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无线网络通信技术与应用
无线网络通信技术与应用【1】
【摘 要】随着我国网络技术的飞速发展，计算机及通信技术已经陆续走进人们的生活中并成为不可缺少的一部分。
人们对无线通信的需求越来越大、要求越来越高。
文中针对对应用广泛的蓝牙、Zig Bee等无线协议进行了阐述，并详细介绍了各自的技术特点及其应用。
【关键词】无线通信;蓝牙;ZigBee
0.引言
随着通信技术的飞速发展，无线通信技术已经是当前最热门的技术之一。
各种网络终端的出现、工业控制的自动化和家庭的智能化等都迫切需要一种具备低成本、近距离、低功耗、组网能力强等优点的无线互联标准。
一些大公司为开拓市场和应用领域，也在积极研究和制定一些新的无线组网通信技术标准。
当今最流行的当前流行的无线技术有Bluetooth(蓝牙)、CDMA2000、GSM、Infrared(IR)、ISM、RFID、UMTS/3GPPw/HSDPA、UWB、WiMAX Wi-Fi和ZigBee等。
1.Bluetooth(蓝牙)
信息时代最大的特点便是更加方便快速的信息传播，正是基于这一点技术人员也在努力开发更加出色的信息数据传输方式。
蓝牙，对于手机乃至整个IT业而言已经不仅仅是一项简单的技术，而是一种概念。
蓝牙技术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。
利用“蓝牙”技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与因特网Internet之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。
“蓝牙”技术属于一种短距离、低成本的无线连接技术，是一种能够实现语音和数据无线传输的开放性方案。
蓝牙技术产品是采用低能耗无线电通信技术来实现语音、数据和视频传输的，其传输速率最高为每秒1Mb/s，以时分方式进行全双工通信，通信距离为10米左右，配置功率放大器可以使通信距离进一步增加。
蓝牙产品采用的是跳频技术，能够抗信号衰落;采用快跳频和短分组技术，能够有效地减少同频干扰，提高通信的安全性;采用前向纠错编码技术，以便在远距离通信时减少随机噪声的干扰;采用2.4GHz的ISM (即工业、科学、医学)频段，以省去申请专用许可证的麻烦;采用FM调制方式，使设备变得更为简单可靠;“蓝牙”技术产品一个跳频频率发送一个同步分组，每组一个分组占用一个时隙，也可以增至5个时隙;“蓝牙”技术支持一个异步数据通道，或者3个并发的同步语音通道，或者一个同时传送异步数据和同步语音的通道。
“蓝牙”的每一个话音通道支持64Kbps的同步话音，异步通道支持的最大速率为721Kbps、反向应答速率为57.6Kbps的非对称连接，或者432.6Kbps的对称连接。
蓝牙技术产品与因特网Internet之间的通信，使得家庭和办公室的设备不需要电缆也能够实现互通互联，大大提高办公和通信效率。
在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。
对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线数据传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。
因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年正式问世。
另外，Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。
2.Zigbee主要技术特点
Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。
根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。
其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。
主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
