短距離通信

通常情況下，通信收發兩方利用無線電波井下傳輸信息，且能夠在幾十米範圍內傳輸，皆可叫做短距離無線通信，也可稱為短距離通信技術。短距離通信技術具備多種共性，即對等性、成本低以及功耗低等。短距離通信技術實質指一般意義上的無線個人網絡技術，主要有以下幾種標準，ZigBee、IrDA和RFID等；此外，短距離技術有各種不同接人技術，如無線局域網技術等。感應通信是以電磁感應原理進行通信，發話時，移動通信機的磁性天線與感應線很相似，同時有尺寸大的發射天線，但干擾噪聲過大且傳輸參數可靠性差，很少應用。短距離通信技術功耗、成本均相對比較低，網絡鋪設簡單，便於操作。目前使用較廣泛的短距無線通信技術是藍牙（Bluetooth），無線局域網802.11（Wi-Fi）和紅外數據傳輸（IrDA）。同時還有一些具有發展潛力的近距無線技術標準，它們分別是：ZigBee、超寬頻（UltraWideBand）、短距通信（NFC）、WiMedia、GPS、DECT和專用無線系統等。

短距離無線通信技術具備功耗相對較低的優勢，因此對於“本安型”電路的相關設計十分符合。

分析在短距離通信技術中，ZigBee技術是其中最有代表性的技術，同時應用於煤礦井下佔據重要的位置。ZigBee技術指以IEEE802．15．4為主要物理層標準，並以此將大量微小傳一198一感器間的通信進行協調。此類傳感器無需巨大能量，經過無線電波且利用接力形式，實現兩個傳感器之間的數據傳輸，發揮高通信效率。ZigBee技術擁有三個特點：功耗低，即休眠狀態下的耗電量為微瓦級，工作狀態下的耗電量為毫瓦級；超大網絡容量，即1個ZigBee可支持的節點有65000個；廣泛的覆蓋面積，網絡覆蓋範圍可達100～1000m。ZigBee技術具備雙向性定位優勢，將ZigBee技術充分應用於煤礦井下中，有效實現井下與地面之間的信息交流，提高定位信息的規範性以及準確性。

與IrDA相比，ZigBee有大的網絡容量，每個ZigBee網絡最多可支持255個設備，也就是説每個ZigBee設備可以與另外254台設備相連接。有效範圍小。有效覆蓋範圍10~75m之間，具體依據實際發射功率的大小和各種不同的應用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環境。

與Wi-Fi相比，ZigBee低功耗和低成本有非常大的優勢，在低耗電待機模式下，兩節普通5號乾電池可使用6個月以上。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優勢。因為ZigBee數據傳輸速率低，協議簡單，所以大大降低了成本。

與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s，當降低到28kb/s時，傳輸範圍可擴大到134m，並獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節點聯網。可以比藍牙更好地支持遊戲、消費電子、儀器和家庭自動化應用。人們期望能在工業監控、傳感器網絡、家庭監控、安全系統和玩具等領域拓展ZigBee的應用。

藍牙技術誕生於1994年，Ericsson當時決定開發一種低功耗、低成本的無線接口，以建立手機及其附件間的通信。能在近距離範圍內實現相互通信或操作。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHzISM頻段，提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離。該技術還陸續獲得PC行業業界巨頭的支持。1998年，藍牙技術協議由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等五家公司達成一致。藍牙協議的標準版本為802.15.1，由藍牙小組（SIG）負責開發。802.15.1的最初標準基於1.1實現，後者以構建到現行很多藍牙設備中。新版802.15.1a基於等同於藍牙1.2標準，具備一定的Qos特性，並完整保持後項兼容性。

但藍牙技術遭遇最大的障礙在於傳輸範圍受限，一般有效的範圍在10米左右，抗干擾能力不強、信息安全問題等問題也是制約其進一步發展和大規模應用的主要因素。因此業內專家認為藍牙的市場前景取決於藍牙能否有效地解決上述制約難題。

IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，是第一個實現無線個人局域網（PAN）的技術。目前它的軟硬件技術都很成熟，在小型移動設備，如：PDA、手機上廣泛使用。起初，採用IrDA標準的無線設備僅能在1m範圍內以115.2kb/s速率傳輸數據，很快發展到4Mb/s以及16Mb/s的速率。紅外線數據協會IrDA（InfraredDataAssociation）成立於1993年，是致力於建立紅外線無線連接的非營利組織。起初，採用IrDA標準的無線設備僅能在1m範圍內以115.2kb/s速率傳輸數據，很快發展到4Mb/s的速率，後來，速率又達到16Mb/s。

IrDA的主要優點是無需申請頻率的使用權，因而紅外通信成本低廉。並且還具有移動通信所需的體積小、功能低、連接方便、簡單易用的特點。此外，紅外線發射角度較小，傳輸上安全性高。

IrDA的不足在於它是一種視距傳輸，兩個相互通信的設備之間必須對準，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術只能用於2台設備之間的連接。而藍牙就沒有此限制，且不受牆壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距問題及提高數據傳輸率。

Wi-Fi是以太網的一種無線擴展，也是一種無線通信協議，正式名稱是IEEE802．11b，與藍牙一樣，同屬於短距離無線通信技術.Wi-Fi速率最高可達11Mb/s。雖然在數據安全性方面比藍牙技術要差一些，但在電波的覆蓋範圍方面卻略勝一籌，可達100m左右。Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術。Wi-Fi是一個無線網路通信技術的品牌，由Wi-Fi聯盟（Wi-FiAlliance）所持有。目的是改善基於IEEE802.11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IEEE802.11混為一談。甚至把Wi-Fi等同於無線網際網路。

Wi-Fi工作頻率也是2.4GHz，與無繩電話、藍牙等許多不需頻率使用許可證的無線設備共享同一頻段。隨着Wi-Fi協議新版本如802.11a和802.11g的先後推出，Wi-Fi的應用將越來越廣泛。速度更快的802.11g使用與802.11b相同的正交頻分多路複用調製技術。它工作在2.4GHz頻段，速率達54Mb/s.

主要如下:1、短距離無線通信的主要特點為通信距離短，覆蓋距離一般在幾十m或100m（200m）之內。覆蓋的範圍響應也比較小。

2、無線發射器的發射功率較低，發射功率一般小於100mW。

3、自由地連接各種個人便攜式電子設備、計算機外部設備和各種家用電氣設備，實現信息共享和多業務的無線傳輸。

4、不用申請無線頻道。區別於無線廣播等長距離無線傳輸。

5、高頻操作，工作頻段一般以GHZ為單位。 ^[1]