近年來，隨著電子技術、計算機技術的發展，無線通訊技術蓬勃發展，出現了各種標準的無線資料傳輸標準，它們各有其優缺點和不同的應用場合，下面就由廣州萊安智慧化系統開發有限公司將目前應用的、無線通訊種類進行了分析對比，方便大家參考瞭解。

無線通訊（資料）傳輸方式及技術原理：

無線通訊是利用電磁波訊號在自由空間中傳播的特性進行資訊交換的一種通訊方式。無線通訊技術自身有很多優點，成本較低，無線通訊技術不必建立物理線路，更不用大量的人力去鋪設電纜，而且無線通訊技術不受工業環境的限制，對抗環境的變化能力較強，故障診斷也較為容易，相對於傳統的有線通訊的設定與維修，無線網路的維修可以透過遠端診斷完成，更加便捷；擴充套件性強，當網路需要擴充套件時，無線通訊不需要擴展布線；靈活性強，無線網路不受環境地形等限制，而且在使用環境發生變化時，無線網路只需要做很少的調整，就能適應新環境的要求。

常見的無線通訊（資料）傳輸方式及技術分為兩種：“近距離無線通訊技術”和“遠距離無線傳輸技術”。

1、近距離無線通訊技術

短（近）距離無線通訊技術是指通訊雙方透過無線電波傳輸資料，並且傳輸距離在較近的範圍內，其應用範圍非常廣泛。近年來，應用較為廣泛及具有較好發展前景的短距離無線通訊標準有：Zig-Bee、藍芽（Bluetooth）、無線寬頻（Wi-Fi）、超寬頻（UWB）和近場通訊(NFC）。

（1）Zig-Bee：Zig-Bee是基於IEEE802.15.4標準而建立的一種短距離、低功耗的無線通訊技術。Zig-Bee來源於蜜蜂群的通訊方式，由於蜜蜂（Bee）是靠飛翔和‘嗡嗡’（Zig）地抖動翅膀的來與同伴確定食物源的方向、位置和距離等資訊，從而構成了蜂群的通訊網路。其特點是距離近，其通常傳輸距離是10-100m；低功耗，在低耗電待機模式下，2節5號乾電池可支援1個終端工作6-24個月，甚至更長；其成本，Zig-Bee免協議費，芯片價格便宜；低速率，通Zig-Bee常工作在20-250kbps的較低速率；短時延，Zig-Bee的響應速度較快等。主要適用於家庭和樓宇控制、工業現場自動化控制、農業資訊收集與控制、公共場所資訊檢測與控制、智慧型標籤等領域，可以嵌入各種裝置。

（2）藍芽（Bluetooth）：能夠在10米的半徑範圍內實現點對點或一點對多點的無線資料和聲音傳輸，其資料傳輸頻寬可達1Mbps通訊介質為頻率在2.402GHz到2.480GHz之間的電磁波。藍芽技術可以廣泛應用於區域網絡中各類資料及語音裝置，如PC、撥號網路、膝上型電腦、印表機、傳真機、數碼相機、行動電話和高品質耳機等，實現各類裝置之間隨時隨地進行通訊。

藍芽技術被廣泛應用於無線辦公環境、汽車工業、資訊家電、醫療裝置以及學校教育和工廠自動控制等領域，藍芽目前存在的主要問題是晶片大小和價格較高；抗干擾能力較弱。

（3）無線寬頻（Wi-Fi）：它是一種基於802.11協議的無線區域網接入技術。（Wi-Fi）技術突出的優勢在於它有較廣的區域網覆蓋範圍，其覆蓋半徑可達100米左右，相比於藍牙技術，（Wi-Fi）覆蓋範圍較廣；傳輸速度非常快，其傳輸速度可以達到11mbps（802.11b）或者54mbps（802.11.a），適合高速資料傳輸的業務；無須佈線，可以不受佈線條件的限制，非常適合移動辦公使用者的需要。在一些人員密集的地方，比如火車站、汽車站、商場、機場、圖書館、校園等地方設定‘熱點’，可以透過高速線路將因特網接入上述場所。使用者只需要將支援無線網路的終端裝置該區域內，即可高速接入因特網；健康安全，具有WiFi功能的產品發射功率不超過100毫瓦，實際發射功率約60-70毫瓦，與手機、手持式對講機等通訊裝置相比，WiFi產品的輻射更小。

