无线世界六大技术发展趋势

发布: 2010-10-19 15:23 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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　　MIMO带动WLAN性能提升

　　在大多数的信息技术发展中，性能在促进无线网络市场成熟与发展方面发挥着重要的作用。在不久之前，无线网络首次突破了1Mbps的性能障碍，进入快速发展期。紧接着，IEEE802.11b的传输速度超过了以太网的10Mbps，获得了市场的广泛认可（实际上WLAN的世界吞吐率比以太网低很多）。最近，WLAN又获得新突破，Airgo Networks公司提供的技术是WLAN传输速度首次超过了百兆快速以太网，这种基于工业标准的网络技术，可以使得在家里、办公室或公共场所使用的个人计算机连接家庭网络或者企业网络。无论是在家里、办公室或者是路途中都具有更快更远更可靠的无线连接技术。

　　Airgo Networks推出新一代的True MIMO芯片组相对比较通用的Intel Centrino 802.11g和802.11a/b/g而言，具有更高的性能和更低成本与功耗的产品。对于前一代芯片组，Airgo Networks将原料成本（BOM）降低了20％，并且将其功耗减少了18％。这种新型MIMO芯片能够使WLAN达到240Mbps，而最快的Wi-Fi芯片速度也不过54Mbps。

　　多入多出（MIMO）或多发多发收天线（MTMRA）技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。Airgo具有一项称作多输入输出（MIMO）的领先技术，这种技术通过从三个天线同时发射无线电信号而提高数据传输速度。采用MIMO技术，完全兼容于当前的IEEE 802.11a/b/g标准，并且同时扩展了信号范围，在单个20MHz频道中具有更高的数据传输率。True MIMO能够确保一个在传输范围内信号的稳固无线连接，还能保证其他高价设备所要求的各种信号范围的服务品质。消费者将会从这种增加的信号范围、大的传输量、较高的可靠性和有效的功耗方面受益，同时它还保持着对网络上其他设备的兼容性，对周围的网络没有任何影响。

　　Airgo的基本用户使消费者和中小企业用户，走得是大批量生产这条路。但是，目前大多数家庭用户采用5Mbps的共享宽带连接，因此大多数家庭可能还不能接受240Mbps的高速无线带宽，除非其成本能够大幅度降低。这样，在Airgo于2006年推出当前产品价格低达20％的第三代芯片True MIMO Gen3（零售价为近100美元）时，家庭用户将大幅增长，应用也将更普遍。届时，消费电子厂商会在像电视机、机顶盒等产品中引入MIMO技术，消费者会利用该技术把不同房间的电视连接起来，传输视频数据，可以改进家庭无线网络。

　　对于企业用户而言，不言而喻，MIMO代表了未来。对企业用户而言，应该重新考虑大规模部署11g和11a网络的计划。我们不期望大多数的企业网络经理对Gen3感兴趣，这些经理在网络架构上的决策大多受开放标准的驱使。显而易见，Airgo最新技术将对WLAN讨论更高速度的标准产生巨大压力。不过我们不会很快忘掉Gen3超过有线网络传输速度的现状，在千兆无线网络推出以前，Gen3还会有很长的一段使用时间。这些技术为大家构建真正的“无线企业”提供了更多的想象空间。

　　移动宽带技术HSDPA即将商用

　　假如你对HSDPA一无所知，那么告诉你，HSDPA是改善现有3G WCDMA用户传输速度和能力的一项技术。过去，HSDPA默默无闻，可现在已经开始步入商用化阶段。专家说，这一新技术与现有网络的ADSL服务类似，可以让3G网络可以提供更高的速度。

　　日本的Vodafone在今年3月份宣传成功对无线宽带技术HSDPA（High Speed Download Packet Access，高速下行分组接入）的测试成功，成为世界上第一个HSDPA试验网。9月底，Vodafone宣布在明年初进行商业应用测试，并在2006年年中开始商业应用。根据测试结果，HSDPA提供的实际无线下行传输速度可达到1.6Mbps，并随未来技术的更新下行传输速度将达到7Mbps。开始，显然大多数用户获得传输速度将接近425Kbps，比Vodafone所采用的3G网络WCDMA所提供的120Kbps速度高很多。Vodafone也期望在2007年或者2008年采用HSUPA（High Speed Upload Packet Access，高速上行分组接入）。

　　HSUPA可以提供的理论上最大传输速度可以达到5.8Mbps。另外，该技术可以让VoIP（Voice over Internet Protocol）在无线网络上实现。

