基于通信網(wǎng)絡(luò)的藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)、RFID技術(shù)、LIFI技術(shù)介紹

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，通信行業(yè)取得了飛速發(fā)展。人們對(duì)大帶寬、高速率、低時(shí)延通信網(wǎng)絡(luò)的期待值越來越高。以視頻、音頻、圖像為主流的多媒體形式內(nèi)容逐漸成為了流媒體的主要部分，頻譜資源和通信容量之間的矛盾日益凸顯。由于頻譜資源有限，以及通信建設(shè)成本方面的限制，低成本的短距離無線通信技術(shù)逐漸在一些場(chǎng)景應(yīng)用上凸顯出自身優(yōu)勢(shì)，以藍(lán)牙、Zigbee、RFID為代表的短距離無線通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并得到了廣泛的市場(chǎng)化應(yīng)用。

提起無線傳輸，很容易會(huì)想到藍(lán)牙，像藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱、藍(lán)牙傳輸文件等等都是生活中十分常見的產(chǎn)品和應(yīng)用。在過去的十年里，藍(lán)牙技術(shù)憑借輕易便捷的優(yōu)勢(shì)，早已十分貼近我們的生活。

藍(lán)牙技術(shù)最初由國際電信巨頭愛立信公司于1994年所創(chuàng)制，是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換，使用的是2．4至2．485GHz的ISM波段的UHF無線電波。因工作原理上的原因，藍(lán)牙技術(shù)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備間的連接，克服了數(shù)據(jù)同步的難題。

從原理上講，藍(lán)牙是基于數(shù)據(jù)包、有著主從架構(gòu)的通信協(xié)議，使用的是跳頻技術(shù)。具體一點(diǎn)來講，就是將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分割成許多數(shù)據(jù)包，通過79個(gè)指定的藍(lán)牙頻道分別進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸，藍(lán)牙主設(shè)備最多可以同時(shí)和7個(gè)通訊設(shè)備進(jìn)行有效鏈接。

目前，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了多次迭代升級(jí)，從1．2版本的數(shù)據(jù)率僅為1Mbits／s，到4．0版本可以實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)率達(dá)到24Mbits／s，傳輸速率得到了極大的提升。目前，WIFI技術(shù)的興起對(duì)藍(lán)牙技術(shù)造成了一定的沖擊。不過在許多方面WIFI和藍(lán)牙是互補(bǔ)關(guān)系，WIFI通常以接入點(diǎn)為中心，通過接入點(diǎn)與路由網(wǎng)絡(luò)形成非對(duì)稱的客戶機(jī)－服務(wù)器連接，而藍(lán)牙通常是兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備間的對(duì)稱連接。WIFi主要是用于替代工作場(chǎng)所一般局域網(wǎng)接入中使用的高速線纜，而藍(lán)牙主要是用于便攜式設(shè)備及其應(yīng)用，兩者間的區(qū)別非常明顯。

ZigBee技術(shù)是基于IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)（2．4Ghz頻段）的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要應(yīng)用在距離短、功耗低、傳輸速率不高的電子設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)，ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴(kuò)展。ZigBee的優(yōu)勢(shì)在于自組網(wǎng)能力，最多支持 65000個(gè)設(shè)備組網(wǎng)，安全性很高，在智能家居方面具有很強(qiáng)的潛在優(yōu)勢(shì)。

在藍(lán)牙技術(shù)的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在不少缺陷。對(duì)工業(yè)，家庭自動(dòng)化控制和工業(yè)遙測(cè)遙控領(lǐng)域而言，藍(lán)牙技術(shù)過于復(fù)雜，功耗過大，通信距離過近，組網(wǎng)規(guī)模太小。除了這些應(yīng)用上的缺陷外，藍(lán)牙售價(jià)過高也是其在工業(yè)領(lǐng)域無法占領(lǐng)市場(chǎng)的原因之一，正是在這種情況下，ZigBee技術(shù)漸漸贏得了這些領(lǐng)域很大部分市場(chǎng)。

ZigBee現(xiàn)在處于發(fā)展比較成熟的階段，由于飛利浦、歐司朗等國際巨頭的大力推動(dòng)，被越來越多的主流廠商加入了ZigBee陣營(yíng)。

