无线通信技术概览

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电生磁，磁生电

电场和磁场的关系，简而言之就是：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。

电荷的定向移动产生电流，电荷本身产生电场。电流是移动的电场。静止的电荷产生静止的电场，运动的电荷产生运动的电场。

变化的电场一定产生磁场。均匀变化的电场会产生稳定的磁场，不均匀变化的电场会产生变化的磁场。

发射的天线：电场→电磁波；

接收的天线：电磁波→电场；

由上面可知，发射天线中的电场肯定是非均匀变化的电场，也就是说，电荷肯定不是做匀速运动。

具体原理可参考：

大学学了四年，不如这个讲得清楚！看完自己就能学会制作天线了！_哔哩哔哩_bilibili

更多细节可参考这篇文章《无线通信原理》无线通信原理

关于无线传输 

无线频谱

所有无线信号都是随电磁波通过空气传输的，电磁波是由电子部分和能量部分组成的能量波。声音和光是电磁波得两个例子。无线频谱(也就是说，用于广播、蜂窝电话以及卫星传输的波)中的波是不可见也不可听的——至少在接收器进行解码之前是这样的。

“无线频谱”是用于远程通信的电磁波连续体，这些波具有不同的频率和波长。无线频谱包括了9khz到300 000Ghz之间的频率。每一种无线服务都与某一个无线频谱区域相关联。例如，AM广播涉及无线通信波谱的低端频率，使用535到1605khz之间的频率。

无线频谱是所有电磁波谱的一个子集。在自然界中还存在频率更高或者更低的电磁波，但是他们没有用于远程通信。低于9kz的频率用于专门的应用，如野生动物跟踪或车库门开关。频率高于300000Ghz的电磁波对人类来说是可见的，正是由于这个原因，他们不能用于通过空气进行通信。例如，我们将频率为428570Ghz的电磁波识别为红色。

下图显示了整个电磁波谱。

图 电磁波谱

当然，通过空气传播的信号不一定会保留在一个国家内。因此，全世界的国家就无线远程通信标准达成协议是非常重要的。ITU就是管理机构，它确定了国际无线服务的标准，包括频率分配、无线电设备使用的信号传输和协议、无线传输及接收设备、卫星轨道等。如果政府和公司不遵守ITU标准，那么在制造无线设备的国家之外就可能无法使用它们。

无线传输

正如有线信号一样，无线信号也是源于沿着导体传输的电流。电子信号从发射器到达天线，然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中。信号通过空气传播，直到它到达目标位置为止。在目标位置，另一个天线接收信号，一个接收器将它转换回电流。

无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。

关于天线

在无线信号的发送端和接收端都使用了天线，而要交换信息，连接到每一个天线上的收发器都必须调整为相同的频率。

每一种无线服务都需要专门设计的天线。服务的规范决定了天线的功率输出、频率及辐射图。

天线一般分为定向天线和全向天线，“全向天线”在所有的方向上都与相同的强度和清晰度发送和接收无线信号。这种天线用在许多不同的接收器都必须能够获得信号时，或者用在接收器的位置高度易变时。电视台和广播站使用全向天线，大多数发送移动电话的发射塔也是如此。

无线信号传输中的一个重要考虑是天线可以提升信号传输的距离，同时还能使信号足够强，能够被接收机清晰地解释。无线传输的一个简单原则是，较强的信号比较弱的信号传输得更远。

正确的天线位置对于确保无线系统的最佳性能也是非常重要的。用于远程信号传输的天线经常都安装在塔上或者高层的顶部。从高处发射信号确保了更少的障碍和更好的信号接收。

手机里的天线

只要涉及到无线传输，就有发射和接收天线。

可是手机有wifi、蜂窝数据、热点、蓝牙等无线传输功能，我怎么没看到手机上有天线呢？

你还记得大哥大吗？

我们不禁好奇，上面这些伸出来长长的真的都是天线吗？

答案是：对的，它们都是天线。
那么问题来了，为什么我们现在的手机外面没有看到那根天线了呢？

我们知道波长和频率之间有着密切关系，光速=频率×波长(c=fλ),从1G到5G，使用的频率越来越高，波长越小，对应天线的尺寸越小，这就是为什么咱们现在手机的天线可以藏到手机里面了。

