作业5：三种近距离无线通信技术的特点

　　　目前使用较为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。同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，例如：ZigBee、超宽频（Ultra WideBand）、近场通信（NFC）等。它们都有各自的特点和适用的场景，接下来介绍蓝牙（Bluetooth）、无线局域网802.11（Wi-Fi）和红外数据传输这三种近距无线通信技术的特点。

　　一、蓝牙（Bluetooth）

　　蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术，以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接，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。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无线电空中接口（Radio Air Interface），将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种3C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。

　　蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段，使用IEEE802.15协议。

　　蓝牙技术及蓝牙产品的特点主要有：

　　1 ）蓝牙技术的适用设备多，无需电缆，通过无线使电脑和电信连网进行通信。

　　2 ）蓝牙技术的工作频段全球通用，适用于全球范围内用户无界限的使用，解决了蜂窝式移动电话的国界障碍。蓝牙技术产品使用方便，利用蓝牙设备可以搜索到另外一个蓝牙技术产品，迅速建立起两个设备之间的联系，在控制软件的作用下，可以自动传输数据。 

　　3 ）蓝牙技术的安全性和抗干扰能力强，由于蓝牙技术具有跳频的功能，有效避免了ISM频带遇到干扰源。蓝牙技术的兼容性较好，蓝牙技术已经能够发展成为独立于操作系统的一项技术，实现了各种操作系统中良好的兼容性能。 

　　4 ）传输距离较短：现阶段，蓝牙技术的主要工作范围在10米左右，经过增加射频功率后的蓝牙技术可以在100米的范围进行工作，只有这样才能保证蓝牙在传播时的工作质量与效率，提高蓝牙的传播速度。另外，在蓝牙技术连接过程中还可以有效的降低该技术与其他电子产品之间的干扰，从而保证蓝牙技术可以正常运行。蓝牙技术不仅有较高的传播质量与效率，同时还具有较高的传播安全性特点。

　　5 ）通过跳频扩频技术进行传播：蓝牙技术在实际应用期间，可以原有的频点进行划分、转化，如果采用一些跳频速度较快的蓝牙技术，那么整个蓝牙系统中的主单元都会通过自动跳频的形式进行转换，从而将其以随机的进行跳频。由于蓝牙技术的本身具有较高的安全性与抗干扰能力，在实际应用期间可以蓝牙运行的质量。

　　

　　缺点：

　　1）蓝牙的功耗较高。蓝牙传输数据的频率不高，在传输数据的过程中耗能较少，但是，为了及时响应连接请求，在等待过程中的轮询访问却是十分耗能的。

　　2）蓝牙的连接过程烦琐。蓝牙的连接过程中涉及多次的信息传递与验证过程，表面上来看似乎并不能让使用者感受到复杂的连接程序，但是，反复的数据加解密过程和每次连接都需进行的身份验证过程却是对于设备计算资源的一种极大的浪费。 

　　3）蓝牙的安全性问题。蓝牙的首次配对需要用户通过PIN码验证，PIN码一般仅由数字构成，且位数很少，一般为4～6位。PIN码在生成之后，设备会自动使用蓝牙自带的E2或者E3加密算法来对PIN码进行加密，然后传输进行身份认证。在这个过程中，黑客很有可能通过拦截数据包，伪装成目标蓝牙设备进行连接，或者采用暴力攻击的方式来破解PIN码。

　　　

　　未来前景：

　　1）蓝牙音频传输设备，主要满足大众娱乐。

　　2）蓝牙数据传输设备，应用于家用电器、健身追踪器和健康传感器等方面。

　　3）蓝牙设备网络设备，蓝牙mesh产品、智能家居及商业照明。

 

 

二、无线局域网802.11（Wi-Fi）

　　WiFi(Wireless Fidelity，无线保真技术)即IEEE 802．11协议，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人的无线电信号。规定了无线局域网的基本网络结构和基本传输介质，规范了物理层(PHY)和介质访问层(MAC)的特性。物理层采用红外、DSSS(直接序列扩频)或FSSS(调频扩频)技术。1999年又增加了IEEE 802．11a和IEEE 802．11g标准。其传输速率最高可达54 Mb／s。能够广泛支持数据、图像、语音和多媒体等业务。

 

　　无线局域网的优点：

　　1）灵活性和移动性。在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

　　2）安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

　　3）易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

　　4）故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

　　5）易于扩展。无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点间“漫游”等有线网络无法实现的特性。

 

　　缺点：

　　1)性能：无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其他障碍物都可能阻碍电磁波的传输，影响网络的性能。

　　2)速率：无线信道的传输速率与有线信道的传输速率相比要低得多。目前，无线局域网的最大传输速率为54Mb/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。

　　3)安全性：本质无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。

 

　　未来前景预测：

　　1）物联网物联网(IoT)设备预计将达到100亿台。这种快速增长将会继续推动网络高密度需求，包括WiFi。虽然IoT设备由于缺少键盘和浏览器而无法连接到WiFi，但是基于IoT联网以及安全性的WiFi管理框架正在开发中，有望带领物联网进入全WiFi世界。

　　2）云计算为数百万用户带来便利，这也使得企业必须确保WiFi无处不在、可靠且安全。同时，由于很多企业需要依靠对云计算“永远在线/始终连接”的连接，WiFi网络不仅必须安全，而且还需要具有全天候监控和自我修复功能。它必须进一步提供一个受控的开发环境，减少新功能进入市场的时间，优化性能，并消除备份和IT升级的成本。

　　3）用于视频/监视器连接、扩展坞以及移动设备连接。类似蓝牙，提供短距离(10米以内)无线连接。

 

三、红外数据传输

　　红外传输是以红外线的方式传递数据。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通讯的场合，进行点对点的直线数据传输。红外接口是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持；通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。红外接口是新一代手机的配置标准，它支持手机与电脑以及其他数字设备进行数据交流。红外通讯有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。通过红外接口，各类移动设备可以自由进行数据交换。

　　优点：

　　1）其使手机和电脑间可以无线传输数据。

　　2）可以再同样具备红外接口的设备间进行信息交流。

　　3）同时红外接口可以省去下载或其他信息交流所发生的费用。

　　4）由于需要对接才能传输信息，安全性较强。

　　缺点：

　　1）通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断。

　　2）红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。

　　前景预测：

　　1）个人通讯系统即PCS和移动通信系统的应用。红外通信设备已经不单单在，而在中也有了极广泛的应用。

　　2）个人数据设备、各种笔记本或打印机中应用。红外线连接是数字式的，所以笔记本电脑间的数字连接不用再应用调制解调器，便携式PC在接通PCS数据卡后连接电话后就能和无线PCS系统开展数据传输;而加大电缆的红外端口能够使PCS电话系统及笔记本电脑之间的无线通信更加便捷。

 

　　

 

参考资料：

蓝牙_百度百科 (baidu.com)

2020年全球蓝牙设备行业市场现状与发展前景分析2025年总出货量预计可达67亿 (baidu.com)

无线局域网_百度百科 (baidu.com)

未来的五大WiFi如何发展 未来五大WiFi网络发展【详解】 - 知乎 (zhihu.com)

(27条消息) 关于红外技术的相关信息_apnh42130的博客-CSDN博客