1 概述
當今，無線通信在人們的生活中扮演越來越重要的角色，擺脫物理連接上的限制，自由地、隨時隨地地接入網絡獲取信息，成為現代社會的一種強烈需求。同時低功耗、微型化是人們對當前無線通信產品尤其是便攜產品的基本要求，因此近距離無線通信正逐漸引起越來越廣泛的注意。
短距離無線通信技術的范圍很廣，在一般意義上，只要通信收發雙方通過無線電波傳輸信息，并且傳輸距離限制在較短的范圍內，就可以稱為短距離無線通信。
多年來，人們不斷探索形成了當今令人眼花繚亂的短距離無線通信協議和相關產品。其中應用最為廣泛和最有前途的短距離無線數據通信標準有5種，分別是紫蜂(ZigBee)、無線寬帶(Wi-Fi)、藍牙（Bluetooth）、超寬帶（UWB）和近距通信（NFC）。它們基本上覆蓋了目前市面的各種應用需求，在各自的領域發揮著巨大的作用。各種通信技術對比如圖1所示。
下面就這幾種主流的短距離無線通信技術做一個簡單的介紹。
2 主流無線通信技術
2.1 紫蜂
紫蜂（ZigBee）是IEEE 802.15.4協議的代名詞。根據該協議規定這是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(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信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。其特點是近距離、低成本、自組織、低功耗、低復雜度和低數據速率。主要適用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的、低功耗的近距離無線組網通信技術。ZigBee標識及產品示例如圖2所示。
ZigBee的工作頻率有下面三種標準：
(1)868 MHz 傳輸速率為20 kb/s 適用于歐洲；
(2)915 MHz 傳輸速率為40 kb/s 適用于美國。
(3)2.4 GHz 傳輸速率為250 kb/s 全球通用。
目前，國內都在使用2.4 GHz的工作頻率，其帶寬為5 MHz，有16個信道。采用直接擴頻(DSSS)方式的OQPSK調制技術。而基于IEEE 802.15.4的ZigBee在室內通常能達到30～50 m作用距離,在室外如果障礙物少,甚至可以達到100 m作用距離。它的優勢和不足如下文所述。
ZigBee技術的優勢：
(1)功耗低。在低耗電待機模式下，兩節普通5號干電池可使用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。
(2)成本低。因為ZigBee數據傳輸速率低，協議簡單，所以大大降低了成本。
(3)網絡容量大。每個ZigBee網絡最多可支持65 535個設備，也就是說每個ZigBee設備可以與另外254臺設備相連接。
ZigBee技術的不足：
ZigBee技術本身是一種為低速通信而設計的規范，它的最高通信速度只有250 kb/s，對一些大數據量通信的場合它并不合適，但是這一特點會逐漸改變，一些廠商生產的ZigBee芯片目前也突破了這個限制，如CEL公司的ZICM2410，已經達到1 MHz的傳輸速率。
ZigBee 并不是用來與Wi-Fi或者Bluetooth等其他已經存在的標準競爭，它的目標定位于現存的系統還不能滿足其需求的特定的低功耗低速率的市場，它有著廣闊的應用前景。ZigBee 聯盟預言在未來的四到五年，每個家庭將擁有50 個ZigBee 器件，最后將達到每個家庭150 個。據估計到2012 年ZigBee 市場價值將達到數十億美元。
2.2 無線寬帶
無線寬帶是Wi-Fi的俗稱。所謂Wi-Fi，其實就是 IEEE 802.11b 的別稱，它是一種短程無線傳輸技術，能夠在數百英尺范圍內支持互聯網接入的無線電信號。隨著技術的發展，以及IEEE 802.11b、g、n等標準的出現，現在IEEE 802.11 這個標準已被統稱作Wi-Fi。
Wi-Fi設備工作在全球通用的2.4 GHz ISM頻段。目前在應用的協議標準主要有以下三種：
(1)IEEE 802.11b：工作頻段2.4 GHz，其帶寬為83.5 MHz，有13個信道，使用DSSS(直接序列擴頻技術)，最大理論通信速率為11 Mb/s。
(2)IEEE 802.11g：工作頻段2.4 GHz，其帶寬為83.5 MHz，有13個信道，使用OFDM(正交頻分技術)，最大理論通信速率為54 Mb/s。
(3)IEEE 802.11n: 工作頻段2.4 GHz/5.0 GHz，其帶寬為83.5 MHz/125 MHz，有13/5個信道，使用MIMO技術（多入多出技術），最大理論通信速率為300 Mb/s。
無線寬帶通信距離一般在200 m范圍以內。針對一些特殊的應用場合，加大通信雙方設備的輸出功率，通信距離可以超過2 km。目前，它主要應用在無線的寬帶互聯網的接入，是在家里、辦公室或在旅途中上網的快速、便捷的途徑。Wi-Fi技術標識及典型產品如圖3所示。
Wi-Fi技術有下面幾個優勢：
(1)覆蓋廣。其無線電波的覆蓋范圍廣，穿透力強。可以非常方便地為整棟的大樓提供無線的寬帶互聯網的接入。
(2)速度高。Wi-Fi技術的傳輸速度非常快，支持IEEE 802.11n協議設備的通信速度可以高達300 Mb/s，能滿足人們接入互聯網，瀏覽和下載各類信息的需求。
(3)門檻低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設置“熱點”，支持Wi-Fi的各種設備(例如：手機、手提電腦、PDA)都可以通過Wi-Fi網絡非常方便地高速接入互聯網。
Wi-Fi技術的不足：
Wi-Fi技術的不足是安全性不好。由于Wi-Fi設備在通信中沒有使用跳頻等技術，雖然使用了加密協議但是還是存在被破解的隱患。
2.3 藍牙
藍牙是一種支持設備短距離通信的無線電技術，它的出現要歸功于Bluetooth SIG。Bluetooth SIG藍牙技術聯盟是一家貿易協會，由電信、計算機、汽車制造、工業自動化和網絡行業的領先廠商組成。該小組致力于推動藍牙無線技術的發展，為短距離連接移動設備制定低成本的無線規范，并將其推向市場。藍牙技術標識及典型產品如圖4所示。
藍牙設備工作在全球通用的2.4 GHz ISM（即工業、科學、醫學）頻段，設備之間的通信是以跳頻的形式進行的，能夠實現很強的保密性。目前，最高的通信速率2 Mb/s，通信距離一般在10 m以內。目前，藍牙技術主要應用在手機、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間的無線信息交換。利用“藍牙”技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，實現高效、高保密的信息交流。
Bluetooth技術的優勢：
(1)安全性高。Bluetooth設備在通信時，工作的頻率是不停地同步變化的，也就是常說的跳頻通信。通信雙方的信息很難被捕獲，更談不上被破解和惡意插入欺騙信息了。
(2)易于使用。Bluetooth 技術是一項即時技術，它不要求固定的基礎設施，且易于安裝和設置。
Bluetooth技術的不足：
(1)通信速度不高。藍牙設備的通信速度較慢，目前最高只能達到2 Mb/s，有很多的應用需求不能得到滿足。
(2)傳輸距離短。藍牙規范最初就是為近距離通信而設計的，所以它的通信距離比較短，一般不超過10 m。
3 小結
以上介紹了目前常用的幾種短距離通信技術，ZigBee技術的特點：功耗低，抗干擾能力強，使用簡單，組網靈活，使得ZigBee技術最適合工業現場應用。在接下來的講座中，將圍繞ZigBee的技術應用方案，展開詳細論述。