（4）超寬頻（UWB）：UWB是一種無載波通訊技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈衝傳輸資料，其傳輸距離通常在10M以內，使用1GHz以上頻寬，通訊速度可以達到幾百兆bit/s以上，UWB的工作頻段範圍從3.1GHz到10.6GHz，最小工作頻寬為500MHz。

其主要特點是：傳輸速率高；發射功率低，功耗小；保密性強；UWB通訊採用調時序列，能夠抗多徑衰落；UWB所需要的射頻和微波器件很少，可以減小系統的複雜性。由於系UWB統佔用的頻寬很高，UWB系統可能會干擾現有其他無線通訊系統。UWB主要應用在高解析度"較小範圍"能夠穿透牆壁"地面等障礙物的雷達和影象系統中。

這種裝置可以用來檢查樓房、橋樑、道路等工程的混凝土和瀝青結構中的缺陷，以及定位地下電纜及其它管線的故障位置，也可用於疾病診斷。另外，在救援、治安防範、消防及醫療、醫學影象處理等領域都大有用途。

（5）NFC：NFC是一種新的近距離無線通訊技術，其工作頻率為13.56MHz，由13.56MHz的射頻識別（RFID)技術發展而來，它與目前廣為流行的非接觸智慧卡ISO14443所採用的頻率相同，這就為所有的消費類電子產品提供了一種方便的通訊方式。NFC採用幅移鍵控（ASK）調製方式，其資料傳輸速率一般為106kbit/s和424kbit/s三種。NFC的主要優勢是：距離近、頻寬高、能耗低，與非接觸智慧卡技術相容，其在門禁、公交、手機支付等領域有著廣闊的應用價值。

NFC的應用情境基本可以分為以下五類：

A接觸-透過，主要應用在會議入場、交通關卡、門禁控制和賽事門票等方面；

B接觸-確認/支付，主要應用在手機錢包、移動和公交付費等方面；

C接觸-連線，這種應用可以實現2個具有NFC功能的裝置實現資料的點對點傳輸；

D接觸-瀏覽，使用者可以透過NFC手機瞭解和使用系統所能提供的功能和服務；

E下載-接觸，透過具有NFC功能的終端裝置，使用GPRS/CDMA網路接收或下載相關資訊，用於門禁或支付等功能。

2、遠距離無線傳輸技術

遠距離無線傳輸技術：目前偏遠地區廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛星通訊、短波通訊技術等。它主要使用在較為偏遠或不宜鋪設線路的地區，如：煤礦、海上、有汙染或環境較為惡劣地區等。

（1）GPRS/CDMA無線通訊技術：GPRS(通用無線分組業務)是由中國移動開發運營的一種基於GSM通訊系統的無線分組交換技術，是介於第二代和第三代之間 的技術，通常稱為2.5G它是利用‚包交換‛概念發展的一種無線傳輸方式。包交換就將資料封裝成許多獨立的包，再將這些包一個一個傳送出去，形式上有點類似寄包裹，其優勢在於有資料需要傳送時才會佔用頻寬，而且是以資料量計價，有效的提高網路的利用率。GPRS網路同時支援電路型資料和分組交換資料，從而GPRS網路能夠方便的和因特網互相連線，相比原來的GSM網路的電路交換資料傳送方式，GRRS的分組交換技術具有實時線上"按量計費"高速傳輸等優點。

