开发无线测量系统
概览
无线通信为测量应用提供了许多技术优势，其中包括更低的布线成本和远程监测功能。然而，如果不了解每项无线标准的技术优势和不足，选择一项技术及其实现方法都会非常困难。
该文档讨论了市场上可用的各项无线技术，并展示了如何利用NI测量硬件和NI LabVIEW发挥无线技术的技术优势。
目录
- 面向测量与自动化的无线技术
- 无线的技术优势
- 将无线功能添加至测量系统
- 总结
- 相关资源
面向测量与自动化的无线技术
在过去的数年中，无线通信技术已经遍及各个领域，这在相当程度上要归功于消费类电子产品。现在有数百家无线设备制造商，就有同样多的技术标准。理解每一项技术的优势和不足可以使得技术选择过程更为简便。这一点在不能损害测量数据的测量与自动化中尤为重要，即使在借助射频波形时亦是如此。您可以利用下列无线技术改善测量系统。每项技术具有不同的技术优势与特性。
Wi-Fi与802.11 b/g：IEEE 802.11标准包含了一系列的无线局域网技术规范。该标准涉及无线终端与基站间的空中接口以及两个无线终端间的通信。最初的IEEE 802.11标准在2.4 GHz频带定义了1 Mb/s或2 Mb/s的通信速率。传输方法包括跳频扩频通信(FHSS)和直接序列扩频通信(DSSS)。
作为该标准的拓展，802.11b(被称为Wi-Fi)，使得无线网络在家庭和办公场所广为应用。这一变化在2.4 GHz频带提供了11 Mb/s的传输速率。
802.11g标准依据环境与噪声条件的不同提供了20 Mb/s或者更高的带宽。由于该标准的可靠性、安全性和已为市场验证的良好记录，它被NI应用于无线数据采集。。您可以在该文档的后续部分发现关于NI 无线数据采集（DAQ）产品的更多信息。
IEEE 802.11的关键特性：
- 工作频率：b/g – 2.4 GHz
- 数据速率：B/g – 11 Mb/s、g – 54 Mb/s
- 传输距离：b/g – 100米
- 联网：点对多点
- 功耗：高
蓝牙(802.1a)：一个由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝等公司组成的企业联盟定义了这一标准。该无线通信标准的主要目的在于使得设备间的短距离(通常低于10米)通信更为方便。然而，这一标准并没有像802.11那样一举成功，这主要是因为距离限制和射频芯片的价格。PC外设连接、电话与头戴式耳机的连接和PDA经常使用这一标准。该无线标准工作于2.4 GHz频段，并使用高斯频移键控(GFSK)进行数据调制。该频谱划分为79个频道，相邻频道间距为1 MHz。与802.11标准相似，蓝牙基于安全考虑采用跳频技术，频道改变高达1600次/秒。
蓝牙技术在测量应用中的挑战在于受限的数据速率和传输范围。其配置与安全性也不及802.11g标准广泛。
蓝牙(802.1a)的关键特性：
- 工作频率：2.4 GHz
- 数据速率：1 Mb/s
- 传输距离：10-100米
- 联网：临时特设
- 功耗：适中
GPRS、GSM：通用分组无线业务(GPRS)是一项面向跨移动电话网络发送和接收信息的非语音业务。利用GPRS，您可以在数据生成的同时即时发送和接收数据，只要射频信号可用。不同于传统的地面线路，该系统不要求建立连接——因为它总是处于连接状态。对于时间和对事件的快速反应都很关键的应用，这便是优势所在。GPRS在现有的电路交换的全球移动通信系统(GSM)网络上叠加了一个基于分组的空中接口。理论上的最大数据传输速率为172.2 kB/s，但是，它假定只有一个用户在所分配的时隙上进行通信并没有采用差错保护。然而，实际速率往往低于固定网络，并在很大程度上依赖于外周结构、射频信号强度和用户数。
GSM的关键特性：
- 工作频率： GSM-850采用824-849 MHz从移动终端到基站收发器(上行链路)发送信息，采用869-894 MHz从反向方向(下行链路)发送信息。GSM-1900采用1850-1910 MHz从移动终端到基站收发器(上行链路)发送信息，采用1930-1990 MHz从反向方向(下行链路)发送信息。GSM-900采用890-915 MHz从移动终端到基站收发器(上行链路)发送信息，采用935-960 MHz从反向方向(下行链路)发送信息，提供了124条相邻间隔为200 kHz的RF通道。双工间隔为45 MHz。GSM-1800采用1710-1785 MHz从移动终端到基站收发器(上行链路)发送信息，采用1805-1880 MHz从反向方向(下行链路)发送信息，提供了299个通道。双工间隔为95 MHz。
- 数据速率：172.2 kb/s
- 传输距离：b35 km
- 联网：点对点
- 功耗：低~高，取决于发射器的复杂度
无线调制解调器与专有网络：许多厂商提供了专为各种恶劣环境(如极端的温度范围、高冲击和高振动条件)设计的工业级调制解调器。可供使用的产品的频率范围覆盖了从窄带(UHF、VHF)到无需许可的宽频。典型情况下，窄带需要获得许可，提供更长的传播范围和优异的传播性能，即使在超出视距的情况下也能支