時間：2023-03-17 18:02:48
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇無線通信技術(shù)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
社會發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的信息化，人們開始在傳統(tǒng)的工作方式、商貿(mào)方式、思想交流方式、管理模式、金融方式、醫(yī)療系統(tǒng)、文化教育方式、以及生活消費方式等上開創(chuàng)新的信息化開展。從制造材料，從最開始應(yīng)用短波頻和電子管技術(shù)到MTS系統(tǒng)，到20世紀(jì)50年代的UHF450MHZ，到過渡至半導(dǎo)體，70年代的800MHZ，至現(xiàn)如今的適應(yīng)于移動數(shù)據(jù)、移動多媒體運作和移動計算機(jī)，通信技術(shù)也從單純的主要運用于軍事應(yīng)用擴(kuò)大至現(xiàn)在的個人通信業(yè)務(wù)。第三代移動通信正式崛起，向全球標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。
無線通信技術(shù)信息溝通的靈活性，以及其在全球無縫覆蓋的特性，使其成為當(dāng)今世界最具競爭力的通信方式。目前的無線通信技術(shù)根據(jù)其傳輸?shù)木嚯x大致可以分為以下四種：WPAN、WLAN、WMAN、WWAN。長距離的無線接入技術(shù)代表有GSM、GPRS、3G，短距離的無線接入技術(shù)大致包括WLAN、UWB等。當(dāng)前的主流無線通信技術(shù)還是以O(shè)FDM+MIMO為核心的通信技術(shù)，以B3G、WiFi、WiMAX、WMN等四種為主。除了這幾種逐流無線通信技術(shù)外，還存在著IrDA、RFID、UWB、Bluetooth、集群通信等短距離內(nèi)的通信技術(shù)和MMDS、LMDS、衛(wèi)星通訊、點對點微波等長距離通信技術(shù)。而我國現(xiàn)無線通信技術(shù)還是以中國聯(lián)通和中國移動兩大公司所提供的2G業(yè)務(wù)服務(wù)為主，主要包括的是人們所熟知的語音、電子郵件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)頁瀏覽等，電信企業(yè)也推出了3G無線網(wǎng)絡(luò)TD-SCDMA，在接入方面，多個用戶可以通過WLAN技術(shù)實現(xiàn)Internet共享的高速接入。高接入速率的無線技術(shù)在我國還停留在技術(shù)研究階段，沒有實質(zhì)性進(jìn)展，在這一方面，自主知識產(chǎn)權(quán)的無線通信技術(shù)還需大規(guī)模發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上，大中城市的使用率和覆蓋率還需要大力提高，特別是高速無線接入的應(yīng)用。
21世紀(jì)的通信技術(shù)還處于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折期，現(xiàn)目前的無線通信邁入大規(guī)模發(fā)展階段，呈現(xiàn)向?qū)拵Ф嗝襟w和數(shù)據(jù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)變的態(tài)勢，在未來的十年內(nèi)，無線通信技術(shù)還將朝著分組化、個人化、綜合化、分組化、多元化飛速發(fā)展。就目前看來，無線通技術(shù)的發(fā)展十分火熱，正以向高寬帶、大范圍快速躍進(jìn)。將來，無線通信領(lǐng)域還可能會出現(xiàn)對無線通信產(chǎn)業(yè)有著更加強(qiáng)大推進(jìn)作用的新技術(shù)。但就目前來看，對于無線通信技術(shù)，我們應(yīng)有一個科學(xué)理性的態(tài)度正確把握，我們對寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展應(yīng)該有一個理性的態(tài)度和科學(xué)的把握。無線通訊技術(shù)走向趨勢呈現(xiàn)出一下幾個態(tài)勢：
