3.3 主流传感通信技术形式及其特点

通信业现今正处于急速变革的时代，其业务的发展不仅改变了电信行业的整体格局，也对通信传输技术提出了新要求。本节我们介绍目前占据主流地位的传感通信技术及其特点。

3.3.1 有线与无线

科学技术的发展带动了通信技术的发展，目前我国的有线通信技术已经比较成熟，而随着信息化应用的逐渐广泛，我国在无线通信技术领域也有了不少成就，如今无线通信已经渗透到人们的生活之中。

虽然无线通信技术在便捷性上有更强的优势，但是有线通信技术在社会中起到的作用也不容小视，有线通信技术与无线通信技术在不同的领域都具有其不可替代性。

在通信领域，有线通信一般是指需要利用有线媒介才能实现传输的一种技术。线路媒介一般是电缆、光缆等各种金属导线，无论声音、文字，还是图像，有线通信都能传输。有线通信传输的原理是通过媒介对转换为电信号或光信号的内容进行传递与发送。

有线通信的特点正如其名字一样，需要借助实质媒介来实现信息传输。因此，制造企业如果想要利用有线通信技术就需要在通信两端建立连接，以相关协议为前提，将信息从一端传输到另一端。

由于有线通信需要借助实体媒介，因此这种通信技术对媒介的依赖性较强。虽然有线通信在线路问题上有一定的限制，但是相比于无线通信，有线通信受外界干扰较弱，即便有影响也只是轻微的，所以有线通信传输信息更具稳定性。

而且有线通信借助的媒介普遍具有高效性，因此，在传输速度及质量上都有很好的表现。另外，由于有线通信有专用的线路，因此，其信息传输更具安全性。

在此总结一下有线通信技术的优劣势。优势为有线通信的传输信号稳定，抗干扰性能强，通信速度稳定，安全性和可靠性有所保障，而且无辐射，对人体无害。劣势为受线路局限，需要架设实体设施，使用成本高。

无线通信则打破了空间的限制，相较于有线通信，无线通信具有以下4个优点，如图3-4所示。

1．经济性

相比于有线通信需要架设相关设施，无线通信只需要建立专用的无线数据传输方式，在每个终端之间连接无线电台，架设好电线即可，能节省大量的人力物力。

2．周期性

如果接收信息两端距离甚远，采用有线通信就必须长距离铺设电缆，无论选择高空架设，还是地下埋线都需要较长的工程周期。而无线通信架设天线只需要几天，最长也就是几周，极大地缩短了工程周期。

无线通信建设耗费时间少，解决了市面上通信服务不足的问题，为制造企业提供了更好、更快捷的信息传输服务。

3．适应性

由于有线通信会受到线路的约束，因此在遇到一些特殊环境难以架设线路时就很难利用有线通信。而无线通信则不会受到环境因素的影响，因此，无线通信比有线通信的适应性更加广泛，更能适应各个行业制造公司的要求。

4．扩展性

相比于有线通信重新布线的难度较高的情况，无线通信只需要新增几个设备与无线电台建立新连接即可实现系统的扩充。无线通信也不是长久不变的，其可根据制造企业的新需求不断更新升级，增添无线传输的功能。无线通信比有线通信有更好的扩展性，能随着制造企业的发展做出相应的变化。

当然万事没有十全十美的，无线通信虽然方便了制造企业的实施与运行，拓宽了工作的区域及地点，但是无线通信也有其劣势。其劣势表现为受电磁干扰影响大，传输信号不能一直保持稳定状态，同时发射塔发出信号时带来的辐射会对人体产生一定的不良影响。

通过以上分析可知，有线通信和无线通信既各有所长，也各有所短。虽然从当今大环境来看，无线通信更占优势，但是有线通信也依旧占据着无线通信无法取代的地位。在实际中采用何种通信方式，制造企业可以根据企业的工作特质和发展阶段做出选择。

3.3.2 移动网络5G

5G的出现标志着全球第五代移动通信技术的建成，此技术的成功推动了全世界智能终端的广泛普及，并进一步促进了互联网技术的发展，其众多优点也给制造企业通信带来更多的便利。

同过去的通信技术对比，5G已经不再是单纯的通信技术，而是基于传统通信技术，将众多通信技术有机结合起来的综合性的新技术。目前，5G传输信息的速度可达到10Gbps，是4G通信的100倍。

5G的优势不仅是速度快，在其他方面也具有极大优势，5G移动通信技术的主要特点有以下5个方面，如图3-5所示。

1．理念先进

同传统的移动通信技术主攻远距离传输不同，5G通信将其研究方向定在了室内通信技术上，力求提高短距离信息传输的效率，使短距离信息传输速度达到顶峰。另一方面，5G通信还将实行全室内无死角的网络覆盖，极大地提高了信息传输的便利性。5G不仅是对4G的传承，更是在其基础上的创新，以使其更加符合大众的需求。

2．成本低

虽然4G在长久的发展历程中已经趋近完备，但是4G本身具有无法改变的缺点，即在传输过程中对能源和资源的高消耗。而5G能够大幅度地减少这种消耗以达到降低成本的目的，并在降低成本的基础上更好地满足用户需求。

3．利用率高

如前所说，4G通信在实际应用中存在能耗高的缺点，其对传输中所需资源的有效利用率甚至低于50%，而5G通信则通过对波谱高频段的深度开发提高其资源利用率，从而提高高频率无线电波的穿透能力，使5G通信的传输质量及速度能够得到显著提升。

此外，5G还在保持高频无线电波的穿透力不受影响的情况下提升了无线通信的安全系数低。5G通信技术的开发将能推动移动通信技术与无线、有线宽带，以及光缆技术的有机结合。