CDMA(是分碼多重進接的英文縮寫)由中國電信執行的一種基於碼分技術和多址技術的新的無線通訊系統，其原理基於擴頻技術。

(2)數傳電臺通訊：數傳電臺是數字式無線資料傳輸電臺的簡稱。它是採用數字訊號處理、數字調製解調、具有前向糾錯、均衡軟判決等功能的一種無線資料傳輸電臺。數傳電臺的工作頻率大多使用220--240MHz或400--470MHz頻段，具有數話相容、資料傳輸實時性好、專用資料傳輸通道、一次投資、沒有執行使用費、適用於惡劣環境、穩定性好等優點。數傳電臺的有效覆蓋半徑約有幾十公里，可以覆蓋一個城市或一定的區域。數傳電臺通常提供標準的RS-232資料介面，可直接與計算機、資料採集器、RTU、PLC、資料終端、GPS接收機、數碼相機等連線。已經在各行業取得廣泛的應用，在航空航天、鐵路、電力、石油、氣象、地震等各個行業均有應用，在遙控、遙測、搖信、遙感等SCADA領域也取得了長足的進步和發展。

（3）擴頻微波通訊：擴頻通訊，即擴充套件頻譜通訊技術是指其傳輸資訊所用訊號的頻寬遠大於資訊本身頻寬的一種通訊技術。最早始用於軍事通訊。它傳輸的基本原理是將所傳輸的資訊用偽隨機碼序列（擴頻碼）進行調製，偽隨機碼的速率遠大於傳送資訊的速率，這時傳送訊號所佔據頻寬遠大於資訊本身所需的頻寬實現了頻譜擴充套件，同時發射到空間的無線電功率譜密度也有大幅度的降低。在接收端則採用相同的擴頻碼進行相關解調並恢復資訊資料!其主要特點是：抗噪聲能力極強；抗干擾能力極強；抗衰落能力強；抗多徑干擾能力強；易於多媒體通訊組網；具有良好的安全通訊能力；不干擾同類的其他系統等，同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點，特別適合野外聯網應用。

（4）無線網橋：無線網橋是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是為使用無線（微波）進行遠距離資料傳輸的點對點網間互聯而設計。它是一種在鏈路層實現LAN互聯的儲存轉發裝置，可用於固定數字裝置與其他固定數字裝置之間的遠距離（可達50Km）、高速（可達百兆bps）無線組網。擴頻微波和無線網橋技術都可以用來傳輸對頻寬要求相當高的影片監控等大資料量訊號傳輸業務。

（5）衛星通訊：衛星通訊是指利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電訊號，從而實現在多個地面站之間進行通訊的一種技術，它是地面微波通訊的繼承和發展。衛星通訊系統通常由二部分組成，分別是衛星端、地面端。衛星端在空中，主要用於將地面站傳送的訊號放大再轉發給其它地面站。地面站主要用於對衛星的控制、跟蹤以及實現地面通訊系統接入衛星通訊系統。

衛星可分為同步衛星和非同步衛星，同步衛星在空中的執行方向和週期與地球的自轉方向及週期相同，從地面的任何位置看，該衛星都是靜止不動的；非同步衛星的執行週期大於或小於地球的執行週期，其軌道高度"傾角"形狀都可根據需要調整。

衛星通訊的的特點是：覆蓋範圍廣，工作頻頻寬，通訊質量好，不受地理條件限制，成本與通訊距離無關等。其主要用在國際通訊，國內通訊，軍事通訊，行動通訊和廣播電視等領域，衛星通訊的主要缺點是通訊具有一定的延遲，比如打衛星電話時，不能立即聽到對方回話，主要原因是衛星通訊的傳輸距離較長，無線電波在空中傳輸是有一定延遲的。

