蓬勃发展的无线技术

发布: 2010-10-19 12:53 | 作者: 吴康迪 | 来源: | 字体: 小中大

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　　为了实现随时随地与任何人和任何设备的互联互通，无线通信技术获得了蓬勃发展。在正交频分复用(OFDM)和多入多出(MIMO)等基础技术支持下，多种无线技术如蓝牙、Wi-Fi(无线兼容认证)、WiMAX、超宽带和无线局域网获得了长足发展。在移动电话上，从3G、3.5G和3.9G，正逐步向4G推进。此外，RFID(电子标签)、BigBee网、传感器网以至物联网都已提到日程上。

　　作为蓬勃发展的无线技术，近几年是其大变革时期。随着几种重要基础技术的推广和实际应用，将大大提高无线通信的速度。

　　无线技术有各种分类。从用户角度，可分为无线局域网、无线个人电脑接口、移动电话和公共局域网服务等。超宽带和WiMAX也是人们关注的热点。下面分别介绍其近期的发展。

　　超百兆以太网的无线局域网

　　通过使用最新的技术，高速无线局域网设备相继问世。

　　2005年春天，日本在市场上推出了有3根天线的无线接入点设备。采用多入多出技术和正交频分复用技术后，其最大通信速度可达108Mbps，在通信速度上超过了无线局域网标准IEEE802.11a和11g中规定的最高速度54Mbps。上述接入点新产品采用的是IEEE802.11n标准，通信速度超过100Mbps，即每秒百兆比特。

　　目前由个人电脑连接起来的局域网(以太网)，通信速度为100Mbps。截止到2005年春天，普通的无线局域网设备的通信速度只不过20Mbps至40Mbps。随着采用IEEE802.11n标准的产品问世，可以期待，无线局域网设备已步入能够取代传统以太网的阶段。预计2006年采用802.11n标准的产品可大量面世。

　　无线式外围设备接口

　　对于连接个人电脑和外围设备的接口来说，已经开始大量利用无线技术。

　　目前应用最广的是蓝牙技术。使用较多的有无线键盘、无线鼠标和家用扫描器等。他们的最高通信速度为1Mbps〜2Mbps。按2004年推出的蓝牙2.0版中EDR标准，最高速度为2.1Mbps。然而由于采用UWB技术和OFDM(正交频分复用)技术，2005年下半年推出了通信速度为100Mbps的无线个人电脑接口。如果个人电脑和电视机内部都装有UWB接收器，就可以无线方式向个人电脑传送高清晰度的电脑节目了。2005年底至2006年初，采用UWB技术的蓝牙产品将面市。

　　采用有线接口的USB(通用串行总线)2.0版的产品的最高通信速度为480Mbps。如果个人电脑内装了采用UWB技术的蓝牙产品，那么该电脑就可以利用无线方式与所有外围设备进行连接。对于个人电脑所标榜的“即插即用(Plug and Play)”而言，则可省去“插(Plug) ”的步骤而可即时应用。

　　每秒1Gbit的移动电话

　　按国际通信联盟的计划，2010年移动电话将发展至第4代，即4G移动通信。

　　目前已部署的3G移动电话，最高通信速度为384Kbps。从2004年下半年开始试行的3.5G移动通信技术HSDPA(高速下行分组接入)，在2005年内能实现最高14Mbps的通信速度。

　　而对于4G无线接入，要求通信速度可达到100Mbps。这一速度是通过采用OFDM和MIMO技术实现的。这将与目前光纤网的通信速度相当。对于4G移动通信，更重要的一项考核项目是其骨干网的核心网络应该全部“互联网协议化”，即IP化。届时，目前的3G、3.5G和4G等各代移动通信网络，将共同包容一个IP化的骨干网。

　　这种骨干网的全IP化，就是着眼于同时提高无线接入和有线骨干网的通信速度，从而实现整个通信业务的高速和有效应用。

　　公共局域网服务

　　以蓝牙和Wi-Fi为代表的公共局域网服务已在发达国家和亚太地区广泛部署。2005年蓝牙手机和蓝牙个人电脑外围设备等用户在全世界已达2亿。2005年装有Wi-Fi芯片的个人电脑和各种信息终端已超过1.2亿。

