1．當前現狀

    工業應用中，現階段基本上都是以有線的方式進行連接，實現各種控制功能。各種總線技術，局域網技術等有線網絡的使用的確給人們的生產和生活帶來了便利，改變了我們的生活，對社會的發展起到了極大的推動作用。有線網絡速度快，數據流量大，可靠性強，對于基本固定的設備來說無疑是比較理想的選擇，的確在實際應用中也達到了比較滿意的效果。但隨著射頻技術、集成電路技術的發展，無線通信功能的實現越來越容易，數據傳輸速度也越來越快，并且逐漸達到可以和有線網絡相媲美的水平。而同時有線網絡布線麻煩，線路故障難以檢查，設備重新布局就要重新布線，且不能隨意移動等缺點越發突出。在向往自由和希望隨時隨地進行通信的今天，人們把目光轉向了無線通信方式，尤其是一些機動性要求較強的設備，或人們不方便隨時到達現場的條件下。因此出現一些典型的無線應用，如：無線智能家居，無線抄表，無線點菜，無線數據采集，無線設備管理和監控，汽車儀表數據的無線讀取等等。

2．幾種無線通信方式的簡介

      生產和生活中的控制應用往往是限定到一定地域范圍內，比如：主機設備和周邊設備的互聯互通，智能家居房間內的電器控制，餐廳或飯店內的無線點菜系統，廠房內生產設備的管理和監控等0～200米的范圍內，本文著重探討短距離無線通信實用技術，主要有：紅外技術，藍牙技術，802.11b無線局域網標準技術，微功率短距離無線通信技術，現簡介如下：
2.1. 紅外技術
     紅外通信技術采用人眼看不到的紅外光傳輸信息，是使用最廣泛的無線技術，它利用紅外光的通斷表示計算機中的0-1邏輯，通常有效作用半徑2米，發射角一般不超過20度，傳統速度可達4 Mbit/s，1995年IrDA（InfraRed Data Association）將通信速率擴展到的高達16Mbit/s ，紅外技術采用點到點的連接方式，具有方向性，數據傳輸干擾少，速度快，保密性強，價格便宜，因此廣泛應用于各種遙控器，筆記本電腦，PDA，移動電話等移動設備，但紅外技術只限于兩臺設備通訊，無法靈活構成網絡，而且紅外技術只是一種視距傳輸技術，傳輸數據時兩個設備之間不能有阻擋物，有效距離小，且無法用于邊移動邊使用的設備。
2.2.藍牙技術
    藍牙技術是一種短距離無線通信技術，它采用無線電射頻技術實現設備之間的無線互連，有穿透能力，能夠全方位傳送，主要面對網絡中各種數據和語音設備，通過無線方式將它們連成一個微微網（Piconet），多個微微網之間也可以形成分布式網絡（Scatternet），從而方便，快速的實現各類設備之間的通信，藍牙技術使用2.4GHz的ISM（Industry Science Medicine）頻段，具有全球可操作性，最大傳輸率1MBit/s，當發射功率為1mW時，有效距離小于等于10米，適合于鼠標，鍵盤等短距離設備，當功率為100mW時，適合于移動電話，筆記本電腦等經常變動環境的設備。它采用跳頻擴頻FHSS（Frequency Hopping Spread Sprectrum）技術，具有非常可靠的數據和語音傳輸能力，藍牙芯片尺寸小，功率低，其應用越來越廣泛。但一個微微網同時連接的設備個數不能多8個，當多于8個時只能通過建立多個微微網，利用跨兩個微微網的設備進行連接，會造成網速下降，藍牙技術更強調設備之間的連接，而不是客戶機與服務器之間的連接,并且藍牙技術尚無國際標準，只有藍牙利益集團制定的行業標準。
2.3 802.11b技術
    IEEE（Institute of Electical and Electronics Engineers ）802.11b技術標準是無線局域網的國際標準，使用2.4GHz的ISM頻段，802.11b協議主要工作在OSI（Open System Interconnect Reference Model）的物理層和數據鏈路層，其物理層支持5.5 MBit/s和11 MBit/s兩種速度，采用直接序列擴普DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）技術進行調制解調增強了抗干擾能力，提高了傳輸速度，并使用動態速率漂移，數據傳輸速率可根據環境在11 MBit/s、5.5 MBit/s、2 MBit/s、1 MBit/s之間自動切換，有效通訊距離100－300米，802.11無線網絡的最大優點是兼容性，只要在原有網絡上裝上AP，就可以提供無線網絡服務，終端設備只要裝上無線網卡，就可以訪問所有網絡資源，象使用有線局域網一樣方便，卻免除了布線的麻煩。802.11b具有有線等價保密機制WEP（Wired Equivalent Privacy）確保數據安全。以其具有穿透能力，全方位傳送，建網速度快，可用來組建大型無線網絡，運營成本低，投資回報快等特點，正逐漸受到電信制造商和運營商的青睞，目前此種設備還比較昂貴，妨礙了其推廣和應用。
2.4 微功率短距離無線通信技術
    它一般使用數字信號單片射頻收發芯片，加上微控制器和少量外圍器件構成專用或通用無線通信模塊，一般射頻芯片采用FSK調制方式，工作于ISM頻段，通信模塊一般包含簡單透明的數據傳輸協議或使用簡單的加密協議，用戶不用對無線通信原理和工作機制有較深的了解，只要依據命令字進行操作即可實現基本的數據無線傳輸功能，因其功率小，開發簡單快速而應用廣泛，但數據傳輸速度、流量都較小較適合搭建小型網絡。在工業，民用領域使用較廣。