（6）短波通訊：按照國際無線電諮詢委員會的劃分，短波是指波長100m——10m，頻率為3MHZ-30MHZ的電磁波。短波通訊是指利用短波進行的無線電通訊，又稱高頻（HF）通訊。短波通訊可分為地波傳播和天波傳播。地波傳播的衰耗隨工作頻率的升高而遞增，在同樣的地面條件下，頻率越高，衰耗越大。利用地波只適用於近距離通訊，其工作頻率一般選在5MHZ以下。地波傳播受天氣影響小，比較穩定，通道引數基本不隨時間變化，故通道可視為恆參通道。天波傳播是無線電波經電離層反射來進行遠距離通訊的方式，傾斜投射的電磁波經電離層反射後，可以傳到幾千千米外的地面。天波的傳播損耗比地波小得多，經地面與電離層之間多次反射之後，可以達到極遠的地方，因此，利用天波可以進行環球通訊。天波傳播因受電離層變化和多徑傳播的嚴重影響極不穩定，其通道引數隨時間而急劇變化，因此稱為變參通道。短波通訊的特點是：建設維護費用低，週期短，裝置簡單，電路排程容易，抗毀能力強，頻段窄，通訊容量小，天波通道訊號傳輸穩定性差等。

各種主流無線通訊技術之間的比較

　當前流行的無線通訊技術有：RFID、GPRS、Bluetooth、Wi-Fi、IrDA 、UWB、Zig-Bee和NFC。

1、RFID

RFID是一種簡單的無線系統，只有兩個基本器件，該系統用於控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個詢問器和很多應答器組成。

應答器:由天線，耦合元件及晶片組成，一般來說都是用標籤作為應答器，每個標籤具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標物件。

閱讀器:由天線，耦合元件，晶片組成，讀取(有時還可以寫入)標籤資訊的裝置，可設計為手持式rfid

應用軟體系統 :是應用層軟體，主要是把收集的資料進一步處理，併為人們所使用。

2、GPRS

如下圖為典型GPRS系統結構圖，透過監控中心與Internet相連，可以支援一些比較複雜的應用，另外支援的通訊方式比較多，使使用者可以隨時隨地以多種通訊方式來監控實際應用點。該方案還可以讓監控中心同時和多個GPRS模組通訊，從而監控多個工作現場。

3、Bluetooth

藍芽系統由無線單元、鏈路控制器、鏈路管理器和提供到主機端介面功能的，支援單元組成。

藍芽無線單元是一個微波跳頻擴頻通訊系統,資料和話音資訊分組在指定時隙,指定跳頻頻率傳送和接收。跳頻序列由主裝置裝置地址決定,採用尋呼和查詢方式建立通道連線。鏈路控制(基帶控制)器包括基帶數字訊號處理的硬體部分並完成基帶協議和其它底層鏈路規程。鏈路管理器(LM)軟體實現鏈路的建立、驗證、鏈路配置及其協議。鏈路管理器可以發現其它的鏈路管理器,並透過連線管理協議LMP建立通訊聯絡。鏈路管理器透過鏈路控制器提供的服務實現上述功能。

4、Wi-Fi

Wi-Fi方案的設計相對其他方案比較簡單，僅需要透過MCU控制WIFI模組，透過CAN匯流排與主機板通訊，然後透過WIFI模組傳輸訊息到Internet。透過連線伺服器，然後伺服器對資料進行處理。

5、IrDA

紅外通訊主要有3部分組成：

(1)發射器部分：目前已有紅外無線數字通訊系統的資訊源包括語音、資料、影象等。

(2)通道部分：它們的作用是:整形、濾波、視場變換、頻段劃分等。

(3)終端部分：紅外無線數字通訊系統終端部分包括光接收部分、取樣、濾波、判決、量化、均衡和解碼等部分。

6、UWB

UWB（UltraWideband）是一種無載波通訊技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈衝傳輸資料。透過在較寬的頻譜上傳送極低功率的訊號，UWB能在10米左右的範圍內實現數百Mbit/s至數Gbit/s的資料傳輸速率。

7、Zig-Bee

技術是一種近距離、低複雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用於距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子裝置之間進行資料傳輸以及典型的有周期性資料、間歇性資料和低反應時間資料傳輸的應用。

8、NFC

與RFID一樣，NFC資訊也是透過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區別。首先，NFC是一種提供輕鬆、安全、迅速的通訊的無線連線技術，其傳輸範圍比RFID小。 其次，NFC與現有非接觸智慧卡技術相容，已經成為得到越來越多主要廠商支援的正式標準。再次，NFC還是一種近距離連線協議，提供各種裝置間輕鬆、安全、迅速而自動的通訊。與無線世界中的其他連線方式相比，NFC是一種近距離的私密通訊方式。