首先，就目前的通信領(lǐng)域來看，無線通信技術(shù)使用區(qū)域、技術(shù)特點、和接入速率存在一定的分化，在未來的發(fā)展中，各種通信領(lǐng)域的互補(bǔ)性會更加明顯。如現(xiàn)在人們比較熟悉的WLAN、3G、UWB等，在互補(bǔ)效應(yīng)上會更加成熟。WLAN更利于結(jié)局中等舉例的較高數(shù)據(jù)接收，3G則更加適應(yīng)強(qiáng)漫游和廣域無縫覆蓋的移動需求，而UWB則以低發(fā)射率、高傳輸速率、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單和安全性高的為優(yōu)勢，可幫助實現(xiàn)短距離的高速無線連接。未來的無線網(wǎng)絡(luò)將是一個綜合一體化的系統(tǒng)，各種無線通信技術(shù)各自發(fā)揮作用，大范圍來看，3G或者超3G技術(shù)將成為該領(lǐng)域主導(dǎo)，而UWB、WLAN等技術(shù)則因各自不同的技術(shù)特點在相應(yīng)的區(qū)域和覆蓋范圍內(nèi)，與3G形成有效互補(bǔ)。因此，我們應(yīng)當(dāng)在各種無線的接入和組網(wǎng)的一體化，以及接入手段的多元化上做進(jìn)一步的嘗試和推進(jìn)發(fā)展，更加利于實現(xiàn)不同客戶群的需求，實現(xiàn)業(yè)務(wù)多元化和市場的細(xì)化，進(jìn)一步平衡移動通信的發(fā)展?fàn)顩r，同時也達(dá)到合理規(guī)劃無線通信網(wǎng)絡(luò)和資源有效配置及利用的目的。將無線通信技術(shù)演變成為推動社會市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大動力。
第二，單純從公眾移動通信的發(fā)展來看，3G已成為現(xiàn)目前全球移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。歐美發(fā)達(dá)國家早已不采用以發(fā)展用戶數(shù)量的模式來實現(xiàn)利潤的增長，他們更希望可以通過3G網(wǎng)絡(luò)搭建更大、更廣、更全面的業(yè)務(wù)平臺。就這方面，他們的經(jīng)驗值得我們借鑒。據(jù)GSMA和CDG的數(shù)據(jù)顯示表明，目前全國已有超過86%的運營商已提供了3G服務(wù)，全球3G用戶已高達(dá)11.6億。動態(tài)觀察顯示，3G走勢還在繼續(xù)上升。新興經(jīng)濟(jì)體系為3G發(fā)展所作出的重要貢獻(xiàn)已被普遍認(rèn)可。據(jù)調(diào)查，僅2010年上半年，全球3G用戶的增長率就高達(dá)37%，其中中國是94.1%。有機(jī)構(gòu)作出這樣的預(yù)測：今年全球?qū)幸话胍陨系?G手機(jī)用于新興市場。3G商務(wù)網(wǎng)絡(luò)部署的啟動，也在一定程度上給我們以提示，培育新興的移動市場將是移動業(yè)界所面臨的巨大機(jī)遇之一。
第三，信息業(yè)下一步的發(fā)展方向必然是以適應(yīng)個人商務(wù)、工作的，移動IP的信息個人化將成為重要技術(shù)手段之一，IP應(yīng)用載體多元化、移動IP技術(shù)逐漸被人們所關(guān)注，這預(yù)示著無線通信技術(shù)與IP技術(shù)的組合也是未來通信技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。鑒于技術(shù)、市場需求和技術(shù)上的要求，融合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的鏈接，已經(jīng)很有必要。網(wǎng)絡(luò)的融合可以體現(xiàn)在接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)和終端的融合等。不同的網(wǎng)絡(luò)接入需要起協(xié)同工作作用的無線漫游存在，具有重配置的能力也就成為未來通信終端所必須具備的，也就是通信與計算的融合體。通信終端不在需要用戶的干預(yù)操作，即可根據(jù)客戶需求，綜合分析，匹配多種無線網(wǎng)絡(luò)的接入，實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)服務(wù)情況，自動完成網(wǎng)絡(luò)檢測感知和選擇、軟件下載升級更新等工作，集合IP業(yè)務(wù)和非IP業(yè)務(wù)，語音、數(shù)據(jù)和圖像等的綜合，多MAC接入，無線傳輸?shù)木C合，服務(wù)模式的選擇等等。
1．1時變多徑信道模型在礦井巷道環(huán)境下，障礙物對電磁波進(jìn)行反射、散射和折射，使電磁波在巷道內(nèi)形成復(fù)雜的多徑傳播，同時，工作人員及設(shè)備的移動作業(yè)，導(dǎo)致產(chǎn)生多普勒頻移，使巷道內(nèi)的多徑信道具有時變性。因此，礦井巷道信道是具有時變特性的復(fù)雜多徑信道。因此，將相位分量視為常數(shù)是不夠準(zhǔn)確的［10］。本文將相位分量建模為時間的變量，將信道沖激響應(yīng)定義為。