Zigbee是以一个个独立的工作节点为依托，通过无线通信组成星状、片状或网状网络，因此、每个节点的功能并非都相同。
为降低成本，系统中大部分的节点为子节点，从组网通信上，它只是其功能的一个子集，称为精简功能设备;而另外还有一些节点，负责与所控制的子节点通信、汇集数据和发布控制，或起到通信路由的作用，称之为全功能设备。
3.其他几种无线通信技术
目前，市场上近距离无线通信技术主要有无线局域网WiFi、UWB和一些专用标准(如Ad-hoc网等)的产品。
一些大公司为开拓市场和应用领域，也在积极研究和制定一些新的无线组网通信技术标准。
WiFi在Intel的大力支持下，借迅驰处理器迅速占领市场;采用IEEE802.11b标准，使用2.4GHz直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mbps，并可根据信号强弱把传输率调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽;采用最新的802.11g时，速率可达54Mbps，是目前应用最广的无线网络传输协议。
借助USB在PC上的广泛应用，无线USB也受Intel、HP、微软等几家PC领域大公司的力推，已于近期制定了无线USB规范。
使用WiMedia联盟的MB-OFDM超宽带MAC和PHY层，通信距离在3～10M，最高速率在480Mbps，有望短期内在PC周边设备的无线连接上得到大量应用。
UWB是一种未来短距离宽带无线传输技术。
由于未采用通常无线收发中的载波调制技术，因此它不需要混频、过滤和射频/中频转换模块，实现了低成本、低功耗和高带宽性能。
目前有两大技术阵营竞争技术标准，预期的通信距离5～10m，速率甚至可高达1Gbps，非常适合于家用消费电子产品之间的大容量数据传输。
WiMAX是一项基于IEEE802.16标准的宽带无线接入城域网技术(BroadbandWirelessAccessMetropolitanAreaNetwork)，)，该标准仅仅制订了物理层(PHY)和媒质接入层(MAC)的规范，是针对微波频段提出的一种新的空中接口标准。
该技术以IEEE802.16的系列宽频无线标准为基础。
一如当年对提升802.11使用率有功的Wi-Fi联盟，WiMAX也成立了论坛，将提高大众对宽频潜力的认识，并力促供应商解决设备兼容问题，借此加速WiMAX技术的使用率，让WiMAX技术成为业界使用IEEE802.16系列宽频无线设备的标准。
4.总结
文中简要叙述了几种无线通信技术及应用，它们各有各的特点，对于一些企业来说，如果能绕过主要的无线通信运营商可以节约可观的成本，随着短距离无线通信技术的发展，用户一定可以找到最合适的无线通信技术标准。
【参考文献】
[1]ZigBeeoverview.pdf.
[2]王金龙等.认知无线网络.机械工业出版社.
[3]李文仲.短距离无线数据通信入门与实战.北京航天航空大学出版社.
无线网络通信技术的研究与应用【2】
【摘 要】随着科学技术的不断发展，无线网络通信技术相比以前得到了极大的发展，而且无线网络通信技术的应用范围也越来越广，促进了很多行业更好的发展。
接下来本文将对无线网络通信技术的研究与应用做出浅显的探讨。
【关键词】无线通信;控制系统;网络技术
人类对无线网络的认识始于上世纪70年代，并得到了快速的发展，在此之后局域网也得到了飞速的发展。
无线网络之所以发展如此迅速，因为与有线网络相比，无线网络使用更加方便，使用过程中不受到网线的约束，且搭建无线网络的成本也比搭建有线网络的成本更低，与有线网络相比无线网络能提供更好的用户体验。
同时无线网络的应用范围也比较广，如运用在机器人行业、物流行业、GPS监测等其他各种行业。
一、目前无线网络通信技术的研究进展
无线网络与其他设备实现无线连接和控制这一过程主要依靠无线信号来完成，同时无线信号也是无线网络通信技术中至关重要的一部分。
由于无线信号所覆盖的范围非常广且具有无线广播的特点，在无线信号覆盖范围内的用户都可以接收。
怎样使无线信号接收方能够正确的与无线信号发射方准确的连接在一起，俨然成为无线网络通信中首先要解决的问题。
目前比较成熟的解决方案为多址接入方式。
比较常用的无线通信多址接入方式有以下几种。
(一)TDMA即时分多址，所谓的时分多址方式就是在无线信号的传输过程中根据时间的不同来确定不同的接入地址。