现在的手机都是内置天线，也就是内置了无线讯号模块。

现在的手机的天线是印刷天线，印在PCB或者手机壳上，面积形状很大，信号都比可以拉的那种天线强大太多了。看看下面这些手机内部结构：

可看见手机里面有一些特定形状的铜片，很小很薄的样子。那就是高频天线。手机信号为高频信号，因此只需很小的几个高频线就可以可靠收发。

不同的技术有不同的频率，所以都有各自的天线，无法混用。

数据如何通过电磁波传输

看到一篇很详细的文章：

[4G&5G专题-64]：RF层 - 无线电磁波的基本原理与传输特性_文火冰糖的硅基工坊的博客-CSDN博客_rf层

摘录关键内容如下：

1、

任何一个无线射频设备，都离不开天线，它负责发送和接收来自空中的电磁辐射，或者说电磁波。

在发送方向，天线能够把射频设备的产生的高频率的电流信号，转换电磁波，并发送到空气中进行传播。

在接收方向，天线能够捕捉空气中的电磁波，并把电磁波转换成射频设备内部的高频的电流信号。

2、

无线通信，就是利用电磁波的振幅和相位来传递信息的，包括二进制数据！

无线电磁波是一种信号和能量的传播形式。

无线通信就是利用这种能量的传播，在接收端接收电磁波能量，根据电磁波的振幅和相位，来识别传输的信息！！！

发送端：

信号发送器：产生电流或电压强度随时间周期变化的正弦波的电信号，变化的频率就是电磁波的频率。

感应线圈：产生的周期性变化的电流信号，感应到天线回路中，天线回路中就产生了同周期变化的电信号。

天线：周期性变化的电信号，通过天线把电信号以电磁波的形式，发送到空气中。

接收端：

天线：天线能够感应到空气中变化的电磁场，在天线回路中形成周期性变化的微弱电流。

感应线圈：感应到的周期新变化的微弱电流，通过共轭线圈，感应到信号恢复和放大电路。

信号恢复电路：信号恢复电路丢感应到的周期性变化的微弱电信号，进行放大，还原到原先的周期性变化的电信号。

调制和解调

调制与解调，是无线通信领域中常见的技术词汇。在发送端把基带信号（包含传输信息的有效信号）加载到某个载波（通常为高频的正弦或余弦波）的过程称为调制，得到的信号称为已调信号。解调是调制的逆过程，就是在接收端通过某种信号处理手段从已调信号中得到基带信号。那么为什么要在线通信的过程中采用调制与解调这种手段呢，直接传输基带信号不行吗？

还真的不行，主要有以下几种原因：

1）基带信号的频谱范围通常很低，有时，甚至零频的能量也不可忽略，而发射天线的尺度与电磁波的波长有关，只有发射天线尺度大于等于1/4倍的波长时信号才能有效传输，对于十几千赫兹的信号，发射天线都都要十几公里。这在工程上是不切实际的；

2）调制能够实现频谱搬移，将低频信号搬移到高频处，这能够降低发射天线的尺度；

3）低频频带窄，都用低频传输，会造成堵塞，调制能够扩宽传输频带，提高了频率利用率；

4）调制能够将多路基带信号加载到频率不同的载波上，完成信号的频率分配，使多路信号互不干扰地在同一个信道上传输，实现频分复用；

5）调制还可以减弱噪声和降低干扰。

调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号，这就意味着把基带信号（信源）转变为一个相对基带频率而言频率非常高的带通信号。该信号称为已调信号，而基带信号称为调制信号。调制可以通过使高频载波随信号幅度的变化而改变载波的幅度、相位或者频率来实现。调制过程用于通信系统的发端。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，也就是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接受者（信宿）处理和理解的过程。该过程称为解调。

根据所控制的信号参量的不同，调制可分为：

调幅，使载波的幅度随着调制信号的大小变化而变化的调制方式。

调频，使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变，而幅度保持不变的调制方式。

调相，利用原始信号控制载波信号的相位。

补充：

调制解调就是我们常说的Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器。也有人跟据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。我们知道，计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号，而在电话线上传递的却只能是模拟电信号（模拟信号为连续的，数字信号为间断的）。于是，当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责数模的转换。这个数模转换器就是我们这里要讨论的Modem。计算机在发送数据时，先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”，也成D/A转换。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程我们称“解调”，也称A/D转换。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程，从而实现了两台计算机之间的远程通讯。

广域网和局域网

广域网（Wide Area Network），简称WAN，是一种地域范围覆盖广的计算机网络的集合，通常所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个地区、城市和国家。由于其超长的覆盖范围，发送介质主要是政府或者大型企业部署的电话线或光纤，因此又被大家亲切的称为：外网、公网。

