无线数据传输模块(DTU)文献综述.docx

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福州大学本科生毕业设计（论文）

文献综述

姓名：

陈少鸿

学号：

111000307

学院：

物理与信息工程学院

专业：

电子信息工程

年级：

2010级

2014年3月15日

一、课题国内外现状

数据是指用来描述客观事物的数字、字母、符号等等，随着科技的进步，人类社会已经进入了数字化信息化的时代，因而数据传输的质量和速度都提出了更高的要求。

针对目前信息化的状况，原有的有线传输系统虽完成了数字化与网络化，但复杂的布线、高昂的维护成本使的网络节点的分布范围受到了很大的限制，这在很大程度上阻碍了数据传输信息化的深入与普及。

因此，对于无线数据传输的需求日益迫切。

无线数据传输就是指利用无线电波作为数据传输的媒介，将本地计算机或其他设备的数据信息调制到载波频率上发射，从而和远程终端之间实现通讯的技术。

它涉及到计算机技术、信息技术、以及网络技术等多个学科领域。

通过无线传输系统，人们可以获取远端设备的运行情况以及各种参数指标，通过对采集到的数据的分析从而实现远程管理、远程控制等功能。

近十几年来，随着移动通信技术飞速发展，越来越多的信息采集和远程控制系统采用了无线数据传送技术。

与有线数据传输相比，无线数据传输布线成本低、安装简便、便于移动的优点，使其在遥控遥测、门禁系统、无线抄表、小区传呼、工业数据采集、无线遥控系统、无线鼠标等领域都得到了广泛的应用，而且它在高科技领域的应用也正在迅猛发展，比如卫星、导弹、无人侦察机等的数据采集，遥控机器人等的控制，以及一些监控设备等。

此外，在现代军事通讯领域方面，无线传输技术也有重要的战略地位。

在未来高科技战斗中，由于军事卫星通讯手段在未来战争中容易被摧毁且难以紧急恢复，所以人们可以利用无线短波、超短波等方式实现数据是无线传输，因而取得战争中的主动权。

民用方面，在一些线路架设比较困难的地方，或者有天然的阻隔的地理条件较复杂较恶劣的地方数据的无线传输便显示出了巨大威力。

无线传输还便于通讯设备移动，具有明显的灵活性。

DTU是一款使用GPRS进行无线数据传输的设备。

支持PPP、TCP、UDP、DNS等众多复杂网络协议和SOCKET插口标准，为用户提供全透明数据传输和用户自定义协议传输两种模式。

同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。

用户不用关心复杂的网络通信协议、通过串行口，就可以进行无线数据收发，让你的设备随时随地接入Internet。

二、研究主要成果

我国在无线数据通信技术方面，与欧、美、日等发达国家相比，起步较晚，至少落后了20年左右，但发展较快。

无线数传电台概念在我国的形成，应该是在改革开放后的80年代初期，但在整个80年代，由于我国的软件及硬件技术还比较落后，系统集成水准还比较低，因此数传电台也只是在水利、电力、自来水等极少数的几个领域进行一些试验性的、小范围的、小批量的应用。

看到无线数据通信的发展前景，当时的国家无线电管理委员会还专门辟出了223~235MHz的无线数据通信专用频段，避免了与当时的150MHz、450MHz等语音通信设备争夺有限的频率资源，这一有远见的做法为日后数传电台及遥控遥测系统的快速发展奠定了良好的政策基础。

进入90年代初期，随着改革开放的深入，以电力、水利、自来水、石油、环保、热网等为代表的国民经济的重要行业发展迅速，对自动化程度的要求也日益提高。

我国的遥控遥测系统（简称“三遥”系统或SCADA系统）市场由此由实验阶段逐渐进入了高速发展阶段，从民用到军用，应用领域也越来越广泛，需求量也越来越大。

数传电台于是进入了一个蓬勃发展期。

最常见、最典型的遥控遥测系统有：

工业自动化、油田数据采集、水文水情测报系统（即流域防汛监测系统）、自来水管网监测系统、铁路信号监控系统、热网监控系统、输油供气管网监测系统、GPS定位系统、地震测报系统、无人机系统、环境监测系统等等自动化系统。