無線通訊主流技術對比表

　　各種無線通訊技術的適用頻段、調製方式、最大作用距離、資料率和應用領域。這些無線通訊技術的作用距離與資料率的關係，資料率越高，作用距離就越短。可用網路技術擴充套件作用距離而仍然保持資料率。

無線通訊主要包括微波通訊和衛星通訊，微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通訊容量很大。微波通訊每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛星通訊是利用通訊衛星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通訊聯絡。

語言是人類最重要的交際工具，是人們進行溝通交流的主要表達方式。在物聯網的時代當機器需要交流的時候，也需要按照相互之間可以聽懂的語言進行。今天，我們就來扒一扒那些在物聯網中比較常用的無線短距離通訊語言及技術--華為Hilink協議、WiFi（IEEE 802.11協議）、Mesh、藍芽、ZigBee、Thread、Z-Wave、NFC、UWB、LiFi。

光保真技術，是一種利用可見光波譜（如燈泡發出的光）進行資料傳輸的全新無線傳輸技術，由英國愛丁堡大學HaraldHass教授發明。

可見光通訊技術，是利用熒光燈或發光二極體等發出的肉眼看不到的高速明暗閃爍訊號來傳輸資訊的，將高速因特網的電線裝置連線在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。

LiFi相當於Wi-Fi的可見光無線通訊（VLC）技術，能利用發光二極體（LED）燈泡的光波傳輸資料，可同時提供照明與無線聯網，且不會產生電磁干擾，有助緩解現今網路流量爆增的問題。

華為推出的自主研發的智慧家居“三件套”—Hilink協議、Huawei-LiteOS系統以及IOT晶片。

HiLink協議是智慧裝置之間的“普通話”。它能快速接入，簡單易用，安全可靠，相容多協議，SDK開放，是繼華為海思晶片之後的又一大歷史性突破。Hilink連線協議將和華為此前推出的Liteos物聯網作業系統將成為華為與夥伴共享的兩大核心能力。

通常WiFi技術使用2.4GHz和5GHz周圍頻段，透過有線網路外接一個無線路由器，就可以把有線訊號轉換成WiFi訊號，2016年WiFi聯盟最新公佈的802.11ah WiFi標準—WiFi HaLow，使得WiFi可以被運用到更多地方。

Wi-Fi是一個無線網路通訊技術的品牌，目的是改善基於IEEE 802.11標準的無線網路產品之間的互通性。現時一般人會把Wi-Fi及IEEE 802.11混為一談。甚至把Wi-Fi等同於無線網際網路。Wi-Fi的樣式有很多型別，有無線的卡，還有連線電腦的等等。2015年9月，Skyhook與Mapbox兩家公司收錄的wifi訊號資料表示，全球wifi訊號多達9億。

被稱為廉價“Last Mile“寬頻接入方案，它利用多跳無線網狀結構為移動使用者提供寬頻接入。

Mesh是WLAN與移動Ad Hoc（點對點）網路的結合。與WLAN相比，各網路終端之間可以對等的進行直接通訊，不再需要經過AP（基站）轉發，且覆蓋範圍更大。與Ad Hoc相比，由於具有固定和電源充足的主幹路由器，在移動性和功耗上可不用考慮太多。

Zigbee被正式提出來是在2003年，它的出現是為了彌補藍芽通訊協議的高複雜，功耗大，距離近，組網規模太小等缺陷。名稱取自於蜜蜂，蜜蜂 （bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位資訊，依靠這樣的方式構成了群體中的通訊網路。

ZigBee採用自組網的方式進行通訊，也是無線感測器網領域最為著名的無線通訊協議。在無線感測器網路中，當某個感測器的訊息從某條通訊路徑無法順暢的傳遞出去時，動態路由器會迅速的找出另外一條近距離的通道傳輸資料，從而保證了資訊的可靠傳遞。