局域网（Local Area Network），简称LAN，相对于广域网（WAN）而言，主要是指在某一区域的计算机互联网络。“某一区域”指的是同一办公室、同一建筑物、同一公司和同一学校等，一般是方圆几千米以内。

更通俗地讲，你用手机上的移动网路，浏览网页时用到就是运营商提供的WAN，即广域网。打开手机，连接图中的路由器R1、R2后，再访问网页，手机使用的就是局域网。是的，路由器这种工具往往充当广域网与局域网接入的“中间媒介”。

局域网按照是否使用何导线或传输电缆连接网络设备，分为有线局域网、和无线局域网。

无线局域网（英语：Wireless LAN，缩写WLAN）是不使用任何导线或传输电缆连接的局域网，其使用无线电波作为数据传送的介质，传送距离一般只有几十米。有线局域网，是使用导线或传输电缆连接的局域网，传送距离可达几千米。

无线局域网WLAN的范围实际上很广，按照定义，以各种无线电波（如激光、红外线等）的无线信道来代替有线局域网中的部分或全部传输介质所构成的网络都叫WLAN。但是，由于一些技术比如WiFi、蓝牙使用的很多，以至于它们几乎代表了WLAN。实际上，WLAN是指一种网络组织架构，而WiFi是WLAN中的技术标准之一罢了。

wifi

wifi是一种无线网络技术，即允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术。

WiFi是无线保真（Wireless Fidelity）的英文缩写，是WLAN中的一种通信标准之一。该标准由于其实现技术相对简单、通信可靠、灵活性高和实现成本相对较低等特点，成为了WLAN的主流技术标准，这使得初学者会误认为WLAN与WiFi是一样的概念，No，它们是前者包含后者的关系。

现在我们使用的WIFI（比如在家上网），大部分是家里的无线路由器发送信号，现在有2.4G和5G的频段。2.4G拥有3个互不干扰的信道，而5G有9个完全互不干扰的信道（信道规划更容易）

2.4G一般传输速率是20M，有的会更高，不过这都是理论值，通常达不到。

5G 的传输速度更快，但是相比2.4G传输的距离更短，衰减更快。也就是说，在家里，可能在阳台能连上2.4G的，用起来感觉还行，但是连上5G就会发现信号不好。

相比起来，2.4G频段会存在更多的干扰，可能微波炉、蓝牙等都会影响到，而5G频段由于信号的频率更高，相对会更稳定一些（但别忘了还有距离的因素）

关于wifi的更多常识，直接看百度百科：Wi-Fi（无线通信技术）_百度百科

优点

Wi-Fi的优点是局域网部署无需使用电线，降低部署和扩充的成本。另外，根据Wi-Fi联盟指定，“Wi-Fi认证”是向后兼容的，它指定一套全球统一标准：不同于移动电话，任何Wi-Fi标准设备将在世界上任何地方正确运行。

缺点

Wi-Fi的缺点是通信距离有限，稳定性差，功耗较大，组网能力差，安全性也较差。

补充一些基础概念。

IEEE

电气与电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers），简称IEEE，总部位于美国纽约，是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，也是全球最大的非营利性专业技术学会。

电气与电子工程师协会由美国电气工程师协会和无线电工程师协会于1963年合并而成，在全球拥有43万多名会员。作为全球最大的专业技术组织，IEEE在电气及电子工程、计算机、通信等领域发表的技术文献数量占全球同类文献的30%。

IEEE致力于电气、电子、计算机工程和与科学有关的领域的开发和研究，在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域已制定了1300多个行业标准，现已发展成为具有较大影响力的国际学术组织。

IEEE 802.11

IEEE制定的行业标准之一。是现今无线局域网通用的标准。

自第二次世界大战，无线通讯因在军事上应用的成果而受到重视，无线通讯一直发展，但缺乏广泛的通讯标准。于是，IEEE在1997年为无线局域网制定了第一个版本标准──IEEE 802.11。其中定义了媒体访问控制层（MAC层）和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种扩频作调制方式和一种红外线传输的方式，总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备可以自行构建临时网络，也可以在基站（Base Station, BS）或者接入点（Access Point，AP）的协调下通信。为了在不同的通讯环境下获取良好的通讯质量，采用CSMA/（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）硬件沟通方式。

1999年加上了两个补充版本：802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层，802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。 2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用，因此802.11b得到了最为广泛的应用。苹果公司把自己开发的802.11标准起名叫AirPort。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟，致力解决匹配802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。

