儀器通信中短距離無線通信技術的應用

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【摘要】隨著信息技術的日益發(fā)展，網(wǎng)絡通信得到了大范圍的普及，在普及與不斷應用的過程中，人們的需求也隨之而呈現(xiàn)多樣化，這同時又為通信技術的發(fā)展提出更高的要求。對短距離無線通信技術以及這種技術在儀器通信中的應用進行簡要的分析，以供參考。

【關鍵詞】短距離無線通信技術；儀器通信；應用

如今，自動化的終端測試系統(tǒng)已經(jīng)集成了多種測量功能而形成一個具有現(xiàn)代化網(wǎng)絡性的測試中心，儀器中的通信則成為了越來越多人的需求。隨著技術的使用與推廣，免布線短距離無線通信在其中的應用有著越來越大的潛力，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，也方便了終端與無線相關技術的應用。其中，又以短距離無線通信技術的發(fā)展最為突出。

1短距離無線通信技術

受到無線頻率資源限制的影響，免費區(qū)頻段短距離無線通信有了更為廣闊的應用市場與發(fā)展?jié)摿?，隨著技術的進步，現(xiàn)今已出現(xiàn)了多個短距離無線技術的廣泛應用。當前市場上應用最廣的主要包括了藍牙、無線局域網(wǎng)Wi-Fi、紅外數(shù)據(jù)傳輸以及一些如ZigBee標準等具有一定發(fā)展?jié)撡|(zhì)的標準。

1.1藍牙技術

這是一種語音通信與無線數(shù)據(jù)連接的全球開放性規(guī)范技術，當前成功用以取代了數(shù)據(jù)電纜，也實現(xiàn)了多種電子設備之間低成本、低功耗、短距離的功能發(fā)揮。藍牙技術的傳輸頻段是全球通用的2.4GHzISM頻段，采用的是1600MHz快速跳頻擴頻技術，而傳播速度也達到了1MB/s，還具備了較強的抗干擾能力，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。但是藍牙采用的芯片價格偏高，且傳輸?shù)木嚯x不長，還有一定的安全漏洞，這是藍牙技術的缺陷。

1.2Wi-Fi技術

這種技術包含了IEEE802.11標準，也是其統(tǒng)稱，最高速率可以達到54MB/s，符合當下人們對信息化功能以及測試系統(tǒng)的需求，盡管其數(shù)據(jù)在安全上沒有藍牙的安全性強，但其電波覆蓋的范圍較大，能夠達到100米左右，因此也成為了藍牙技術不具備的優(yōu)勢。

1.3IrDA技術

這是一種通過采用紅外線來實現(xiàn)點與點之間通信的技術，也是第一個無線個人局域網(wǎng)技術，如今無論是硬件還是軟件技術都發(fā)展得比較成熟。比如一些如掌上電腦、手機等小型的移動設備，1米以內(nèi)的通信速度實現(xiàn)了16MB/s，而采用4PPM的方式進行調(diào)試，就更符合容量較大的多媒體數(shù)據(jù)以及文件進行傳輸。此外，紅外線因其發(fā)射的角較小，對應的物理傳輸過程中還保障了一定的安全性，應用在工業(yè)測控網(wǎng)絡互連，或是工業(yè)移動測試與傳輸上都能發(fā)揮較大的功能。但是這種技術也存在一定的不足，比如傳輸?shù)木嚯x較短，在視距上受到限制，同時還要求通信設備的位置必須固定，而在點對點的傳輸過程中，還不能實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)[1]。

1.4ZigBee技術

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

2短距離無線通信技術的特征

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

3儀器通信無線通信模板的開發(fā)應用

當前，儀器之間的通信技術已經(jīng)逐漸實現(xiàn)了自動化的發(fā)展，伴隨著自動化技術的深入發(fā)展及人們需求的增長，無線通信技術的應用已取得了巨大的進步，為了更好更快地實現(xiàn)短距離通信技術的發(fā)展，人們對短距離通信模塊在儀器通信技術中的應用進行研究，如NRF905芯片，則是典型的無線通信技術模塊開發(fā)事例。這種芯片在使用的同時主要采用shockburst技術，同時運用高斯頻儀監(jiān)控進行調(diào)制，更能在集成電路的過程中減少成本的投入，而且保證了傳輸速率達到50KB/s，且待機狀態(tài)下還不會產(chǎn)生能耗，采用載波監(jiān)測輸出的方式還能設計多點的無線通信，完成數(shù)據(jù)接收以后，有助于降低能耗，降低功率。NRF905芯片可以應用在不同的頻段中，也是一種大范圍通信應用的實現(xiàn)，且只是一種單獨芯片，只需在集成過程中充分利用電路，并借助一些外圍元件，就可以實現(xiàn)數(shù)字串行接口。另外，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)嵌入式應用，將單片機嵌入到系統(tǒng)中加以應用，就能采用控制芯片的方法實現(xiàn)及時發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的目的，并與PC機連接使用。如下圖1代表無線通信模塊的應用原理。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，而MCU中的PO口狀態(tài)不同時，又能對發(fā)射、接收、待機等不同的狀態(tài)與模式進行分析，同時還實現(xiàn)了針對所有接口進行的配置。應用計算機編成技術的同時，單片機通過借助SPI接口，設計不同模塊的參數(shù)，隨后以反射模式與接收模式的方式，將數(shù)據(jù)信息進行發(fā)射與接收。此外，這種芯片還可以檢驗載波，并準確匹配相互之間的數(shù)據(jù)。NRF905芯片還實現(xiàn)了收發(fā)一體數(shù)據(jù)傳輸模塊的建立目標，并與低速率傳輸?shù)脑O備進行連接，同時經(jīng)過相關的驗證，這個模塊通信過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)的接收率也達到50KB/s，這是對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，還針對天線端進行了科學合理的設計，有助于減少速率誤碼情況的出現(xiàn)，在充分分析數(shù)據(jù)的基礎上，還能看出接口速率控制于RF端，更好地實現(xiàn)了點與點之間的數(shù)據(jù)傳輸，在工業(yè)數(shù)據(jù)應用中也就保證了身份數(shù)據(jù)的收集與驗證。

4結(jié)束語

綜上所述，在短距離無線通信技術的不斷發(fā)展和廣泛應用中，其低成本及近距離連接的優(yōu)勢為移動設備與固定設備的通信環(huán)境建立了更直接溝通路徑與渠道，而無線通信技術的應用也實現(xiàn)了傳感器在線監(jiān)測以及計算機數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。不可否認，短距離無線網(wǎng)絡通信技術有著巨大的未來發(fā)展?jié)撡|(zhì)，只要人們很好地將其運用與開發(fā)，定能成為人們生活生產(chǎn)提供重要的技術需求。

參考文獻

[1]楊東升.短距離無線通信技術及其在儀器通信中的實踐[J].信息通信,2015,8(152):160-161.

[2]應俊.短距離無線網(wǎng)絡通信技術及其應用芻議[J].網(wǎng)絡與通信技術,2016,11(1):142-143.

[3]劉旭東.短距離無線網(wǎng)絡通信技術及其應用分析[J].無線互聯(lián)科技,2016,3(6):1-3.

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

作者：陳有識 單位：廣西海警第二支隊