三、发展趋势

随着移动通信需求和远程数据采集量的增加，加之有线传输的费用日益增长，人们正逐渐认识到在许多检测领域采用无线传输的必要性。

在过去的几年中，无线通讯领域取得了很大的进展，这其中包括数字电路和射频电路制作工艺的进步、低功耗电路、高能电池以及微电子技术的采用。

以上诸多方面的发展使移动通信设备更加灵巧、经济、可靠。

与上述技术一样，数字通信技术和数字调制技术的发展也发挥了很大的作用，他们使无线通信网络向更加经济、更加容易操作的方向发展。

所以如果我们能够很好地了解无线通信的基本原则以及这些技术的特点，就能更好地理解并完成传感数据的无线采集。

无线数据通信技术可分为两大类：

一是基于蜂窝的接入技术，如蜂窝数字分组数据（CDPD），通用分组无线传输技术（GPRS）、EDGE等。

二是基于局域网的技术，如IEEE802.11WLAN、Bluetooth、IrDA、Home-RF、微功率短距离无线通信技术等。

与目前已经具备相当规模的无线长距离通信网络（如蜂窝移动通信网）相比，短距离无线通信系统在基本结构、服务范围、应用层次及通信业务（数据、话音）上，均有很大的不同。

1、红外通信技术（IrDA）

红外通信技术IrDA（InfraRedDataAssociation）采用人眼看不到的红外线传输信息，是使用最广泛的短距离无线通信技术。

它利用红外线的通断表示计算机中的0-1逻辑，通常有效作用半径2米，传统速度可达4Mbit/s，1995年IrDA将通信速率扩展到的高达16Mbit/s，红外技术采用点到点的连接方式，发射、接收具有方向性，具有体积小、功耗低、连接方便、简单易用、数据传输干扰少、速度快、保密性强、成本低廉的特点。

因此广泛应用于各种遥控器，笔记本电脑，PDA，移动电话等移动设备。

但红外技术只是一种视距传输技术，有效距离近，发射角度较小，一般不超过20度，两台相互通信的设备之间必须对准，而且传输数据时两台设备之间不能有阻挡物，只能限于两台设备通信，无法灵活构成网络，且无法用于边移动边使用的设备，另外，IrDA设备中的核心部件LED易磨损。

2、蓝牙技术（Bluetooth）

蓝牙技术使用全球统一开放的2.4GHz的ISM频段，采用跳频扩频FHSS技术实现设备之间的无线互连，有穿透能力，能够全方位传送，主要面对网络中各种数据和语音设备，通过无线方式将它们连成一个微微网（Piconet）。

多个微微网之间也可以形成分布式网络（Scatternet），从而方便，快速的实现各类设备之间的通信。

蓝牙技术作为一种新兴的技术，主要具有以下特点:

规范的开放性、产品的互操作性及兼容性、公用通信频段以及提供大容量的语音和数据网络。

[3]蓝牙技术目前只是一种行业联盟制定的短距离无线通信规范。

3、IEEE802.11b（Wi-Fi）

IEEE802.11b技术标准是无线局域网的国际标准，使用2.4GHz的ISM频段，采用直接序列扩频DSSS技术进行调制解调增强了抗干扰能力，提高了传输速度。

802.11b无线网络的最大优点是兼容性，只要在原有网络上装上AP（AccessPoint），就可以提供无线网络服务，终端设备只要装上无线网卡，就可以访问所有网络资源，象使用有线局域网一样方便，却免除了布线的麻烦。

802.11b具有有线等价保密机制WEP（WiredEquivalentPrivacy）确保数据安全。

以其具有穿透能力，全方位传送，建网速度快，可用来组建大型无线网络，运营成本低，投资回报快等特点，正逐渐受到电信制造商和运营商的青睐，目前此种设备还比较昂贵，妨碍了其推广和应用。