ISM频段

Industrial Scientific Medical Band，中文意思分别是工业的(Industrial)、科学的(Scientific)和医学的(Medical)，因此顾名思义ISM频段就是各国挪出某一段频段主要开放给工业，科学和医学机构使用。应用这些频段无需许可证或费用，只需要遵守一定的发射功率（一般低于1W），并且不要对其它频段造成干扰即可。ISM频段在各国的规定并不统一。如在美国有三个频段902-928 MHz、2400-2484.5 MHz及5725-5850 MHz，而在欧洲900MHz的频段则有部分用于GSM通信。

2.4GHz为各国共同的ISM频段。因此无线局域网（IEEE 802.11b/IEEE 802.11g），蓝牙，ZigBee等无线网络，均可工作在2.4GHz频段上。

手机流量

手机流量我一直没搞明白到底属不属于无线通信技术，插上运营商的手机卡，就能连上网络，安卓上叫做“移动流量”，苹果上叫做“蜂窝数据”，二者是一样的东西，只是叫法不一样。从形式上来看，手机流量是属于一种无线通信技术。

数据流量是指用户通过某一网络通信终端进行网络信息数据交换数据量的总和，就是你用手机、平板或其它可支持互联网的电子产品上网所产生的网络数据使用量。WiFi是一种可以将个人电脑、手持设备（如平板、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。WIFI可以说是一个无线网络热点，通过无线路由器将网络终端(宽带，光纤)建立成一个网络覆盖范围有限的网络热点。可以理解成WIFI是一个网络点，数据流量是网络数据交换量的总和。再说通俗一点，就是手机用的是手机里面电话卡对应的运营商提供的，你需要每月充话费开通数据流量业务（现在都是默认开通）才能使用；而手机WIFI一般情况下是通过宽带提供的网络通过路由器无限共享给你的移动设备来进行上网，你交过宽带费用后手机通过WIFI共享使用的这一部分数据流量是不需要额外费用的。

所以说，手机流量其实就是指你的终端用掉了多少网络数据。因为这种网络服务是运营商提供的，他帮你打通了网络，使得你随时随地都可以联网，而不必和wifi一样有范围的限制，所以你需要向运行商付费购买这种服务。

运营商为了实现这种数据的传输，就需要建立大量的基站，其中涉及到大量的交换机路由器等等，是一种十分庞杂的系统，具体可以查看计算机网络相关课程。

根据这些内容可知，手机流量是直接接入运营商网络的。而且不必像wifi一样输入账号和密码，只需要一张运营商的手机卡即可。

移动通信技术的发展历程

第一代移动通信系统(1G)；

第二代​​​​​​​移动通信系统(2G)；

第三代​​​​​​​移动通信系统(3G)；

第四代​​​​​​​移动通信系统(4G)；

第五代​​​​​​​移动通信系统(5G)；

×G只是一种统称，具体的移动通信技术有GPRS、EDFE、TE-SCDMA、HSDPA、LTE等等。还有一大堆的概念，比如GSM等等，还是比较懵的。

GSM

简单来说，是一种移动通信的标准。实现这种标准具体会用到一些技术，比如时分多址(TDMA)，频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA）等等。

全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)是由欧洲电信标准组织ETSI（ European Telecommunications Standards Institute）制订的一个数字移动通信标准。自90年代中期投入商用以来，被全球超过100个国家采用。GSM标准的无处不在使得在移动电话运营商之间签署漫游协定后，用户的国际漫游变得很平常。 GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代 (​​​​​​​2G)移动电话系统。

GSM开发始于1982年，到了1995年开发完成，包括分组无线电和EDGE所采用的更高效调制方案在内的进一步的功能提升是其后才逐渐引入的。基于这些扩充，GSM通常被称为2.5代系统，这是因为其功能比那些第二代系统强大，而又未能具备第三代系统的所有功能。

GSM是一个开放性标准。这意味着只就接口做出规定，而不限制具体的实现形式。

注意：在行业中，常常会有很多的标准，同时也有实现这些标准的很多技术。要注意区分标准和技术的概念。另外，在通信中，要注意“协议”这个概念，倾向于双方之间的一种约定。

GPRS

GPRS英文全称为 General packet radio service，中文名称为通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”“按量计费”“快捷登录”“高速传输”“自如切换”的优点。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。GPRS是GSM网络向第三代​​​​​​​移动通信系统过渡的一项2.5代通信技术，在许多方面都具有显著的优势。