4．联网设备多

互联网设备的接入数量其实与通信技术水平的高低息息相关。目前4G通信技术可实现450部设备同时接入互联网，而5G通信技术可实现600～1000部设备同时接入。虽然从表面上看，450部设备的同时接入已经是一个不错的成果了，但是随着用户对传输数量需求的提高，4G通信技术已经很难再满足用户需要。

5G的升级并不只体现在可同时接入设备数量的提升上，它还实现了同时接入大量设备之间的互不干扰，各个设备能够独立完成自己的传输任务。这不仅有利于传输信息效率的提升，还降低了用户的使用成本。

5．系统性强

由于移动通信技术的开发给人们的生活带来了许多便利，因此对于移动通信技术的发展，人们始终保持着密切关注的态度。而这一关注度特别集中在移动通信技术的系统性上。在移动通信技术发展的新时代，人们对其具有的系统性有了更高的要求。

5G研究的重点今后将放在提高移动通信技术在系统性传输信息的能力方面。5G技术将突破传统点对点的传输方式，积极研发多点、多边、多面的传输方式，提高整个移动通信系统的性能，更好地满足用户对于信息传输的需求。

虽然5G拥有诸多优势，但是5G目前还处于研发与试验阶段，要实现5G在工业中的更好应用，还需要相关研发人员的探索与优化。

3.3.3 蓝牙

1998年，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔5家公司宣布由他们联合开发的短距离无线通信技术——蓝牙正式投入使用。蓝牙技术主要有以下几个特点。

（1）可以建立临时性的连接。蓝牙设备在网络中分为主设备和从设备两个角色。皮网是蓝牙最基本的一种网络形式，一个主设备连接一个从设备，它们之间点对点进行连接就形成了一个最简单的皮网。主设备是主动发起连接请求的设备，一个皮网中的多个蓝牙设备中只有一个是主设备，其他都是从设备。

（2）体积小。蓝牙在体积上的优势也成就了其便于集成和功耗低的优势。在通信连接的状态下，蓝牙有4种工作模式，分别是激活模式、呼吸模式、保持模式和休眠模式。激活模式是蓝牙的正常工作状态，其他3种模式都是蓝牙为了降低功耗的节能模式。

（3）接口开放标准。为了使蓝牙技术能够被普遍应用，蓝牙技术联盟公开了全部的蓝牙技术标准，只要能够通过蓝牙技术联盟的产品兼容测试，任何人都可以开发蓝牙产品，并下放到市场。

（4）全球范围适用。全球的ISM（Industrial Scientific Medical）频段范围普遍是2.4GHz～2.4835GHz，蓝牙工作的ISM频段处于这个范围内，由于这个频段是向全球开放的，在使用时无须向有关部门提交申请就可以直接使用。

（5）成本低。随着市场需求的扩大，市场上各种蓝牙芯片与模块层出不穷，这也导致了蓝牙产品价格的逐渐下降。

（6）可同时传输语音和数据。蓝牙采用的技术综合了电路交换和分组交换，支持异步数据信道、三路语音信道及异步数据与同步语音同时传输的信道。目前蓝牙主要有两种链路类型，一种是异步无连接（ACL）链路，另一种是同步面向连接（SCO）链路。

（7）抗干扰能力强。由于利用ISM频段的无线设备很多，为了防止这些设备互相干扰，蓝牙利用了跳频的方式实现了频谱的扩展。蓝牙设备会在某个频点开始传输信息，再跳到另一频点继续发送，蓝牙的频点跳跃顺序是伪随机的，每秒钟会出现1600次的改变，在每个频率的持续时间为625微秒。

虽然蓝牙有着诸多好处，但是也有着显著的缺点。蓝牙的通信距离很短，在0.1米到10米之间，虽然在发射功率为100mW的时候能达到100米，但是其距离有限性也极大地限制了蓝牙通信技术的应用。

3.3.4 红外

红外通信技术，顾名思义就是利用红外线实现信息的传输。由于在电脑技术应用的早期，一些数据都是通过线缆传输的，但是线缆有很多不便，于是一些无线传输技术应运而生。红外通信技术面世不久就得到了广泛应用，如常见的红外线鼠标、红外线键盘等。

红外通信技术特点比较明显。首先，红外通信技术只能采用点对点的无线传输方式。其次，红外通信技术传输有很强的限制，接收设备之间的距离不能太远，而要对准方向，设备之间不能有任何阻碍物。再次，红外通信技术几乎无法控制信息传输的进度。最后，目前红外接口已经形成了一套标准，红外线的收发组件也是标准化产品。

虽然红外通信技术有很多限制，但是其依旧在很多领域得到了广泛应用，这是因为红外通信技术有以下几个不可替代的优势。

（1）红外通信技术更便于进行数据的收发，其所有数据都只是对电脉冲和红光脉冲的转化。

（2）红外通信技术作为一种先进的无线电连接技术，更方便小型设备之间的数据传输。

（3）红外通信技术中虽然包含了许多创新技术，但其依旧符合过去的数据传输的有关规定。

（4）由于红外通信只是两个设备间的直线数据传输，所以与其他通信技术相比，其保密性更强。

（5）传统的传输技术无法达到和红外通信技术相同的传输速度，目前红外通信技术的传输速度普遍是4Mbps，不过，最新技术已经将其传输速度提高到了16Mbps。

红外通信技术的应用更适合那些成本低、需要跨平台、能够做到点对点传输的系统。目前，全球范围内有众多软件、硬件厂商都支持并采用了红外通信技术，主要应用于设备互联及信息网关之中。另外，红外通信技术在移动计算和移动通信设备中同样具有重要地位。