1．2仿真分析采用MATLAB仿真工具，對礦井巷道時變多徑信道模型自相關(guān)函數(shù)仿真。圖1描述了傳統(tǒng)信道模型，帶寬為500Hz和1000Hz的時變多徑信道模型下接收信號的自相關(guān)譜，其中，橫坐標(biāo)表示延時，縱坐標(biāo)表示自相關(guān)函數(shù)。分析發(fā)現(xiàn)，時變多徑信道模型與實際接收信號自相關(guān)譜較為符合，此信道模型適合礦井無線通信。
2系統(tǒng)性能分析
根據(jù)多徑時變信道模型，假設(shè)接收天線總功率與發(fā)射總功率相等，且等于Pe，信道噪聲是加性白高斯噪聲，每根接收天線的噪聲功率為σ2，則信噪比SNR:ξ=Pe/σ2。
2．1系統(tǒng)容量分析實際的無線信道是時變的，受到衰落的影響。對于單天線系統(tǒng)，即單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)的信道容量可用下式計算。圖2給出了單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)和多輸入單輸出(MISO)系統(tǒng)的信道容量與發(fā)射天線數(shù)目之間關(guān)系的仿真結(jié)果，橫坐標(biāo)表示信道容量，縱坐標(biāo)表示概率。其中，仿真參數(shù)設(shè)定為信噪比10dB，迭代次數(shù)為1000，接收天線為1，發(fā)射天線數(shù)目分別為1，2，3。仿真結(jié)果表明，SISO系統(tǒng)信道容量最小，發(fā)射天線數(shù)目從1依次增加時，信道容量也依次增加。圖3給出了MIMO系統(tǒng)的信道容量與發(fā)射天線數(shù)目之間關(guān)系的仿真結(jié)果，橫坐標(biāo)表示信道容量，縱坐標(biāo)表示概率。其中，仿真參數(shù)的設(shè)定同上，發(fā)射天線數(shù)目分別為2，3，4，接收天線對應(yīng)為2，3，4。從仿真結(jié)果可以看出，MIMO系統(tǒng)信道容量隨著收發(fā)天線數(shù)目的增加而增加。對比圖2與圖3發(fā)現(xiàn)，MIMO系統(tǒng)的信道容量顯然比SISO系統(tǒng)的信道容量有了較大增加。
2．2誤碼率分析令xm(l)表示第m根天線的第l個子載波上的發(fā)射信號(l=0，…，L－1)，經(jīng)歷時變多徑衰落信道傳輸和FFT變換后，在t時刻第n根接收天線的第l個子載波上得到的信號yn(t)可由下式得到。采用MATLAB對MIMO－OFDM系統(tǒng)在不同天線數(shù)目下進(jìn)行誤碼率性能對比，具體實驗流程如下:1)初始化過程。給定發(fā)射信號及時變多徑衰落信道的沖激響應(yīng)初始值。接收端采用最小均方誤差(MMSE)檢測算法。2)確定接收信號過程。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換、空時編碼、IFFT變換并添加循環(huán)前綴后經(jīng)時變多徑衰落信道到達(dá)接收方，根據(jù)式(5)確定接收信號形式。3)對接收信號去除循環(huán)前綴、FFT變換、空時譯碼及并/串變換后，計算MMSE檢測加權(quán)矩陣，并進(jìn)一步得到MMSE判決數(shù)據(jù)。4)誤碼率計算過程。根據(jù)數(shù)據(jù)檢測與判決結(jié)果，與初始輸入數(shù)據(jù)對比，計算系統(tǒng)誤碼率?；谏鲜龇治雠c描述，設(shè)置的仿真參數(shù)如表1所示。仿真在收發(fā)天線數(shù)目相等的情況下進(jìn)行，天線數(shù)目分別為1，2，3，多徑數(shù)目假設(shè)為2，接收端采用MMSE檢測。圖4給出了收發(fā)天線數(shù)目相等，不同天線數(shù)目情況下的MIMO－OFDM系統(tǒng)的誤碼率性能，其中，橫坐標(biāo)表示信噪比，縱坐標(biāo)表示誤碼率。從仿真結(jié)果可以看出，隨著收發(fā)天線數(shù)目的依次遞增，從1增加到3，在BER為0．02處，天線數(shù)目選取3相對于選取數(shù)目2和1分別有4dB和9．6dB的增益，系統(tǒng)的誤碼率依次下降且抗多徑衰落的能力依次增強(qiáng)。圖5反映的是多徑對MIMO－OFDM系統(tǒng)性能的影響。圖中，橫坐標(biāo)表示信噪比，縱坐標(biāo)表示誤碼率。這里假設(shè)發(fā)射天線數(shù)目為2，接收天線數(shù)目為2，接收端采用MMSE檢測，多徑數(shù)目取2，4，6。分析發(fā)現(xiàn)，隨著多徑數(shù)目的遞增，在BER為0．02處，多徑數(shù)目選取6相對于選取數(shù)目4和2分別有4．3dB和9．7dB的增益，給定一定的信噪比值，誤碼率隨著多徑數(shù)目的遞增而遞減，此結(jié)果與MIMO－OFDM技術(shù)對抗多徑衰落相符，是一種更適合于礦井巷道通信的無線技術(shù)。