采用时分多址接入方式的无线通信设备必须具有极高的同步精度，从而才能确保无线信号不会发生混淆。
这种无线网络通信接入方式有着很多优点，无线信号之间的干扰比较小，可以使需要的无线信号被准确的接受，同时也利于对无线信号进行灵活的分配。
(二)FDMA即频分多址，所谓的频分多址方式就是根据无线信号的不同频率来确定不同的接入地址。
经过长期的发展，频分多址接入方式已经发展的相当成熟。
频分多址接入方式的优点是兼容性比较好，对发射设备的功率要求低。
缺点是在发射过程中必须对频率进行全面详细的规划，需要的发射机的数量也比较多。
(三)CDMA即多码分址，所谓的多码分址方式就是根据无线信号的不同码型来确定不同的接入地址。
多码分址是在近几年才出现的一种接入方式，此种接入方式所需要的发射功率较低。
二、无线网络通信技术的应用
(一)智能挖掘机设计
挖掘机在工程中的使用范围非常广，然而传统的挖掘机使用环境极其恶劣，使得挖掘机驾驶员的人生安全得不到保障，同时在一定程度上也限制了挖掘机的应用范围。
随着无线网络通信技术不断应用在挖掘机的设计中，挖掘机已经变的越来越智能。
智能挖掘机主要由以下几部分组成：电机、各种传感器、无线通信模块。
智能挖掘机的关键部件为无线通信模块。
智能挖掘机的工作过程为，驾驶员在终端输入所需要的前进距离，驾驶员输入的命令通过无线通信模块传输到挖掘机，再通过与传感器配合，从而实现既定的目的。
随着无线网络通信技术不断的应用在挖掘机的设计中，挖掘机的工作效率越来越高，工作范围越来越广泛，挖掘机驾驶员的安全也得到了极大的保障。
(二)物流管理
就目前零售行业而言，连锁经营已经成为零售行业必然的发展趋势，在无线网络通信技术的推动下，连锁经营的方式得到了极大的发展，也使得零售企业的运营成本得到了极大的降低。
然而在连锁经营快速发展，客流量不断攀升的同时，传统的一些经营方法已经满足不了经营过程中的大量数据的实时性更新，在图书零售行业显得尤为明显。
而无线网络通信技术运用在图书零售行业则可以很好的解决这一问题。
通过具有无线网络通信功能的终端使得各图书配送中心的数据能够及时更新共享，对用户的需求能够做出及时的反应和调整。
不断提高图书连锁零售商的运作效率。
图书从出库直至被用户买走都通过带有无线网络通信模块的终端监测记录并上传到数据库。
显然，在图书连锁经营中运用无线网络通信技术后，图书零售行业的运作效率得到了极大的提高，图书零售商可以及时准确的了解图书的销售情况，进而最大限度的优化合理调配图书销售过程中的物流等其他方面。
(三)无线网络通信技术在自动化立体式仓库中的应用
随着无线网络通信技术在物流行业的深入应用，自动化立体式仓库在物流行业中的重要性越来越明显，其可以对物流过程中的物资储存与分配起到最有科学合理的调配。
自动化立体式仓库的核心就是自动化，为了实现自动化立体式仓库的自动化，需要各设备之间能够及时准确的实现信息共享，这也是自动化立体式仓库最难解决的一点。
在无线网络通信技术普遍运用之前，自动化立体式仓库采用的是有线通信技术，与采用无线网络通信技术的自动化立体式仓库相比，采用有线通信技术的自动化立体式仓库在信息传递过程中电缆容易损坏，信号之间容易发生干扰现象，同时稳定性也不能得到很好的保障。
自从引入无线网络通信技术后，自动化立体式仓库实现了真正的智能化，不仅易于操作人员操作维护，系统稳定性也得到了有效的保证，设备工作效率得到了极大的提高。
三、结束语
综上所述，随着无线网络通信技术的不断发展，无线网络的应用不在仅仅局限于人们之间的通信和广播电台的发射。
由于其所具有的独特优点，无线网络通信已经渗透到了绝大多数行业中，使很多行业发生了革命性的变化。
与此同时人们的日常生活也离不开无线网络通信技术，无线网络通信技术使得人们的生活越来越方便，越来越美好。
我们相信经过从事于无线网络通信技术研究人员的共同努力，无线网络通信技术必定会更好的促进社会的发展。
参考文献：
[1]刘晓红，文怀兴.具有无线通信功能的挖掘机器人的设计与实现.计算机测量与控制.201l，19(4).
[2]马桂英，鹿玉红，曲津莉.无线网络通信技术在图书销售物流管理中的应用.商场现代化.2006，(26).
[3]高博韬.无线网络通信的GPS检测系统的应用讨论.2011，(13).
[4]张新山，饶丰，赵剑道.无线网络通信技术在自动化体仓库的应用.2006，28，(9).
