不同時(shí)，又能對(duì)發(fā)射、接收、待機(jī)等不同的狀態(tài)與模式進(jìn)行分析，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了針對(duì)所有接口進(jìn)行的配置。應(yīng)用計(jì)算機(jī)編成技術(shù)的同時(shí)，單片機(jī)通過(guò)借助SPI接口，設(shè)計(jì)不同模塊的參數(shù)，隨后以反射模式與接收模式的方式，將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行發(fā)射與接收。此外，這種芯片還可以檢驗(yàn)載波，并準(zhǔn)確匹配相互之間的數(shù)據(jù)。NRF905芯片還實(shí)現(xiàn)了收發(fā)一體數(shù)據(jù)傳輸模塊的建立目標(biāo)，并與低速率傳輸?shù)脑O(shè)備進(jìn)行連接，同時(shí)經(jīng)過(guò)相關(guān)的驗(yàn)證，這個(gè)模塊通信過(guò)程中的安全性得到了提高，再加上較高的靈敏度，保障了其在沒(méi)有干擾環(huán)境中200米數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶?，而?shù)據(jù)的接收率也達(dá)到50KB/s，這是對(duì)傳輸范圍以及安全性方面的調(diào)整[4]。另外，在傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，還針對(duì)天線端進(jìn)行了科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，有助于減少速率誤碼情況的出現(xiàn)，在充分分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還能看出接口速率控制于RF端，更好地實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)與點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸，在工業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)用中也就保證了身份數(shù)據(jù)的收集與驗(yàn)證。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在短距離無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用中，其低成本及近距離連接的優(yōu)勢(shì)為移動(dòng)設(shè)備與固定設(shè)備的通信環(huán)境建立了更直接溝通路徑與渠道，而無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用也實(shí)現(xiàn)了傳感器在線監(jiān)測(cè)以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋２豢煞裾J(rèn)，短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有著巨大的未來(lái)發(fā)展?jié)撡|(zhì)，只要人們很好地將其運(yùn)用與開(kāi)發(fā)，定能成為人們生活生產(chǎn)提供重要的技術(shù)需求。

參考文獻(xiàn)

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[4]馬端.分析短距離無(wú)線通信主要技術(shù)與應(yīng)用[J].通訊世界,2015,6(12):41-42.

作者：陳有識(shí) 單位：廣西海警第二支隊(duì)