3結(jié)束語
隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的信息化，人們要通信息化開創(chuàng)新的工作方式、管理方式、商貿(mào)方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、醫(yī)療保健方式以及消費與生活方式。無線通信也從固定方式發(fā)展為移動方式，移動通信發(fā)展至今大約經(jīng)歷了五個階段：
第一階段為20年代初至50年代初，主要用于艦船及軍有，采用短波頻及電子管技術(shù)，至該階段末期才出現(xiàn)150MHZVHF單工汽車公用移動電話系統(tǒng)MTS。
第二階段為50年代到60年代，此時頻段擴(kuò)展至UHF450MHZ，器件技術(shù)已向半導(dǎo)體過渡，大都為移動環(huán)境中的專用系統(tǒng)，并解決了移動電話與公用電話網(wǎng)的接續(xù)問題。
第三階段為70年代初至80年代初頻段擴(kuò)展至800MHZ，美國Bell研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并于70年代末進(jìn)行了AMPS試驗。
第四階段為80年代初至90年代中，為第二代數(shù)字移動通信興起與大發(fā)展階段，并逐步向個人通信業(yè)務(wù)方向邁進(jìn)；此時出現(xiàn)了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各類系統(tǒng)與業(yè)務(wù)運行。
第五階段為90年代中至今，隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，適應(yīng)移動數(shù)據(jù)、移動計算及移動多媒體運作需要的第三代移動通信開始興起，其全球標(biāo)準(zhǔn)化及相應(yīng)融合工作與樣機(jī)研制和現(xiàn)場試驗工作在快速推進(jìn)，包括從第二代至第三代移動通信的平滑過渡問題在內(nèi)。
2無線通信領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢
首先，無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍，不同的適用區(qū)域，不同的技術(shù)特點，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可實現(xiàn)互補(bǔ)效應(yīng)。3G可解決廣域無縫覆蓋和強(qiáng)漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實現(xiàn)近距離的超高速無線接入。因此，在政策上我們應(yīng)該綜合推進(jìn)各種無線接入的發(fā)展，推進(jìn)組網(wǎng)的一體化進(jìn)程，通過建網(wǎng)的接入手段多元化，實現(xiàn)對不同用戶群體的需求覆蓋，達(dá)到市場細(xì)分和業(yè)務(wù)的多元化，解決移動通信發(fā)展不均衡的狀況。
其次，我國政府應(yīng)該給企業(yè)配置更多的無線頻率資源，推進(jìn)不同技術(shù)相關(guān)頻譜的規(guī)劃和應(yīng)用工作。這樣才有利于不同的企業(yè)根據(jù)不同的發(fā)展策略和市場需求，綜合地規(guī)劃自己的無線通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)資源的有效配置和利用。當(dāng)然，政府也需要加強(qiáng)對有限頻率資源的管理，對于企業(yè)閑置不用的頻率占用，考慮適當(dāng)?shù)氖侄斡枰允栈亍?/p>