　　目前在全球26个国家和地区中的60个3G/WCDMA网络已经商用，用户数超过1600万。如果说WCDMA作为GSM的演进正在进入成熟期，那么HSDPA作为WCDMA的演进正在成为业界关注的焦点，全球范围内已经商用3G（WCDMA）和准备商用3G（WCDMA）的运营商，更表现出对HSDPA的极大兴趣。HSDPA是基于现有WCDMA网络的演进，引入HSDPA只要在WCDMA无线网络部分作相应升级，将WCDMA下行速率从384Kbps提升到14Mbps，而整个网络架构及整个核心网络都保持不变；另一方面，HSDPA将继续使用WCDMA的频率而不需要单独的载频。HSDPA不但有效地保护了运营商的投资成本（CAPEX），还扩大了运营商的业务范围，为提高APRU创造了条件。Vodafone的CTO Tom Geitner认为，HSDPA是Vodafone在现有3G网络上提高传输速度和传输能力的最好选择。HSDPA不是我们选择的固有的技术发展路线中的一个，但是与其他技术比较而言，在相同的频谱的性能表现上，HSDPA表现最好。

　　高速下行分组接入，即HSDPA（High Speed Download Packet Access）是基于WCDMA的移动宽带解决方案，在WCDMA的无线接入部分增加相应基带处理功能，即可将WCDMA系统下行速率大幅度提升，峰值速率可达14Mb/s，同时增加系统容量并大大降低时延。

　　HSDPA的竞争技术包括EV-DO和有线ADSL等。但是请记住这些3G技术提供的数据下载速度是否超过了2Mbps？在试验室里，这些技术可以实现这样的传输速度。这些理论上的传输速度在实际应用时几乎是不可能实现的。1999年发布的第一拨3G技术版本提供的最大传输速度达到了 384Kbps，这是理论上的峰值传输速度，可能在早上5点只有一个人单独使用时才能获得。大多数情况下，你获得的传输速度在150Kbps～250Kbps之间。而采用HSDPA，期望的传输速度应该在400Kbps～600Kbps，峰值速度可以达到14.4Mbps。

　　HSDPA（高速下行分组接入）是实现提高WCMA网络高速下行数据传输速率最为重要的技术，是3GPP在Rel5协议中为了满足上下行数据业务不对称的需求提出来的，它可以在不改变已经建设的WCDMA系统网络结构的基础上，大大提高用户下行数据业务速率，该技术是WCDMA网络建设后期提高下行容量和数据业务速率的一种重要技术。

　　HSDPA之所以备受业界推崇，最为重要的是在几个关键要素上对原有网络性能突破。HSDPA采用的关键技术为自适应调制编码（AMC）和混合自动重复（H-ARQ）。Node B根据功率、ACK/NACK比率以及用户反馈，估计出每个活跃的HSDPA用户的信道质量。根据目前的信道质量，Node B内的AMC会采取相应最合适的调制及编码算法，发射数据。信道编码采用R99 1/3Turbo码以及通过相应码率匹配后产生的其他速率的Turbo码，调制方式可选择QPSK、8PSK、16QAM等。通过编码和调制方式的组合，产生不同的传输速率。而H-ARQ基于信道条件提供精确的编码速率调节，可自动适应瞬时信道条件，且对延迟和误差不敏感。HSDPA技术通过增加高速下行共享信道（HS-DSCH），并依靠HARQ和AMC还增加了共享控制信道（HS-SCCH），与HS-DSCH相关的上行采用DPCCH-HS信道，承载HARQ的ACK/NACK信息和信道质量测量指示（CQI）。同时增加了MAC-hs实体，该功能实体包含HARQ和HSDPA的调度功能以及对HS-DSCH的控制功能，MAC-hs功能实体位于NodeB中。作为技术含量较高的3G设备，基站对HSDPA的支持对于应用效果是最为重要和显著的，我们非常欣慰地看到，在全球WCDMA系统设备市场占有率最高的NEC通讯，已经实现了在最新基站产品上全面支持HSDPA。