　　2005年上半年美国进行的一项调查显示，Wi-Fi网络在美国家庭中越来越普及，并首次超过了以太网。

　　2005年5月蓝牙标准化团体美国蓝牙兴趣小组(Bluetooth Special Interest Group)宣布，下一代高速蓝牙网络决定采用UWB技术。高速蓝牙终端将解决与同样采用UWB技术的无线USB、无线宽带访问技术“WiMAX”及移动电话等终端之间的电波干扰问题，以确保全球通用的UWB频带等。

　　2005年11月美国网络基础设备公司Vivato开发出了一种新型Wi-Fi交换机。该交换机能把目前Wi-Fi无线网络接近100米的通信距离延长到约6.5公里，并且允许众多用户同时使用，其用户数量远远超过目前多数网络的处理能力。

　　采用Wi-Fi技术的无线热点(Hot Spot)，可实现不同制式手机之间的漫游。Wi-Fi技术的发展方向是装置小型化，低功耗和延长通信距离及提高通信速度，并加强使用上的安全性。

　　UWB为高速通信带来千载难逢的机遇

　　UWB通信技术是一种以极低功率在近距离内高速传输数据的新型无线通信技术，普遍认为它是下一代近距离(1-数十米)无线通信与无线个域网(Personal Area Network)的解决方案之一。近年来UWB技术已成为无线通信领域最热门的研究课题之一。

　　利用UWB技术可实现数字设备，包括笔记本电脑、掌上电脑、手机、数码相机、摄像机和家庭服务器间的无线连接，从而实现图像、摄像和CD等信息的瞬时发送和接收。

　　在家庭内，UWB技术可进行数字电视、音响、硬盘机、DVD和摄录一体机等的无线连接，并组成家庭无线局域网。利用UWB技术还可以无线方式在液晶电视和等离子电视等高清晰度电视与DVD机之间瞬间传送电视和电影节目。

　　在办公室和家庭可使个人电脑与各种外围设备，如打印机、扫描仪、笔记本电脑、数码相机、摄像机和移动硬盘等以无线方式连接。

　　总而言之，UWB将成为数字家电(或信息家电)的标准接口。

　　采用UWB技术的还有全球定位系统、穿墙传感器等。此外，还可作为Bigbee的物理层用于雷达测距和电子标签、广播部门以及地方政府部门等。作为补充无线局域网的宽带个域网，可在数米内保证100Mbps的通信速度。

　　美国联邦通信委员会(FCC)已分配了UWB频谱，在3.1〜10.6GHz频段为免许可证使用的UWB设备分配的是7500MHz。按照FCC关于UWB的定义，超宽带不仅是专门技术，而且是一段频谱资源。欧洲已制定出关于UWB的输出标准，以推动普及。相对于无线局域网标准久拖不决，UWB标准会较快确定。

　　2005年韩国三星和日本索尼公司都推出了采用UWB技术的无线高清晰度电视。Intel公司将UWB2.0作为个人电脑的标准接口。

　　在UWB芯片方面，2004年于美国旧金山召开的国际团体电话会议(ISSCC)上，首次推出了用于无线局域网(LAN)的超宽带集成电路，其内装低噪声放大器。它由美国加州大学洛杉矶分校教授、模拟电路设计师Asad Abidi设计，Skyworks公司制造。意大利Padova大学推出的0.18μm工艺的UWB芯片，适用于3GHz〜10GHz频带。

　　在2005年的ISSCC会议上，Skyworks公司又推出了多种OFDM式UWB接收机芯片。日本索尼公司推出了DSS(直接序列扩频)的UWB收发机芯片。

　　有关专家称，UWB为高速通信带来了千载难逢的机遇。其存在问题为频带分配和电磁干扰等。

　　在发展方向上，UWB与MIMO技术相结合能进一步提高通信速度，这是终端用户最关注的。另外，可通过改进媒体接入控制MAC层协议来提高通信速度。其中“选择-重复型”的数据传送技术最受青睐。