其三，從公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來看，3G已經(jīng)成為全球包括中國移動網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的主要進(jìn)程。從歐美發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗來看，由于其移動話音用戶的普及率高，通過發(fā)展用戶實現(xiàn)增長的模式已成為歷史。因此，他們期望通過3G搭建更大的業(yè)務(wù)平臺，從而實現(xiàn)利潤的新來源。由于3G技術(shù)的成熟，目前3G商用網(wǎng)絡(luò)部署已經(jīng)在全球范圍內(nèi)啟動。就我國而言，也要借鑒歐美的經(jīng)驗，在用戶數(shù)量增長放緩之前，就應(yīng)提前培育新興移動市場。目前，政府應(yīng)該開始積極考慮3G牌照發(fā)放和商用問題，把握住這個移動業(yè)界的巨大歷史機(jī)遇。
其四，從寬帶無線接入技術(shù)來看，全球該領(lǐng)域發(fā)展十分火熱。該領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)出向高帶寬快速躍進(jìn)、覆蓋范圍逐步擴(kuò)張的趨勢。未來，該領(lǐng)域還可能出現(xiàn)更強(qiáng)大的新技術(shù)，從另一個角度對整個無線通信產(chǎn)業(yè)起到推進(jìn)作用。但從近期來看，我們對寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展應(yīng)該有一個理性的態(tài)度和科學(xué)的把握。目前的寬帶無線接入技術(shù)主要集中在固定環(huán)境下的高速接入，其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)抗衡。在發(fā)展中，我們應(yīng)該從全局的觀點來把握，使之成為與移動網(wǎng)絡(luò)互補(bǔ)的重要技術(shù)手段，這樣既可以充分發(fā)揮其技術(shù)個性，又防止出現(xiàn)不必要的資源競爭和浪費。
其五，移動與無線技術(shù)在演進(jìn)中走向融合。當(dāng)前，移動、無線技術(shù)領(lǐng)域正處在一個高速發(fā)展的時期，各種創(chuàng)新移動、無線技術(shù)不斷涌現(xiàn)并快速步入商用，移動、無線應(yīng)用市場異?；钴S，移動、無線技術(shù)自身也在快速演進(jìn)中不斷革新。在網(wǎng)絡(luò)融合的大趨勢下，3G、WiMAX、WLAN等各種移動、無線技術(shù)在演進(jìn)中相互融合。
在多元融合的大趨勢下，3G、WiMAX、WLAN等各種無線技術(shù)在競爭中互相借鑒和學(xué)習(xí)，涌現(xiàn)出了同時被上述無線技術(shù)采用的新型射頻技術(shù)，如MIMO和OFDM技術(shù)等。與此同時，在以ITU和3GPP/3GPP2為引領(lǐng)的蜂窩移動通信從3G到E3G，再走向B3G/4G的演進(jìn)道路上，以及IEEE引領(lǐng)的無線寬帶接入從無線個人域網(wǎng)到無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)，再到無線廣域網(wǎng)的演進(jìn)道路上，都開始增加對方的內(nèi)容，例如：移動通信不斷強(qiáng)化寬帶傳輸性能，無線寬帶接入不斷增強(qiáng)漫游性能以及安全性能。
借鑒WiMAX的高速數(shù)據(jù)傳輸特性，蜂窩移動通信啟動了LTE，即“3G長期演進(jìn)”項目，用以增強(qiáng)寬帶傳輸性能。LTE的確立，令蜂窩移動通信系統(tǒng)的技術(shù)線路與定位為“低移動性寬帶接入”的WiMAX有了很多的相似之處。
在“無線＋寬帶”的大趨勢下，無論是蜂窩移動通信技術(shù)還是WiMAX、WLAN等無線寬帶技術(shù)，都面臨著同樣的考驗：信道多徑衰落和頻譜效率。在這樣的情況下，OFDM和MIMO就成為各種無線技術(shù)的共同選擇。OFDM在解決多徑衰落問題的同時，增加了載波的數(shù)量，造成了系統(tǒng)復(fù)雜度的提升和帶寬的增大；MIMO則能夠有效提高系統(tǒng)的傳輸速率，在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下提高頻譜效率。因此，OFDM和MIMO的結(jié)合，成為推動“無線＋寬帶”發(fā)展的重要力量。
其六，更遠(yuǎn)的未來，按當(dāng)前專家們的預(yù)想，通信信息網(wǎng)絡(luò)將向下一代網(wǎng)絡(luò)NGN融合。在未來NGN概念中，固定網(wǎng)絡(luò)將形成一個高帶寬、IP化、具有強(qiáng)QoS保證的信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺。在這一平臺上，各種接入手段將成為網(wǎng)絡(luò)的觸手，向各個應(yīng)用領(lǐng)域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網(wǎng)或城域網(wǎng)方案，都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發(fā)揮效用，各種業(yè)務(wù)形成全網(wǎng)絡(luò)配置的一體化綜合網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，這一進(jìn)程將是漫長的，也必將遇到很多挫折。