　　在HSDPA技术发展中，提高下行数据速率的一种方法是采用多天线发射和多天线接收（MIMO）技术，它可以大大提高系统容量。MIMO技术传送业务基于信道还是高速下行共享信道（HS-DSCH），在基带处理部分需要MCS功能，定义天线传播模型，根据用户业务请求等级不同和传播质量情况配置。NodeB有M个发射天线，用户终端UE有N个接收天线，那么NodeB与UE之间的下行发射通道有M*N个。如果MIMO技术要求在NodeB中有1、2、4副天线，在UE中有1、2、4副天线，那么天线的配置限制有(1，1)、(1，2)、(1，4)、(2，1)、(2，2)、(2，4)、(4，1)、(4，2)、(4，4)。所以发射机和接收机之间天线配置不同，可以满足数据速率从低到高的变化，根据信道质量来自适应调节数据速率。系统中还有UE到NodeB的物理层反馈信息、实时控制和上下行高层信令控制功能等。

　　通过在网络系统中的融合与应用，HSDPA可实现和无线LAN同等的速率（是现有3G网络速度的30倍），使人们在高速移动中享受平滑的移动流媒体业务。在3G系统的演进中。HSDPA成为了WCDMA发展中非常重要的技术应用，能够很好地解决WCDMA系统覆盖和容量的矛盾，消除干扰，提升系统容量，满足用户业务需求。按照标准，HSDPA将使速率达到14.4M的速度。这个高速率带来的直接影响是什么？引用在移动通信技术领域先锋厂商NEC通讯的话说，那就是将实现移动网络跟宽带网相结合，这种结合带来的应用效果是不言而喻的。推进HSDPA技术的发展已经成为了来自3G系统强烈的需求呼唤。

　　Flash OFDM改变网络的未来

　　Flash(fast low-latency access with seamless hand-off)OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

　　在无线广域网络领域，网络的终端一般是移动电话或者调制解调器Modem。Modem通常被装在PDA或者笔记本电脑里。网络的终端的使用者一般是你和我这样的普通用户。但是这种格局在最近发生了一些变化。网络公司Netgear9月低宣布推出了一款支持Flash OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)技术的无线宽带路由器。Netgear的路由器使用了Flarion公司（Flarion是2000年从Lucent分拆出来的高科技公司，现在被Qualcomm收购）发明的Flash OFDM技术，完成广域连接，使用Wi-Fi和Ethernet完成本地连接。目前，美国还没有Flash OFDM网络，但是，Cingular和Sprint公司已经提出了发展计划，Verizon公司紧跟其后。现在无线网络的终点不再仅仅是个人，而有可能是一个网络。我们已经在8月30日看到了D-Link推出的无线路由器。

　　Flash OFDM技术的前身OFDM技术已有近40年历史，起初使用在军事高频无线应用上。现在已经被广泛应用在DSL、无线广播、数字电视、移动数据通信以及无线局域网上。Flash-OFDM是由Flarion公司自行研发出来的无线宽带技术，因为拥有低延迟的特点，所以能够应用在实时数据传输上。Flarion是2000年从Lucent分拆出来的高科技公司，总部位于新泽西州。8月11日，Qualcomm宣布以6亿美元的价格收购Flarion公司。Qualcomm公司是全球著名的CDMA无线通信技术重点供应商，这一标准在美国和亚洲得到了广泛的应用。目前此项技术正由韩国的三家电信服务商。美国Nextel。日本沃达丰（Vadafone)等进行开局测试。

　　Flarion公司从2003年开始测试无线IP（Internet Protocol）技术。Flarion是基于IP的无线宽带服务Flash（fast low-latency access with seamless hand-off,无线传输的低延迟访问）OFDMA的先驱。

　　Flash-OFDM是一种专有的蜂窝宽带技术，既可以供网络运营商来部署连接移动用户的笔记本电脑，也可以作为固定的无线接入系统，以把家庭或小型办公室内的计算机进行最后连接。这种技术的重要特点是包括所有的IP体系，并且速度比较快。利用这种技术，即使用户正在以每小时250公里的速度旅行，其数据下载速度也可以达到1.5Mbps，上传速度则可达到500Kbps。

　　Flash-OFDM是一个私人拥有的宽带蜂窝技术，它让运营商既可以连接移动用户的笔记本电脑，也可以连接固定的无线接入系统的服务器，这些无线接入系统服务器作为宽带的最后一公里，将家庭和小企业进入宽带网络。它包括的关键特征包括：全IP架构和更快的传输速度。该技术能使用户在妙小时250公里的移动速度下，以1.5Mbps速度下载或者以500Kbps速度上传信息。

　　Flash-OFDM备受瞩目的应该是美国Nextel所推出的无线宽带服务。2004年2月Nextel宣布采用Flarion的Flash-OFDM技术，在美国North Carolina州的Raleigh、Durham与Chapel Hill进行相关的无线宽带接入技术测试，之后在4月14日普及到整个North Carolina州。