　　引人注目的WiMAX

　　2005年世界WiMAX联盟的成员从60余家激增到300多家，这从一个侧面反映了各界对WiMAX的期待。

　　对于应用于城域网(WAN)宽带接入的WiMAX，由于可提供更高的数据传输率以及更大的网络跨距，2005年有15家企业参加了固定网的WiMAX标准802.16产品的测试，其已经开始商业化。中国的华为和中兴也参与了测试。

　　WiMAX使用OFDM而非CDMA无线调制技术，从接收器性能的角度看，它的信道带宽比3G高出了大约5MHz。而通过结合MIMO，其峰值速率的吞吐量将达到CDMA技术的5〜10倍。

　　2005年11月正式发布了移动WiMAX即802.16e标准。12月9日美国电气和电子工程师协会(IEEE)批准了支持移动通信的新WiMAX标准。2005年韩国三星电子公司开发了支持移动WiMAX的韩国标准“WiBro”的手机，并于2005年11月18〜19日在“2005APECIT”展上首次推出。2005年11月，韩国SK电信公司在釜山完成了传输测试和试运行，使用了7个基站。在世界上首先完成测试的韩国运营商，即将开始商业化部署移动WiMAX。2007年韩国将会大规模推出商用移动WiMAX。日本KDDI公司于2005年12月起在大阪采用100多部移动电话以每小时80公里速度进行移动WiMAX通信测试。

　　WiMAX论坛和欧洲电信标准协会(ETSI)正式签署了一项标准互操作协议，确保无线城域网技术能够拥有单一的全球标准。在欧洲，一些国家安装了WiMAX网络。法国的Altitude是一家新运营商，在法国具有3.5GHz频率使用牌照，为中小企业用户提供宽带数据和VoIP业务。目前已在Vende和Ornede等城市部署了数十个WiMAX基站。另一个是西班牙的Iberbanda，这是西班牙第二大宽带接入服务运营商，2004年开始采用了准WIMAX系统。在瑞典，Mobile City公司为学校和商务客户提供宽带无线解决方案，与英特尔公司联合建造了WiMAX系统。

　　此外，目前“最后一公里”一直是制约互联网提供商的难题，基于802.16d/e标准的WiMAX可以作为DSL、Cabel的无线补充方式，可解决宽带接入成本高的问题。例如在偏远地区缺乏基础网络覆盖，有线方式提供宽带接入的成本相当高；在大中城市通信光/线缆跨路问题越来越严重，许多城市禁止空中挂缆和破路敷设，在这种情况下WiMAX的优势尤为突出。

　　WiMAX对企业提供了一种高性价比的宽带接入选择。由于很多公司所在的地点都不适合铺设电缆，因此，本地的电信公司是它们获得宽带接入的唯一途径。WiMAX允许企业建立自己的专用网，从而使企业多了一种宽带接入的方式，它特别适用于在偏远地区从事经营的行业，如煤气、采矿、农业、交通运输、建筑行业等。对ADSL或有线调制解调器服务不能及的家庭用户来说，WiMAX为他们提供了一种新的宽带接入方式。

　　笔记本电脑、PDA等便携式设备对高速网络有着直接的需求，这是WiMAX的优势所在。WiMAX的主要推动者英特尔将于2006年把WiMAX直接嵌入笔记本电脑，从而为外出用户提供更多上网选择。三星已推出了WiMAX的数据卡。

　　技术发展方向是加强WiMAX系统在实际应用环境中的互操作性，并且加速与CDMA、Wi-Fi、MIMO等技术融合，不过技术的分割成为市场发展的阻力。

　　为了与WiMAX竞争，2004年底，从事3G移动通信的3GPP决定发展长期演进计划LTE，其指标、性能都与WiMAX十分相近。3GPP发展超3G，意味着WiMAX可能失去使用3G频段。有关专家建议，面对LTE的竞争，WiMAX要想在宽带无线接入市场中占有一席之地必须拥有好的频率，使用电视广播频段是比较现实的选择。使用低于WiMAX的地面电视广播频段，可以实现大面积覆盖，从而提高WiMAX的竞争能力。

作者：吴康迪来源：电子经理世界