無線是指不用導線而用電波或光等進行的通信。電波具有向廣闊空間擴散的性質,因此被用于廣播及電視廣播等公共事業上面。近年,随着加密技術的發展,電波不僅在公共事業上面,在以手機(智能手機)及無線LAN等為代表的個體通信領域也逐漸普及開來。另外,因光(可見光或紅外光)等指向性較強,所以被用于遙控等用途上面。這裡,典型的近距離無線為中心進行介紹。
無線通信的分類首先,如下圖所示按照通信距離将無線通信大體分類如下。
【按照通信距離對無線網絡的分類】
短距離無線短距離無線的代表技術是NFC(Near Field Communication)。隻需用Felica或MIFARE等非接觸式IC卡"遮蓋",即可輕松進行數據通信。WPAN (Wireless Personal Area Network)通信距離從幾厘米到數米左右,一種在人們觸手可及範圍内的無線通信網絡。IrDA 及Bluetooth®等即屬于此類。WLAN (Wireless Local Area Network)是指将房間及大樓中的計算機相互無線連接而形成的網絡。Wi-Fi等即屬于此類。WMAN (Wireless Metroporitan Area Network)主要是以數據通信為對象的高速、大容量通信,WiMAX等即屬于此類。每個基站的支持區域較小,該區域也為限定性通信。WWAN (Wireless Wide Area Network)将遠程網絡相互之間用通信線路連接起來的網絡叫做WWAN(廣域無線網絡)。手機網等可通過基站進行因特網通信的全球型無線網絡。
近距離無線通信近距離無線通信的劃分近距離無線通信沒有詳細的劃分,通常是指前述的WPAN或WLAN的通信距離所使用的無線通信。最近,出現了利用多跳網絡,向FAN(Field Area Network)等寬範圍擴展的通信。
多跳網絡與終端之間直接相互通信的單跳網絡相比,可經由其他終端和廣範的終端進行通信。多跳網絡不僅延長了通信距離,還具有繞過障礙物的優點。
中繼功能單跳網絡多跳網絡 | |
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這裡,典型的近距離無線通信的特點進行比較。
特點下面的圖表是,橫軸代表通信距離,縱軸代表數據傳輸速率(通信速度)。越往右通信距離越長,越往上通信速度越快。
【近距離無線通信比較1】
【近距離無線通信比較2】
Bluetooth®WPAN的代表技術是Bluetooth®。使用頻段為2.4GHz。在連續傳輸數據用途
上,如遊戲控制器的傳感器信息、從便攜設備發往揚聲器的聲音、音樂,則通信速度較快的Bluetooth®更為有效。EnOceanEnOcean是利用存在于自然界中的動作、光、溫差等極小能量(能量采集),無需電源、無需維護的一種無線傳輸系統。地區不同使用頻率不同,日本使用的是頻率為315MHz、928MHz的特定小功率無線。北美是315MHz、902MHz,歐洲支持868MHz。Wi-FiWi-Fi使用2.4GHz及5GHz頻段,通信速度快是其特點。通信距離也有100m左右,所以将家庭内使用的上網線變為無線網絡是最為普遍的一種方式。Wi-SUN被用于日本電力公司的智能電表通信中,一種正在受到人們關注的無線通信标準。在日本,使用被稱為特定小功率無線的920MHz頻段,與Wi-Fi相比,雖然通信速度較慢,但具有通信距離長,可繞過障礙物且易接通、低功耗的優點。
調制方式調制方式的分類所謂調制是指傳輸數據時,轉換成最合适電氣信号的過程。調制方式大體可分為模拟調制、數字調制、脈沖調制、擴頻4種。模拟調制被用于AM、FM及短波廣播上。數字調制方式是傳輸"1"和"0"二進制信号的方式。分為通過振幅及頻率、相位等單載波調制的方式和在多個載波上調制并傳輸不同信息的多載波調制方式。其他,還有使脈沖寬度發生變化的脈沖調制方式、使信号能量向寬頻帶分散的擴頻方式。
調制方式的說明
無線通信是将聲音或數據加載到一定頻率的電波上進行信息傳輸。這裡,典型的調制方式進行簡要說明。
ASK (Amplitude Shift Keying)一種通過改變模拟信号的有無發送傳輸數據的數字調制方式。FSK (Frequency Shift Keying)利用模拟信号振幅的不同來調制數字信号,數據針對0或1切換為低頻和高頻的調制方式。
【ASK和FSK】
O-QPSK (Offset-Quaternary Phase Shift Keying)通過相位調制基準信号進行數據傳輸的數字調制方式 (PSK)。與在4個階段進行相位調制的QPSK相比,同相成分 (I) 和正交成分 (Q) 的時序錯開1/2的調制方式。
【O-QPSK信号空間圖※】
※信号空間圖是将數字信号表現在二維平面上的圖表。
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)在多個狹窄頻段的載波上加載多個信息,并一起發送的多載波式數字調制方式。DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)擴頻方式的一種,是直接擴頻方式。将數字信号以小功率向寬頻帶進行能量擴頻通信。
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