　　OFDM既是一种调制解调技术，也是一种多载波（Multicarrier）的传送方式，是将数据流用低传输率的子载波来传送。

　　OFDM技术的关键环节是可增加抵抗频率选择衰减(frequency selective fading)或窄带干扰(narrowband interference)的能力。在单一载波系统中(例如GSM系统)，一个的衰减将可能会造成整个通讯的中断，但在多载波的系统中，因每个载波同时受到衰减的几率很小,故可用ECC (error correction coding)技术将这些零星的错误更正,这种技术就是所谓的并口数据传输(parallel data transmission)及频分复用(frequency division multiplexing),并结合频率分集扩展频谱码分多址(Frequency Diversity/Spread Spectrum Multiple Access）等技术。

　　Flash-OFDM技术在时间上以跳频方式使用OFDM的副载波。特点是：高速切换副载波，因而相邻节点可以使用相同频率的副载波。因此，可提高频率利用效率。频带宽度为1.25MHz此外，使用频率间隔为12.5KHz的副载波，最大转输速度为3.2Mbps，平均数据传输速度达1.5Mbps。

　　2004年10月8日，西门子AG公司宣布，将Flash-OFDM技术集成到器新的宽带无线接入系统中，并于2004年底三季度提供基站、modems和基于Flash-OFDM的PC卡产品。T-Mobile International AG，欧洲最大的移动运营商和3G移动Internet服务提供商开始在荷兰海牙开始全球第一个Flash-OFDMA技术的试验与测试。Vodafone Group PLC计划在2005年底在东京开始测试试验。

　　手机将成为家庭网络的主要平台

　　早上当你出门时是否忘了关灯？不过没有关系，拿出你的手机，按几个键盘，就可以关灯了。你可能关心新来的保姆在家里都干什么事情？同样可以拿出手机，屏幕上即可显示出家庭里的情况。

　　数据集成商认为，手机将会成为家庭应用集成的下一个最大的平台，给用户提供一个控制家庭大量设备的一个工具。手机将会像iPod或者媒体服务器一样，成为家庭用户的一个工具。手机也可以同样IP访问家庭网络，不管你走到那儿，都可以在用户设置安全预警后接收警报信号，或者通过家庭里安装的摄像头，监视家庭安全情况。

　　发展结果是完成集成、咨询服务和实施的方案提供商成倍的增长。另外手机走向智能化，耗电量和内存增加，并集成像PDA一样的功能。智能手机的发展几乎是无止境的，丰富多彩。

　　纽约一家智能建筑集成商Cytexone的CEO Dan Levine说：“你几乎可以控制整个房子。该公司提供控制家庭系统的一系列设备，如果能够语音操作的Pocket PC。现在最大的障碍是互连，但是这些障碍正在逐渐被克服。”

　　Motorola公司Connected Home Solutons部的产品开发经理Dan Quigley说：“所有手机连接在一起的无线网络能够提供越来越在的带宽，能够提供比传统电话多得多的功能。同时手机具有许多高附加值，如终端用户习惯使用、应用广泛和始终连接网络。”

　　手机的应用非常普遍，现在已知的包括手机游戏、通过网络进行软件分发、传递短信等。但是它也适合发送控制信息，可以从不同的地方如家里，汽车里或者任何其他地方可以发送控制信息。家庭的许多事情从开关灯，到给草坪撒水，从开动加热器到关闭冷气系统灯，都可以通过电话远程控制。“我们有能力控制家庭里的任何设备，所有这些事情不仅是可能的，而且在今天的实验室里已经实现。”

　　Motorola已经在这一未来发展方向上采取了行动。公司最近发布一个新的家庭监控系列产品————Homesight，它包括曲线摄像机和传感器，用在让用户在不在家时监视自己的家里。通过一台PC或者一部能够发送文本和图形信息的智能手机，Homesight就能够向用户通报许多种事情，从自来水泄露到门或者窗被打开。

　　“假如你的门在星期四下午的3：30被打开，而你知道十几岁的小孩即将从学校回家；但是假如门在半夜被打开，而你正在外边旅行，你可能要采取行动。”Motorola的产品经理Jim Panacek说。Motorola的Homesight Easy Start Kit售价仅为299美元，包括一个基站/网关、无线摄像头、适配器和软件，同时包括门、水、温度等传感器。

来源：中电网