    各種短距離無線通信技術主要性能列表比較如下：
 

3.實例方案

    我們在做課題和科研的過程中，需要建立一個在一定范圍中使用的小型無線網絡通信系統，對分立各處的設備進行管理和監控，實時性要求不嚴格，數據流量小于10kbit/s，要求主控臺能夠對分立各處的設備終端發送指令、監控設備狀態，而各終端可向主控臺請求數據。在項目時間、資源的限制之下，如何選擇恰當的選擇一種合適的無線通訊方式成為項目開發成功的關鍵。綜合考慮通信距離，成本，開發難易程度等各方面的因素我們選擇微功率短距離無線通信技術，北京某公司開發的無線通信模塊(分為主站模塊和從站模塊)，工作于ISM433MHz頻段，共分為11個信道，初始化時可由軟件設定，工作方式為主站輪詢，從站監聽，采用透明的無線傳輸協議，無線通信的握手連接，發送確認，數據校驗，有錯重發都由模塊自動完成，接線方式采用3線制，無硬件流控。它使用方便，易組成小型無線通信網絡。 
    

    我們建立了如上圖所示通信系統模型，含有主站模塊的PC機作為服務器，含有從站模塊的設備組成終端，多個終端和服務器就構成了點對多點的無線通信系統，服務器和終端都擁有唯一標識自己身份的本機地址，任一終端都可與服務器之間進行雙向通信。所有的無線終端共用同一頻道,為了避免同頻干擾的問題，系統采用時分復用TDMA（Time Diveision Multiple Access）技術，把服務器端與任意一臺無線終端之間的通信采用時分的方式分開，服務器端通過掃描的方式與各臺無線終端設備進行單臺通信，在特定的時刻系統中只有一臺終端和服務器通信，這樣服務器端與無線終端的通信方式就成為點對點的通信方式。整個點對多點系統的通信就分解成為若干個點對點通信的組合。試驗中我們選用帶有標準RS232串行接口的無線模塊，用1臺PC作為服務器與主模塊相連，3臺PC作為終端分別與從模塊相連，構成簡易點對多點的無線通信系統。PC與無線模塊通信的基本協議格式為：

    數據傳給無線模塊后，當需要無線傳輸時由模塊自動對數據進行按無線數據協議進行打包發送等操作。使用無線模塊就像使用其他RS232串行通信設備一樣，只要按上述協議格式進行控制即可，對發送和接受的數據進行定義、解析，使其代表不同的意義，就可達到控制目的。串行口實際發送時按字符一個一個的發送和接收，在VC++6.0環境下，關于串口通信的程序和處理方法采用winAPI實現，比較常見不再敘述，服務器端主要功能程序段如下：

    終端設備程序與此類似，不再贅述。終端設備可為任何便攜設備，分立設備。

4.結論

    試驗證明此種通信方式能夠較好的滿足實際需要，取得比較滿意的試驗效果。反應速度基本能夠滿足要求，但在存在強電磁污染的環境中，會出現亂碼和錯碼，使用中要盡量消除強電磁干擾，改進無線模塊和主控臺程序來消除干擾影響，定能達到比較滿意的效果。

參考文獻：
  1.《無線局域網》牛 偉 等 人民郵電出版社 2003.9
  2.《數字通信技術與應用》伍湘彬 電子科技大學出版社 2000
  3.《Visual C++6.0程序設計經典》林俊杰 科學出版社 2001