无线网络通信技术的研究及应用【3】
【摘 要】随着无线网络通信技术的不断发展，其应用也越来越广泛，在诸如挖掘机器人设计、GPS检测和自动化管理等方面均起到了较大作用。
对该技术的研究及其一些典型应用进行总结与分析。
【关键词】无线通信;控制系统;网络技术
1.前言
无线网络的应用研究始于20世纪70年代，之后随着局域网的快速发展，无线网络由于其使用方便，不用布线即可实现网络通信，正好可以补偿有线网络的缺点，从而引起了人们的广泛关注。
随着计算机网络技术的发展，无线网络通信的应用越来越广泛。
与有线网络通信相比，无线网络通信具有通信质量高、成本低等优点。
无线网络通信可以用于挖掘机器人的设计，可以用于庞大的物流管理体系，亦可用于GPS检测和自动化仓库的管理，这些应用也随着无线网络通信技术的发展而愈加成熟。
2.研究进展
无线网络通信的核心技术是无线信号的多址接入方式，这是无线信号覆盖用户使其实现通信的连接通道。
由于无线通信的无线电波可以进行大面积的覆盖，加之无线通信具有广播信道这一特点，使得某一个用户所发射的无线信号可以在覆盖区域内被所有用户所接收，于是如何使发射方与目的接收方连接在一起，是无线通信需要解决的首要问题，这即涉及到信号地址的分配问题。
无线网络通信所用到的多址接入方式，其数学原理是无线信号的正交分割定律。
在电磁领域，无线信号是以无线波的形式传播的，它是码型、频率和时间的函数。
据此可以将无线通信的多址接入方式分为以下3种：
第一种划分方式是，当以无线信号传输所存在的时间不同而划分所建立的接入地址时，这种划分方法就是时分多址(TDMA)。
时分多址的系统设备须有高度精确的同步与定时，以确保由各个移动装置所发射出的无线信号可以不在发射基站发生混淆。
这种多址方式的优点是发射频率的规划比较简单，互调干扰小，可以准确地接收指定时间间隔内的无线信号。
同时这种方式使得系统设备的容量变大，以更方便地对无线通道进行动态分配。
第二种划分方式是当用无线信号的传输频率不同而划分所建立的接入地址时，这种划分方法就叫做频分多址(FD-MA)。
这种多址方式发展得已经比较成熟，而且与模拟系统的兼容性好，对无线信号发射功率的控制要求不是很高。
其缺点就是在集成系统的设计中需要对频率控制进行详细地规划，在通信发射基站需要安装多个可以负载不同频率的发射机，且需要让他们同时进行工作。
第三种是当以无线信号的码型不同而建立接入地址时，此种划分方法叫做码分多址(CDMA)。
在这之中，频分多址是被人们最早使用的，而码分多址则是最近几年才应用到无线网络通信中来的。
这种多址方式的优点是无线信号所需要的发射功率比较低。
3.无线网络通信技术的应用
3.1智能挖掘机设计
挖掘机的出现使人们从大量繁重与危险的体力劳动中解放出来，提高了工业生产的效率。
由于传统的挖掘机在高度危险的环境中(比如易崩塌、高温、有毒气等)工作时，驾驶员的生命安全得不到有效保护，这也使得这种高效的挖掘机的适用范围受到一定的限制。
随着无线网络通信的飞速发展，其在智能挖掘机设计中的应用也开始发展。
具有无线网络通信功能的智能挖掘机主要由5部分组成：电机驱动模块、角度检测模块、距离检测模块和无线通信模块，在这之中，无线通信模块起到了核心的控制作用[1]。
它的实现过程是这样的：选用具有优异性能与较少外围元件的PTR2000作为无线网络通信的核心设备，它可以实现智能挖掘机中上位机和下位机之间的无线通信，操作者只需要将智能挖掘机的方位角度和前进距离等命令输入，即可通过无线通信这一模块传输到下位机，然后通过角度检测模块和距离检测模块的配合，即可完成挖掘任务。
无线网络通信在挖掘机中的应用，大大提高了挖掘机的工作效率，同时可以将挖掘机的应用范围进一步扩展，可以适应高危险的工作环境，提高了操作者的生命安全保障。
3.2物流管理
连锁经营在商业零售领域内的应用比较普遍，近年来随着网络通信技术的发展，这一经营方式得以飞速发展，使得企业的经营成本也大大降低，也使得客户的消费更加方便快捷 随着人民生活水平地提高，消费群体的日益壮大，连锁经营行业所面临的客流量也持续攀升，商品流通更加高效。
但这带来的一个问题是传统的管理技术无法适应如此大量数据的实时性更新，尤其是图书的连锁经营销售行业，如何记录大量图书的入库与出库信息、货架上各类图书的实时更新，以及如何在短时间内对图书的销售与物流信息进行核算盘点，是摆在图书物流管理与连锁经营销售行业面前的一大难题。
