短距离无线通信技术在仪器通信中的实践

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1短距离无线通信技术

1.1蓝牙技术

蓝牙技术是一种综合无线通信技术和语音通信技术的数据传输技术，具有开放性特点，可以不借助电缆，直接实现电子设备之间信息的传递，而且耗能低，不具有成本，在数据传输中是免费的。其传输的频率制定了标准，是全球通用的，运用的是2.4GHzISM频段，运用了1600Hz的高效率的扩频技术，在数据传输的过程中能够自动的排除干扰因素。蓝牙的传输距离一般为10m，如果要实现更长距离的数据传输，可以借助放大器，放大器能够使蓝牙的传输距离提高到100m，但是，蓝牙的芯片要消耗比较高的成本，在数据传输的过程中存在范围小的问题，而且还不能防止数据传输的安全问题。

1.2无线局域网技术

无线局域网技术是运用了IEEE802.11的相关标准的，其传输的速率是比较高的，最大的速率能够达到54MB/s，能够运用不同的测试系统进行传输速率的测试。尽管在数据传输中，还是会存在安全问题，数据容易泄露，但是，其数据传输的范围要比蓝牙广，能够在100m以上的范围内传输信息。无线局域网的结构框架并不复杂，在测试系统的前方设计了数据采集的信号口，能够对地方的“热点”进行收集，然后运用支持无线局域网的笔记本电脑，在“热点”区域内，就可以接收信号，将信号通过因特网进行传播。但是，无线局域网的技术还是比较复杂的，在各项技术中，如果不能合理地处理，就会存在一定的冲突，影响了数据传输的效果。而且，在相关技术方面，还没有制定统一的标准，在技术的使用上存在一定的安全问题。

1.3红外数据传输技术

红外数据传输技术是运用红外线的方法，实现了点对点的数据传输，其能够实现无线个人局域网。现在，红外数据传输技术的发展已经相当成熟，其使用的软件和硬件都已经被研发出来，大多数应用在小型的移动设备上，掌上电脑和手机中几乎都是运用的红外数据传输技术。其传输速率是很高的，在1m内的范围内数据的传输速率就能够达到16MB/s，使用的是4PPM的调制方式，能够在大容量的数据传输中使用，适合多种数据文件的传输，在传输的过程中可以借助多媒体数据流的方法提高数据传输的安全性。而且，红外线在发射的过程中呈现的角度比较小，是运用的物理传输的方法，所以，其在数据传输的过程中可以保障数据的安全性，能够在工业测控网络中应用，实现了移动化的工业测试，为工业测试提供准确的数据。但是，红外数据传输技术的缺陷在于其传输的距离比较短，而且在数据传输的过程中会受到视距的影响。在进行数据传输的过程中，需要将移动设备的位置固定下来，只能进行点对点的传输，不能与其他的网络组合进行高速率的数据传输。

1.4ZigBee技术

ZigBee技术比较适合用于短距离的数据传输中，在数据传输中其结构比较单一，耗能也不多，自然传输的速率也不是很高。其覆盖的范围也很小，通常在10m到70m的范围内传输，但是其工作的频段都是免费的，而且能够提供各种工作频段，传输速度在20-200KB/s，在数据传输的过程中，能够分析数据是否是完整的，实现鉴权的功能，运用了AES-128的加密算法，使数据传输更加得安全。这项技术在实现数据传输的过程中，其协议也不复杂，且不会消耗过多的成本，数据传输及时，不会出现延时传输的问题，在网络中能够容纳大部分的数据。所以，ZigBee技术能够实现对低成本的无线网络传输技术的建立，具有很好的发展前景，在进行无线连接的过程中，其功耗是比较低的，而且传输的速率比较高，符合市场的发展。蓝牙技术、无线局域网技术以及ZigBee技术都具有各自的优势，但是ZigBee技术与其他的几项技术相比，其数据传输的速率较低，而且数据通信的范围也比较小，所以，其还是不能实现大容量的数据传输。

1.5UWB技术

UWB技术的数据传输速率比较高，而且成本低廉，不能产生大量的能耗，是一种新型的无线通信技术，这项技术的信号带宽比较大，一般都处于500Hz，信号带宽与中心频率的比值也比较大，其传输的速率控制在100-500MB之间。UWB在使用的过程中，其工作频段在3-10Hz之间，但是，信号的传输范围比较小，一般只能在10m以内的空间内实现数据的传输，运用OFDM技术进行调制，能够将无线收发中心必须使用的载波调制技术摒弃，能够在规定的范围内直接实现无线技术的操作。

2仪器通信的无线通信模块的开发

仪器间的通信技术已经朝着自动化的方向发展，其随着自动化测量技术的发展，已经取得了比较大的进步，为了能够实现短距离通信技术的发展，分析短距离通信模块在仪器通信技术中的应用，运用NRF905芯片，对无线通信技术的模块进行开发。NRF905芯片在使用的过程中采用了sho-ckburst技术，运用了高斯频仪监控的调制方法，从而能够使电路在集成的过程中减少成本，其传输的速率能够达到50KB/s，在待机中几乎不会产生能耗，其能够运用载波监测输出的方法，能够对多点的无线通信进行设计，在数据接收完成后，还能够降低能耗，使功率降低。NRF905芯片能够在不同的频段中使用，实现了较大范围的通信，其是一种单独的芯片，所以，在集成的过程中能够对电路进行充分地利用，借助几个外围的元件，实在数字的串行接口。能够实现系统的嵌入式应用，可以在将单片机嵌入到系统中应用，而且能够运用控制NRF905芯片进行控制的基础上，实现对数据的及时发射与接收，能够与PC机连接使用。NRF905中TXEN和TRX主要实现的是对系统的模块化的控制，在MCU中的几个PO口的状态不同时，能够对其待机、发射和接收的模式进行分析，在此基础上，能够实现对所有接口的配置。在计算机编程技术的前提下，单片机能够借助SPI接口，对几个模块的参数进行设计，然后再反射模式和接收模式的影响下，能够将数据发射和接收。NRF905芯片还能够实现载波的检验，使数据能够互相匹配。NRF905芯片能够实现对收发一体的数据传输模块的建立，这个模块可以与低速率传输的设备连接，实现无线的传输，通过相关的验证，此模块在通信的时候安全性比较高，而且具有较高的数据获取的灵敏度，在没有干扰的情况下可以在200m的范围内进行数据传输，数据的接收速率达到了50KB/s，实现了对传输范围的调整。在数据传输过程中，能够通过对天线端的设计，减少速率误码的出现。通过对数据的分析，可以看出接口的速率控制在RF端，能够实现点对点的数据传输，能够实现工业数据的收集和身份的认证。

3结语

现在，无线通信技术实现了长足的发展，能够在不同的领域应用，其成本比较低，而且能够实现短距离的无线通信，不用在借助电缆等设备，实现了设备与设备之间高速率的数据传输，运用了AES-128的加密算法，使数据传输更加得安全。无线传输技术在实现数据传输的过程中，其协议也不复杂。

作者:杨东升 单位:中南民族大学