GPRS是2G迈向3G的过渡产业，是GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。它特别适用于间断的、突发性的、频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS理论带宽可达171.2kb/s，实际应用带宽大约在40~100kb/s。在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于 Internet连接、数据传输等应用。

人们通常将移动通信分为三代。第一代是模拟的无线网络，第二代是数字通信包括GSM、CDMA等，第三代是分组型的移动业务，称为3G。GPRS是通用无线分组业务的缩写( General Packet Radio System)，是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为2.5G，因为它是一个混合体，采用TDMA方式传输语音，采用分组的方式传输数据。

GPRS的三大突出优点：

(1)数据传输速度。GPRS手机速度是GSM手机的10倍，满足用户的理想需求，还可以稳定地传送大容量的高质量音频与视频文件；

(2)永远在线。由于建立新的连接几乎无须任何时间(即无须为每次数据的访问建立呼叫连接)因而您随时都可与网络保持联系。举个例子，若无GPRS的支持，当您正在网上漫游，而此时恰有电话接入，大部分情况下您不得不断线后接通来电，通话完毕后重新拨号上网。这对大多数人来说，的确是一件非常令人恼心的事。而有了GPRS，您就能轻而易举地解决这个冲突；

(3)按数据流量计费。即根据您传输的数据量来计费，而不是按上网时间计费。也就是说，只要不进行数据传输，哪怕您一直“在线”，也无须付费。做个“打电话”的比方，在使用GSM+WAP手机上网时，就好比电话接通便开始计费；而使用GPRS+WAP上网则要合理得多，就像电话接通并不收费，只有对话时才计算费用。总之,它真正体现了少用少付费、多用多付费的原则。

GPRS的应用前景

从网络的角度分析，基站子系统中提供了PCU的区域可以使用GPRS，否则不能使用GPRS，因为GPRS在GSM网络中位于“树枝”的低位置，这样就造成了GPRS覆盖范围具有区域性限制，要么只是在某个区域实现GPRS。作为移动用户是无法忍受在某个区域可以使用GPRS，但在其他Ⅸ域则不能使用GPRS。换句话说，GPRS实施的门槛很高，除了复杂的终端以外，全网改造显然缺乏必要的业务支撑和合适的理由。GPRS的前途在于发展之中，很多厂商声称GPRS是可以向3C平滑过渡的，简而言之，3G的其中一种实现方案就是以3G的基站子系统替换现有的基站子系统，将GPRS的网络子系统升级为3G的网络子系统。

蜂窝数据

其实蜂窝数据就是移动数据，它的设置是指是否上网的，不用wifi的时候想上网就必须打开蜂窝数据。那么它为什么叫蜂窝数据呢？这个问题很简单，现在无线通信系统中，每个基站覆盖的区域类似一个六边形，多个基站组合起来，恰恰类似蜜蜂的窝的形状，就叫做蜂窝网络了！

蜂窝网络被广泛采用的原因是源于一个数学猜想，正六边形被认为是使用最少个结点可以覆盖最大面积的图形，出于节约设备构建成本的考虑，正六边形是最好的选择。这样形成的网络覆盖在一起，形状非常象蜂窝，因此被称作蜂窝网络。

蜂窝网络组成主要有以下三部分：移动站，基站子系统，网络子系统.移动站就是我们的网络终端设备，比如手机或者一些蜂窝工控设备 。基站子系统包括我们日常见到的移动机站（大铁塔）、无线收发设备、专用网络（一般是光纤）、无数的数字设备等等的。我们可以把基站子系统看作是无线网络与有线网络之间的转换器。
 

常见的蜂窝网络类型有：GSM网络（有些国家叫pcs-1900）、CDMA网络、3G网络、FDMA、TDMA、PDC、TACS、AMPS等。​​​​​​​

红外（IrDA）

IrDA是红外数据组织（Infrared Data Association）的简称，广泛采用的IrDA红外连接技术就是由该组织提出的。它是一种利用红外线进行点对点短距离无线通信的技术。

红外线传输是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。红外遥控装置具有体积小、功耗低、成本低等特点。现在的家用电视、空调等电器上基本都是使用的红外遥控技术。

红外探测技术分为主动式红外探测和被动式红外探测两类。这两类红外探测技术在智能家居中有着不同的应用方式。

主动式红外探测是通过红外线发射器发出一束或者多束经过调制处理的平行红外光束，由红外线接收器进行接收并转换为数字信号发送给报警控制器，若传输区间出现障碍物，就会触发报警。主动式红外探测在家庭报警系统中有着广泛应用。例如，在窗户两侧安装一对红外发射器和接收器，如果有物体通过，就会马上报警。