更多新的Wi-Fi标准正在制定之中。

速度更快的802.11g使用与802.11b相同的正交频分多路复用（OFDM）调制技术，同样工作在2.4GHz频段，速率达54Mbit/s，比目前通用的802.11b快了5倍，并且完全向后兼容802.11b，802.11g将有可能被大多数无线网络产品制造商选择作为产品标准，而下一代的Wi-Fi标准802.11n可望达到100Mbit/s。

四、存在问题

近几年来，虽然无线数据传输技术应用得到了飞速发展，但每一项技术都有其应用的缺点，现在就有不少专家在研究无线数据传输技术发展面临的问题。

无线数据传输技术之所以成为既富有挑战性又能引起研究人员兴趣的课题，其主要原因有两个，分别是信号衰落和信号干扰，这两个原因对于有线传输通信而言基本没有什么影响。

（一）信号衰落

首先是衰落现象，由于多径衰落的小尺度效应，以及诸如由距离衰减引起的路径损耗和障碍物引起的阴影等大尺度效应，导致信道的时变特性增强。

对于无阻挡传输，引起微波空间传输电平衰耗和衰落的主要是因为自由空间传播衰耗、降水衰落、大气吸收衰落、反射衰落、波导型衰落、闪烁衰落。

比较而言，GSM和GPRS网络算是比较稳定的，信号衰落最小，而Zigbee技术和3G技术则表现的相对明显。

无线传感器网络设计中，为了防止Zigbee信号传输中的信号衰减，在物理上和逻辑上都做了长久的分析，Zigbee节点的布置正是为了保证整个网络在物理上能够尽量减少障碍，从而防止信号衰减，逻辑上，则是优化算法，完善协议，保证数据的完整传输。

3G技术在信号质量不高的情况下体现不出与GSM网络的优势，现在我国3G的覆盖面相对较小，城区多而乡镇少，信号衰减强度大，运营商基本是采取了增加基站的方法来保证3G网络用户的正常使用。

（二）信号干扰

与有线传输中各发射机一接收机对通常看成相互隔离的点对点链路不同，无线用户是在空中进行数据传输，因此彼此之间存在严重的干扰。

这里所说的干扰可以是与同一台接收机数据传输的发射机之间的干扰（例如蜂窝系统的上行链路），也可以是一台发射机发送给多台接收机的信号之间的干扰（例如蜂窝系统的下行链路），还可以是不同发射机～接收机对之间的干扰（例如不同小区中用户之间的干扰）。

这一点对于工作于2．4GHZ频段的无线数据传输技术来说体现得尤为深刻，Bluetocth、Zigbee、无线局域网wi—Fi、无线USB都处于同一频段，这些技术的电磁兼容问题日益凸显，信号干扰强度大。

如何处理信号衰落和信号干扰对于无线数据传输系统的设计是非常重要的。

五、参考文献

[1]王英杰，基于数码管的无线数据传输系统.陕西理工学院[J]，2000

[2]LAWRENCEA.Moderninertialtechnology[M].NewYork:

Springer-Verlag,

[3]CHATFIELDAB.Fundamentalsofhighaccuracyinertialnavigation[M].AmericanInstituteofAeronauticsandAstronautics,Inc

[4]TITTERTONDH.—WESTONJL.Strapdowninertialnavigationtechnology[M].2ndEdition.London,UnitedKingdom:

PeterPeregrinusLtd,

[5]温昕艺，基于EM2000的无线数据传输系统设计[J].西安电子科技大学，2010

[6]龚剑，基于ARM的无线数据传输系统设计[J].国防科学技术大学，2008

[7]京：

北京航空航天大学出版社，1993

[8]北京：

电子工业出版社，1991

[9]英庆，王代华，张志杰，基于NRF24L01的无线数据传输系统[C].中北大学仪器科学与动态测试教育部重