RFID技術(shù)，又被稱為無線射頻識(shí)別，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。射頻一般采用微波，頻率在1GHz到100GHz之間，適用于短距離識(shí)別通信。

將無線電信號(hào)調(diào)制成無線電頻率的電磁場(chǎng)，將數(shù)據(jù)從物品上的標(biāo)簽上傳送出去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)辨識(shí)與追蹤該物品。某些標(biāo)簽在識(shí)別時(shí)從識(shí)別器中發(fā)出的電磁場(chǎng)中就能得到能量，不需要使用電池；有的標(biāo)簽自身便擁有電源，并且能夠主動(dòng)發(fā)出無線電波。標(biāo)簽之中包含了電子存儲(chǔ)的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以成功識(shí)別。與條形碼大不相同的是，射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤的物體之內(nèi)。

隨著近些年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速崛起，RFID技術(shù)開始獲得更高程度的關(guān)注，被視為構(gòu)建“物聯(lián)網(wǎng)”的關(guān)鍵技術(shù)之一。其實(shí)，RFID技術(shù)已經(jīng)擁有70多年的歷史，最早源于英國，作為軍事技術(shù)在二戰(zhàn)中被英國廣泛使用。而到了上世紀(jì)六十年代，這項(xiàng)技術(shù)開始快速商業(yè)化。

雖然對(duì)大眾們而言，RFID技術(shù)聽起來有些陌生，不過，其實(shí)這種技術(shù)早已深入到了我們的日常生活中，甚至每天都在使用。比如，無源RFID產(chǎn)品公交卡、食堂餐卡、銀行卡、二代身份證等卡類產(chǎn)品，這些都屬于近距離接觸式識(shí)別的范疇。而有源RFID產(chǎn)品在近幾年的時(shí)間里，也在逐漸滲透到我們的日常生活之中，比如在智能停車場(chǎng)、智能交通、智慧城市、智能醫(yī)院、物聯(lián)網(wǎng)等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用。

LIFI技術(shù)又稱為可見光通信技術(shù)，通過給LED燈加裝微芯片使其高速閃爍，然后利用光源發(fā)出的高頻明暗閃爍信號(hào)來傳輸信息，這一技術(shù)由德國物理學(xué)家HaraldHass教授發(fā)明，并于2011年在一次公開演講中首次將其稱為：LIFI技術(shù)。

利用LED發(fā)出人眼無法看到的高頻明暗閃爍信號(hào)來傳遞信息，LED燈光每秒可實(shí)現(xiàn)數(shù)百萬次級(jí)的閃爍，通過將二進(jìn)制數(shù)據(jù)被快速編碼成燈光信號(hào)進(jìn)行傳輸，在接收端通過光敏傳感器來接收信號(hào)，這就是LIFI技術(shù)實(shí)現(xiàn)的大體過程。

與傳統(tǒng)射頻通信技術(shù)相比，LIFI擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，由于LED燈使用廣泛，它們都可以作為基站，這使得LIFI 擁有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)。除此之外，LIFI還擁有高速率、寬頻譜等核心優(yōu)勢(shì)，能夠有效緩解全球無線頻譜資源短缺的現(xiàn)狀。不過，由于LED燈光無法穿墻，容易被遮擋，這大大限制了其施展空間。

LIFI技術(shù)十分適合用在辦公室和家中，只要開了燈就能實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)連接。同時(shí)，也十分適合在智能交通上使用，通過這項(xiàng)技術(shù)，交通指示燈實(shí)時(shí)發(fā)送路況信息。

總結(jié)：從應(yīng)用需求端出發(fā)，藍(lán)牙、ZigBee、RFID、LIFI這四種無線通信方式均有著自己的精準(zhǔn)定位，并且在各自擅長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域里得到了廣泛應(yīng)用。也許，我們并不了解這些技術(shù)，卻早已習(xí)慣了享受這些技術(shù)帶來的便捷。說起技術(shù)改變生活，也許就應(yīng)該像它們這樣潤(rùn)物細(xì)無聲。