传统的有线网络通信方式受限于布线复杂、 成本高昂而无法完成现阶段的图书物流与销售任务。
无线网络通信技术的应用使这一问题迎刃而解。
图书连锁零售商一般会在全国各地设立多个配送中心，这一配送中心也是图书销售行业的核心物流网络，可以同时满足用户需求与图书销售。
在各个配送中心使用的是具有无线通信功能的便携式数据终端设备。
这一设备可以使图书销售行业的物流网络实现高效快捷准确运作。
这种便携式的无线通信终端设备摆脱了传统有线通信的束缚，可以自由移动，在数据采集业和物流行业应用时优势明显，在图书物流配送网络中的应用也收到了比较好的效果。
在图书物流配送与销售中，所有的物流信息，包括物流托盘、作业表单、作业人员等都可通过这种设备的无线网络通信功能来实现其记录与采集。
在图书物流配送中心的入库环节，无线通信的终端设备会在主机上下载相关的数据，而工作人员所要做的就是将对应的单据编号从数据终端上输入即可。
通过对实际已经入库的图书条形码进行扫描后，将应收数据与实收数据进行校对。
最后一个环节是无线通信的终端设备会讲采集到的相关数据传输到主机系统上，以供物流配送中心的管理系统进一步地分析和处理。
在图书的出库环节，操作顺序类似，据此配送中心可以得到详细的图书配送与销售上架情况，从而实现对整个图书销售环节的数据收集与控制。
可见，当无线网络通信用于图书的物流销售管理中时，可以大大提高工作效率，且能对图书销售相关的详细信息进行收集与掌握，从而可以更方便地进行图书销售的物流管理与销售。
3.3GPS检测系统
无线网络通信在GPS实时监测系统中的应用是该技术得以推广的一大动力。
在GPS监测系统中，核心部分是数据链，它的作用是将现场监测到的GPS数据传输到数据处理中心。
传统的数据链采用的是有线的方式，比如国际换联网和局域网等，但由于很多监测现场与数据处理中心距离较远，有线的方式需要的投入成本与操作成本比较高昂，且受外部环境影响较大，导致GPS信息数据处理出现一定问题。
而无线网络通信方式的应用则解决了这一问题，目前在GPS中应用较多的无线网络通信方式有CDMA、无线公众网GPS[3]等。
GPS的多天线监测系统是基于无线网络通信的，可以实现RINEX格式的互相转换和监测数据的即时下载。
GPS的监测数据具有多种实时传输方式，比较常用的是刚才提到的CDMA，此外还有GPRS，后者在传输速度和价格方面具有独特的优势。
GPS用户只要处于无线通信信号的覆盖区域，有一个常用的IP地址，并且在数据的接收终端能够接入到互联网络，那么用户就可以将GPS所监测的数据即时传输到所需要的计算机里。
具有无线网络通信功能的GPS特别适用于在崩塌或滑坡地带使用，因为这样的地带比较危险，不适合工作人员在此进行实时值班监测相关数据信息。
与常规的GPS连续运行站式监测系统和GPS静态定位监测模式相比，具有无线网络通信功能的GPS可以更好地继承和综合这两种模式的优点，同时避免两种模式的一些缺点。
3.4无线网络通信技术在自动化立体式仓库中的应用
自动化立体式仓库作为现代物流业的核心组成部分，起到了对物资储存与分配的作用。
顾名思义，自动化立体式仓库是对储存物资的控制实现自动化，这就需要相关的设备、上位系统和底层控制设备等的信息要进行及时相互的交流，要实现这种相互的信息交流，则需要各个控制系统的相关设备之间要有准确的信息传递方式，这也是自动化立体式仓库的核心技术之一。
早期的自动化立体式仓库其通信方式采用的是具有屏蔽通信电缆的点对点通信方式，由于采用有线的方式，这种通信方式容易受电缆折断或工作量繁重时信号传输的干扰，导致系统可靠性下降。
无线网络通信技术的采用可以说是自动化立体式仓库的一个革命，由于这种通信方式不再依赖于有线式的点对点通信，而是实现了点与面之间的立体空间式通信。
无线通信还方便于操作人员对设备的调试，只需通过无线网卡将相关设备连入即可完成对设备的调试。
无线网络通信的应用使得自动化立体式仓库的运行效率更高更稳定。
4.结语
无线网络通信已经不仅仅局限于人们之间的通话，由于其独有的优越性，使得这种通信技术得以在各种领域内被广泛采用，大大提高了各领域的运营效率。
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