摘 要：在信息时代，网络通信已经得到广泛普及。而在仪器通信方面，实现短距离通信可以利用无线技术解决布线问题，以满足人们多样化的需求。基于这种认识，本文对短距离无线通信技术展开了分析，然后对该技术在仪器通信中的应用情况进行了探讨，为关注这一话题的人们提供参考。
关键词：短距离无线通信技术;仪器通信;无线数据收发模块
中图分类号：TN925 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）13-0080-02
Discussion on Short Distance Wireless Communication Technology and
Its Application in Instrument Communication
DUAN Qunli
（SinoDaan Co.，Ltd.，Guangzhou 510620，China）
Abstract：In the information age，network communication has been widely used. In the aspect of instrument communication，the realization of short-distance communication can use wireless technology to solve the wiring problem in order to meet the diversified needs of people. Based on this understanding，this paper analyzes the short distance wireless communication technology，and then discusses the application of the technology in instrument communication，which provides a reference for people who pay attention to this topic.
Keywords：short distance wireless communication technology;instrument communication;wireless data transceiver module
0 引 言
在无线频率资源有限的情况下，免费区频段短距离无线通信技术得到了发展和应用。应用短距离无线通信技术，能够为通信终端布设提供便利，解决因线路磨损带来的通信问题，为仪器间数据的短距离传输提供强有力的技术支持。因此，还要加强短距离无线通信技术研究，以便较好地在仪器通信中应用该技术，进一步推动仪器无线通信技术的发展。
1 短距离无线通信技术分析
所谓的短距离无线通信技术，其实就是借助无线通信方式实现设备间数据短距离传输的技术，无须采用线路设备等介质实现线路连接，能够直接进行设备间数据通信。所以相较于有线通信传输方式，短距离无线通信技术的通信更加便捷，能够在短距离通信中得到灵活应用，降低通信成本，满足用户多样化需求。现阶段，伴随着无线通信技术的发展，各种短距离无线通信技术随之产生。目前，常见的短距离无线通信技术包含Zigbee技术、Wi-Fi技术、蓝牙技术等，可以通过控制数据传输距离和范围使通信技术应用保持成本价，并且能够对通信数据进行加密处理，因此应用范围较广。其中，Zigbee技术架构简单，在短距离传输中耗能较低，数据传输范围能够覆盖10m-75m，利用两种免费频段实现数据传输。Wi-Fi技术即无线局域网技术，包含IEEE802.11标准，数据最高传输速率能够达到54MB/s，电波覆盖范围能够达到100m左右。蓝牙技术发展较为成熟，属于全球开放性规范技术，用于语音通信和无线数据连接，具有低功耗和低成本特点，采用2.4GHzISM频段进行数据传输，速度能够达到1MB/s，有效传输距离为10m。此外，IrDA技术和UWB技术等短距离无线通信技术也得到了一定程度应用，前者能够实现点对点通信，后者采用载波通信技术，信号传输范围有一定限制，通常不超过10m。
2 短距离无线通信技术在仪器通信中的应用
尽管短距离无线通信技术取得了广泛应用，但并没有哪一种技术能够同时满足不同仪器间的通信需求。在仪器通信方面，实际在应用短距离无线通信技术过程中，还要结合仪器通信实际情况完成相应无线数据收发模块的设计，从而满足仪器短距离无线通信要求。
2.1 Zigbee技术的应用