Thread和ZigBee同屬802.15.4，但是針對802.15.4做了很大的改進。

Thread是建立在IPv6的基礎之上的一個協議，無論在傳輸安全，還是系統可靠性上都做了非常棒的最佳化。它既可以承載高通海爾數十企業組物聯網盟AllSeen，也可以支援蘋果的Homekit智慧家居平臺。谷歌旗下的Nest 將Thread定為家庭物聯網的唯一通訊協定，隨後Nest發起產業聯盟，聯盟成員共同推廣Thread協議，Thread短距離通訊上面也是大有可為。

Z-Wave無線組網規格於2004年提出，由丹麥的晶片與軟體開發商Zensys主導，Z-wave聯盟推廣其應用。

Z-Wave工作頻率美國908.42MHz、歐洲868.42MHz，採用無線網狀網路技術，因此任何節點都能直接或間接地和通訊範圍內的其它臨近節點通訊。資料速率包括 9.6kbps和40kbps，訊號的有效覆蓋範圍在室內是30m，室外可超過100m。Z-Wave是一種新興的基於射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適於短距離、窄頻寬的應用場合。Z-Wave專注於家庭自動化，在歐美國家比較流行，進入中國市場較Zigbee晚，市場份額也遠遠不及Zigbee，且由於頻帶劃分的原因，雖能在中國發展，但也是走得小心翼翼。

藍芽技術最早始於1994，由瑞典愛立信研發。它採用調頻技術（Frequency-hopping Spread Spectrum），通訊頻段為2.402G Hz-2.480GHz。截止目前為止已經更新了9個版本，分別為藍芽1.0/1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0/4.1/4.2，通訊半徑從幾米到幾百米延伸。

近場通訊，2002年由飛利浦半導體、諾基亞和索尼共同研發。2004年，成立NFC論壇，致力於近場通訊技術的標準化和推廣，該技術由RFID及互連技術整合演變而來。

NFC是一種短距高頻的無線電技術，工作頻率在13.56MHz，20cm距離內。其傳輸速度有106 Kb/s、212 Kb/s或者424 Kb/s三種。透過卡、讀卡器以及點對點三種業務模式進行資料讀取與交換。NFC與藍芽技術功能類似，但傳輸速率和傳輸距離沒有藍芽快和遠，同時功耗和成本都較低，保密性好，這些優點讓它成為移動支付和消費類電子的寵兒。近來，Apple pay、Samsung pay在移動支付領域鬧得風聲水起，NFC技術在未來移動物聯世界裡的重要性不言而喻。

超寬頻，一種無載波通訊技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈衝傳輸資料，能在10m左右的範圍內實現數百Mb/s至數Gb/s的資料傳輸速率。

UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、頻寬極寬、消耗電能小、傳送功率小等諸多優勢，主要應用於室內通訊、高速無線LAN、家庭網路、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領域。比較有意思的是，UWB的標準化問題一直充滿爭議，這也間接的減慢了其推廣的步伐。與藍芽、802.11b、802.15 等無線通訊相比，UWB可以提供更快、更遠、更寬的傳輸速率，越來越多的研究者投入到UWB 領域。

無線通訊就是利用電磁波在空間傳播的特性進行資訊傳輸的一種技術。

目前我們生活中最常用的無線通訊傳輸技術主要有藍芽傳輸，wifi，行動通訊等。其中藍芽，wifi覆蓋範圍有限，適用於小範圍近距離傳輸。而移動通訊技術具有傳輸距離長，覆蓋範圍大，移動性等優點，應用更加廣泛。

無線移動通訊技術從2G 的GPRS ，EDGE ，到3G，4G，資料傳輸速率從2G時代的幾十K 到現在4G的100多M 。目前各大通訊裝置商都在研究的5G 技術，可以讓速率再度有大幅提升。

Zig-Bee、藍芽(Bluetooth)、無線寬頻(Wi-Fi)、超寬頻(UWB)和近場通訊(NFC，GPRS/CDMA