红外线传输可以应用于家电设备之间的数据传输，例如：音频传输。无线红外技术最大的优点是带宽大，甚至超过其他几种主流无线技术。这就意味着采用红外无线技术的音频产品可以不用压缩就能传输大容量的音频信号，同时还能以更高的码率格式运行。

红外出现的非常早，早在手机还没有进入智能机时代的时候，诺基亚有的手机就带有红外传输功能。红外跟蓝牙差不多，都是无线传输的，当然红外和蓝牙使用的频带是不同的，红外有一个优点就是无需配对，两个设备之间只需要将外部的接口对准就可以传输数据。

但是现在的智能手机为什么很少配置红外了呢？首先红外用的频率非常高，所以红外的波长很短，这要的后果就是，红外的抗干扰能力很弱。所以稍微有障碍物，数据传输就会失败。再就是因为频率高，穿透能力弱，想要保证信号的传输，只能增加电量的消耗，现在的智能手机本身就比较耗电，如果在安装红外，用电量更多。红外传输数据虽然不用配对，但是两个设备的红外口必须要对齐，否则数据就不能正常传输。

当然现在有的手机还是有红外功能的，但是不是用来传输数据。用来当家电的遥控器。我们都知道家电的遥控器都是用的红外。智能机可以学习各种家电的遥控器，对家电进行控制。iPhone手机的面部识别，在光线比较暗的情况下，就是用的红外，向人脸辐射信号从而进行face ID的识别。现在的红外在手机上还是有一定的价值的。

蓝牙

​​​​​​​蓝牙的传输，现在大家都很熟悉，蓝牙的抗干扰能力相对来说比较强，所以传输数据时对距离的要求相对较低。蓝牙还需要设备之间的配对，只有建立连接成功后数据才能进行传输，这个相对来说，加强了数据的安全性，而且一个蓝牙设备可以同时给多个设备传输数据。

蓝牙的功能在数据流量，还没有如此发达的时候，真是一个神器。那时的手机只具有mp3、mp4的功能，想要看视频，听歌只能将视频音乐，存储到手机上。想要看小伙伴手机里面的视频或者想听小伙伴手机里面的音乐，就通过蓝牙传输。

当然在后来数据流量逐渐发达，大家都再也不需要用蓝牙了，听歌看音乐，可以随时随地的网上查找。曾经一度怀疑蓝牙也会逐渐被替代。但是现在的蓝牙似乎又要兴起，因为耳机，无线鼠标、无线键盘等无线设备越来越受大众喜爱。蓝牙一系列的优势，将会伴随我们的生活。

当然蓝牙还是有它一些优点的。蓝牙是全球通用的，就是全世界所有的手机之间无限制地使用。虽然蓝牙相比起红外，传输距离大大地提高了能到100米的范围，但是这个传输距离还是很近。所以现阶段的蓝牙只能用于无线耳机，无线鼠标，键盘等这种短距离的信息传输。相信未来技术的进步，蓝牙的信息传输能得到更广泛地利用。

蓝牙使用短波特高频（UHF）无线电波，经由2.4至2.485GHz的ISM频段来进行通信，通信距离从几米到几百米不等。

优点 ：

“低功耗蓝牙”模式下实现了低功耗，覆盖范围增强，最大范围可超过100米；

支持复杂网络：针对一对一连接最优化，并支持星形拓扑的一对多连接等；

智能连接：增加设置设备间连接频率的支持，Ipv6网络支持；

较高安全性：使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证；

蓝牙模块体积很小，便于集成；

可以建立临时性的对等连接（Ad-hoc Connection）：根据蓝牙设备在网络中的角色，可分为主设备（Master）与从设备（Slave）。

缺点：

蓝牙的各个版本不兼容，组网能力差；网络节点少，不适合多点布控。

蓝牙低能耗（Bluetooth Low Energy，或称Bluetooth LE、BLE，旧商标Bluetooth Smart）也称低功耗蓝牙，是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网技术，旨在用于医疗保健、运动健身、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用。相较经典蓝牙，低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。