在仪器通信中应用Zigbee技术，主要是考虑到该技术能够实现灵活组网，目前在无线传感器网络通信方面，该技术得到了广泛应用。在仪器通信方面，可以采用TI公司研发CC2530芯片进行短距离无线通信系统开发。该芯片属于系统级SoC芯片，符合Zigbee技术标准软件包Z-Stack协议栈，拥有复杂软件包为用户提供各种函数接口。在芯片内部，包含无线数据收发器、8051微控制器等各种模块，能够为IEE802.15.4协议提供支持，保持2.4GHz通信频率，传输速率能够达到250kbps。如图1所示，为芯片电路系统，在短距离无线通信方面能够采用直接序列扩频技术，利用芯片内部16个载波频率实现数据传输，有效抵抗噪声干扰，在低发射信号功率下依然能够实现数据准确通信。实际应用芯片进行无线通信，需要完成编程控制，做好载波频率的选择，并对发射功率和收发过程进行控制，在保持较低发射信号功率的基础上实现数据通信[1]。在数据发送过程中，按照Mac负载、帧长度等在RFD寄存器中进行导入数据，然后由CPU向收发器发出选通指令，能够实现缓冲器数据输出。在仪器通信中采用Zigbee技术，能够实现数据完整性检查，利用AES-128加密算法进行数据完整性确认，具有较高安全性。而采用CC2530芯片，能够利用循环冗余检查算法实现数据纠错，因此开发得到的通信系统抗干扰能力较强，能够在农业大棚温湿度监测、路灯照明控制等领域的仪器通信中得到应用。
2.2 Wi-Fi技术的应用
Wi-Fi技术作为主流的短距离无线通信技术，结构框架并不复杂，只要完成数据采集信号口的设计即能实现“热点”收集，从而实现信号接收和利用网络进行信号传播。目前在智能家电领域，该技术能够在仪器通信上得到应用。通过在热水器、空调等设备中嵌入Wi-Fi模块，能够将分散的仪器连成整体控制系统。在网络流量爆发式增长的背景下，采用第五代Wi-Fi技术能够提供较高带宽，实现数据快速传输，因此能够为智慧家庭的实现提供技术支撑[2]。在仪器通信方面，Wi-Fi采用的IEE802.11AC协议能够为仪器间数据互动传输提供通道，满足仪器相互切换和融合需求。实际应用该技术，除了进行Wi-Fi网关的设计，还要完成Wi-Fi中继器的部署，以便使Wi-Fi信号覆盖范围得到扩大，在仪器通信连接方面，采用无线高保真技术能够使信号覆盖范围达到100m，网络框架较为简单，只要在计算机前端进行热点设置，然后将实现无线局域操作的电脑设备设施拿到网络覆盖区域内，即能以较高速度连接互联网。但相较于其他短距离无线通信技术，Wi-Fi技术在仪器通信中的应用存在较大安全隐患，在尚未完成统一通信标准建立的情况下，使技术的应用受到了一定限制。
2.3 蓝牙技术的应用
作为综合语音通信和无线通信的技术，蓝牙技术具有开放性，但数据传输距离较短，需要借助放大器将传输距离提高至100m。而蓝牙芯片消耗成本较高，尽管运用1600Hz高效率扩频技术进行干扰因素自动排除，但依然存在数据传输安全问题。在仪器通信方面采用蓝牙技术，主要用于实现语音、图像等数据传递，为常见的无线传输蓝牙。目前在医疗监控设备仪器通信方面，可以采用蓝牙技术实现短距离通信传输，采用9×9mm蓝牙芯片建立通信链路，实现数据稳定传输。从结构上来看，仪器蓝牙通信系统包含无线射频、链路管理、软件结构等单元模块，利用无线射频实现基频调制和射频处理，加强网络连接控制;链路管理模块负责进行基带数据分析和整理，用于进行基带连接设定;软件结构模块用于为各种应用软件提供接口，保证通信协议与软件顺利连接[3]。目前在医疗监护系统建设中，蓝牙技术在仪器通信中得到了成功运用，能够用于传输患者血压、呼吸等监测数据传输，具有体积小、互动性强等优势。用蓝牙建立仪器通信连接，能够实现各种仪器软件数据的整合，用于加强患者信息分析和管理，因此有助于推动医疗水平的发展。
2.4 其他技术的应用
不同应用场景拥有不同短距离通信要求，所以在短距离无线通信技术应用方面存在一定差异。IrDA技术可以利用红外线实现短距离无线通信，而红外线拥有较小的发射距离，在物理传输中具有较高安全性，所以目前在工业仪器通信方面得到了应用，能够实现工业测控网络互连。由于IrDA技术采用点对点传输方式，能够实现灵活组网，所以可以为手机、电脑等小型移动设备通信传输提供支持，在1m以内能够达到16MB/s的通信速度。在工业仪器通信网络建设方面，采用IrDA技术能够实现移动化工业测试，为工业生产提供准确数据。但该技术应用受视距限制，需要固定移动设备位置才能实现点对点传输，与其他网络也难以进行组合。UWB技术属于新兴短距离无线通信技术，在仪器通信方面应用时间较短。该技术带宽较大，通常在500Hz，拥有较大的信号带宽与中心频率比值，至少能够达到1：4，传输速率高达480MB，能够实现高质量近距离通信，因此目前主要在数字设备仪器通信方面得到了应用。实际应用该技术进行仪器通信，需要将工作频段控制在3.1GHz到10.6GHz范围内，并且信号传输范围不超过10m。在仪器需要实现音视频数据传输时，应用该技术能够直接进行无线连接，实现多台设备数据的同时传输，因此可以发挥较大作用。
3 结 论
综上所述，应用短距离无线通信技术，能够通过无线连接降低通信技术成本，并且为仪器之间的数据传输提供合理通道。在仪器通信方面，还要结合应用场景进行仪器通信方式的合理选择，以便通过科学应用短距离无线通信技术保证数据得到可靠传输，促使技术优势得到充分发挥。
参考文献：
[1] 付小华.浅谈短距离无线通信技术的优势及运用 [J].科技经济导刊，2019，27（13）：24.
[2] 宋强.短距离无线通信技术及其融合发现研究 [J].信息技术与信息化，2019（1）：93-94+97.
[3] 陈有识.短距离无线通信技术及其在仪器通信中的应用分析 [J].轻工科技，2016，32（12）：67-68.
作者简介：段群丽（1985.09-），女，汉族，湖南衡阳人，工程师，硕士，研究方向：电子通信。