低功耗蓝牙不能向后兼容原有的蓝牙协议（下文称经典蓝牙）。

低功耗蓝牙与经典蓝牙使用相同的2.4GHz无线电频率，因此双模设备可以共享同一个天线。低功耗蓝牙使用的调变系统更简单。

蓝牙技术联盟的低功耗技术瞄准多个市场，特别是智能家庭、健康、运动健身部分。主要的优点包括：

• 低功耗，使用纽扣电池就可运行数月至数年；

• 小体积、低成本；

• 与现有的大部分手机、平板电脑和计算机兼容。

RFID

射频识别（RFID）是 Radio Frequency Identification 的缩写。

其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的。RFID 的应用非常广泛，典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。

RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入阅读器后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

一套完整的RFID系统， 是由阅读器、电子标签（应答器）及应用软件系统三个部分所组成，其工作原理是阅读器（Reader）发射一特定频率的无线电波能量，用以驱动电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。

以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合及后向散射耦合两种。一般低频的RFID大都采用第一种方式，而较高频大多采用第二种方式。

阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源标签提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。

1、关于阅读器

阅读器是将标签中的信息读出，或将标签所需要存储的信息写入标签的装置。根据使用的结构和技术不同，阅读器可以是读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。在RFID系统工作时，由阅读器在一个区域内发送射频能量形成电磁场，区域的大小取决于发射功率。在阅读器覆盖区域内的标签被触发，发送存储在其中的数据，或根据阅读器的指令修改存储在其中的数据，并能通过接口与计算机网络进行通信。阅读器的基本构成通常包括：收发天线，频率产生器，锁相环，调制电路，微处理器，存储器，解调电路和外设接口组成。

(1)收发天线：发送射频信号给标签，并接收标签返回的响应信号及标签信息。

(2)频率产生器：产生系统的工作频率。

(3)锁相环：产生所需的载波信号。

(4)调制电路：把发送至标签的信号加载到载波并由射频电路送出。

(5)微处理器：产生要发送往标签的信号，同时对标签返回的信号进行译码，并把译码所得的数据回传给应用程序，若是加密的系统还需要进行解密操作。

(6)：存储用户程序和数据。

(7)解调电路：解调标签返回的信号，并交给微处理器处理。

(8)外设接口：与计算机进行通信。

2、关于电子标签

电子标签由收发天线、AC/DC电路、解调电路、逻辑控制电路、存储器和调制电路组成。

(1)收发天线：接收来自阅读器的信号，并把所要求的数据送回给阅读器。

(2)AC/DC电路：利用阅读器发射的电磁场能量，经稳压电路输出为其它电路提供稳定的电源。

(3)解调电路：从接收的信号中去除载波，解调出原信号。

(4)逻辑控制电路：对来自阅读器的信号进行译码，并依阅读器的要求回发信号。

(5)存储器：作为系统运作及存放识别数据的位置。

(6)调制电路：逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给阅读器。

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NFC

近场通信( Near Field Communication, NFC )技术是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输和交换数据NFC技术是在无线射频识别技术( RFID)和互连技术二者整合基础上发展而来的，只要任意两个设备靠近而不需要线缆接插，就可以实现相互间的通信。

术语“近场”是指无线电波的邻近电磁场。
电磁场在从发射天线传播到接收天线的过程中相互交换能量并相互增强，这样的电磁场称之为远场。而在10个波长以内，电磁场是相互独立的，即为近场，近场内电场没有较大意义，但磁场可用于短距离通信。

与RFID一样，近场通信信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递。
与RFID的区别:近场通信的传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到0~ 1m

由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说近场通信具有成本低、带宽高、能耗低等特点。RFID 更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上，而近场通信则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作与RFID不同的是，NFC具有双向连接和识别的特点，工作于13.56 MHz频率范围，作用距离为10cm左右。

NFC芯片装在手机上，手机就可以实现小额电子支付和读取其他NFC设备或标签的信息。
NFC的短距离交互大大简化了整个认证识别过程，使电子设备间互相访问更直接、更安全和更清楚。通过NFC,计算机、数码相机、手机、PDA等多个设备之间可以很方便快捷地进行无线连接，进而实现数据交换和服务。

NFC通信不一定非要在两个手持设备之间进行，它还可以在移动设备和某些目标上工作。如，商店收银台的销售终端系统，内置有近场通信芯片的标签、商标标签、海报、印花或者卡片。对于这些简单的目标，近场通信芯片无须电池支持E。相反，芯片处于被动状态，可通过另-一个设备产生无线射频场进行激活。

与其他短距离无线通信技术相比，NFC 更安全，反应时间更短，因此非常适合作为无线传输环境下的电子钱包技术，交易快速且具有安全性。

由于NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经得到越来越多的厂商支持并成为正式标准。

除了支付功能，NFC技术还可以提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。如NFC可以帮助人们在不同的设备间传输文字、音乐、照片、视频等信息，还可以购买新的信息内容。

ZigBee

ZigBee译为"紫峰"，它与蓝牙相类似。是一种新兴的短距离无线通信技术，用于传感控制应用(Sensor and Control)。由IEEE802.15​​​​​​​工作组中提出，并由其TG4工作组制定规范。

在智能硬件和物联网领域，时下大名鼎鼎的ZigBee可谓是无人不知，无人不晓。作为除了wifi、蓝牙之外，ZigBee是目前最重要的无线通信协议之一，主要应用于物联网和智能硬件等领域。那么ZigBee是什么？ZigBee有那些优势呢？ZigBee可以应用在那些地方呢？带着这些问题，来了解一下ZigBee。

什么是ZigBee技术？

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位和远近信息的，也就是所蜜蜂依靠着这样的方式构成了群体中的通信“网络”，因此ZigBee的发明者们形象地利用蜜蜂的这种行为来形象地描述这种无线信息传输技术。

ZigBee是基于IEEE802.15.4协议发展起来的一种短距离无线通信技术，功耗低，被业界认为是最有可能应用在工控场合的无线方式。它是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

更多详情参考：ZigBee是什么？这篇文章告诉你 - 知乎​​​​​​​

NB-IOT

一、为什么NB-IoT会出现？

NB-IoT是指窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things)技术。

据预测，2016年全球将会使用64亿个物联网设备每天将有550万个设备连网，而“万物互联”实现的基础之一在于数据的传输，不同的物联网业务对数据传输能力和实时性都有着不同要求。

根据传输速率的不同，可将物联网业务进行高、中、低速的区分：

高速率业务：主要使用3G、4G技术，例如车载物联网设备和监控摄像头，对应的业务特点要求实时的数据传输；
中等速率业务：主要使用GPRS技术，例如居民小区或超市的储物柜，使用频率高但并非实时使用，对网络传输速度的要求远不及高速率业务；
低速率业务：业界将低速率业务市场归纳为LPWAN（Low Power Wide Area Network）市场，即低功耗广域网。目前还没有对应的蜂窝技术，多数情况下通过GPRS技术勉力支撑，从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。
也就是说目前低速率业务市场急需开拓，而低速率业务市场其实是最大的市场，如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器，此类设备在生活中出现的频次很低，但汇集起来总数却很可观，这些数据的收集用于各类用途，比如改善城市设备的配置等等。

而NB-IoT就是一种新的窄带蜂窝通信LPWAN(低功耗广域网)技术，可以帮助我们解决这个问题。

二、NB-IoT的优势是什么？

作为一项应用于低速率业务中的技术，NB-IoT的优势不难想象：

强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。举例来说，受限于带宽，运营商给家庭中每个路由器仅开放8-16个接入口，而一个家庭中往往有多部手机、笔记本、平板电脑，未来要想实现全屋智能、上百种传感设备需要联网就成了一个棘手的难题。而NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。

高覆盖：NB-IoT室内覆盖能力强，比LTE提升20dB增益，相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。以井盖监测为例，过去GPRS的方式需要伸出一根天线，车辆来往极易损坏，而NB-IoT只要部署得当，就可以很好的解决这一难题。

低功耗：低功耗特性是物联网应用一项重要指标，特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合，如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备，它们不可能像智能手机一天一充电，长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。

低成本：与LoRa相比，NB-IoT无需重新建网，射频和天线基本上都是复用的。以中国移动为例，900MHZ里面有一个比较宽的频带，只需要清出来一部分2G的频段，就可以直接进行LTE和NB-IoT的同时部署。低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势。模块预期价格不超过5美元。

不过，NB-IoT仍有着自身的局限性。在成本方面，NB-IoT模组成本未来有望降至5美元之内，但目前支持蓝牙、Thread、ZigBee三种标准的芯片价格仅在2美元左右，仅支持其中一种标准的芯片价格不到1美元。巨大的价格差距无疑将让企业部署NB-IoT产生顾虑。

此外，大部分物联网场景如智能门锁、数据监测等并不需要实时无线联网，仅需近场通信或者通过有线方式便可完成。若更换NB-IoT，是否物有所值？

更多内容参考：物联网技术之NB-IoT

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