由于無線通信網(wǎng)絡(luò)存在的帶寬需求和移動網(wǎng)絡(luò)帶寬不足的矛盾，用戶地域分布和對應(yīng)用需求不平衡的矛盾以及不同技術(shù)優(yōu)勢和不足共存的矛盾，因此，決定了發(fā)展無線通信網(wǎng)絡(luò)需要綜合運用各種技術(shù)手段，從全局和長遠(yuǎn)的眼光出發(fā)，采取一體化的思路規(guī)劃和建設(shè)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)揮不同技術(shù)的個性，綜合布局，解決不同區(qū)域、不同用戶群對帶寬及業(yè)務(wù)的不同需求，達(dá)成無線通信網(wǎng)絡(luò)的整體優(yōu)勢和綜合能力。對此，我國政府管理部門也應(yīng)該積極為運營商配備充足的頻譜資源，為其綜合規(guī)劃提供有力的支撐和保障。
總之，無線通信中期未來的發(fā)展趨勢表現(xiàn)為：各種無線技術(shù)互補(bǔ)發(fā)展，各盡所長，向接入多元化、網(wǎng)絡(luò)一體化、應(yīng)用綜合化的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，并逐步實現(xiàn)和寬帶固定網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合。
采用APN專網(wǎng)接入首先要做的就是與移動申請APN專網(wǎng)業(yè)務(wù)，隨后移動會為客戶分配專用的APN，而對于普通用戶就沒有這種權(quán)利。使用GPRS專網(wǎng)的SIM卡只能開通專用APN不能使用其他的。APN專網(wǎng)接入方式主要有：（3）中心采用主副GPRS-DTU，采用移動APN專網(wǎng)固定IP，在專網(wǎng)得到APN后給數(shù)據(jù)終端以及中心DTU分配移動內(nèi)部固定IP，GPRS在數(shù)據(jù)終端附著時，SGSN會向HLR查詢是否是所允許使用的，再通過DNS把APN解析成相應(yīng)的IP地址。這種接入方式相對于公網(wǎng)接入方式而言，不僅缺少了DNS解析，又因為其本身自帶移動內(nèi)網(wǎng)固定IP，所以減少了中間環(huán)節(jié)有利于提高穩(wěn)定性，另外還不用付寬帶費，有比較好的性價比；（4）中心采用APN專線，其與子站點一律采用APN內(nèi)網(wǎng)固定IP，這種方案所有的數(shù)據(jù)都在移動GPRS的APN網(wǎng)內(nèi)傳輸，不用經(jīng)過公網(wǎng)。采用這種方案有許多好處如可以在整個傳輸過程中防止泄露信息，還可以在IP地址和端口進(jìn)行過濾。
2中心服務(wù)器通道管理軟件
中心服務(wù)器通道管理軟件包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、下位機(jī)管理模塊通信協(xié)議棧模塊、數(shù)據(jù)加密模塊以及GPRS通信模塊通道管理軟件是目前所有電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中的通信方式與通信規(guī)約的集成所在。其中通道管理軟件每個模塊都有各自的功能，系統(tǒng)設(shè)置模塊主要是擁有用戶權(quán)限管理、用戶注銷以及更改用戶等功能系統(tǒng)設(shè)置在數(shù)據(jù)庫中保存；數(shù)據(jù)庫模塊由系統(tǒng)配置庫、報表庫以及采集轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫三個子庫組成，而系統(tǒng)配置庫又包括系統(tǒng)設(shè)置庫、下位機(jī)信息庫以及通信協(xié)議棧庫三個子庫；每個子庫又都有不同的模塊來組成，每個模塊都有其各自的作用，這里就不再進(jìn)行一一的描述了。
3GPRS的安全性分析
3.1GPRS所采用的安全措施
與固定網(wǎng)絡(luò)相比，無線網(wǎng)絡(luò)在安全性方面做得還不夠到位，為了使這種狀況得到改善，對用戶的傳輸信息進(jìn)行保密，GPRS采用了GSM中大量的安全保證措施。
（1）為了不讓未注冊的用戶接入，GPRS采用了GSM的移動終端鑒別方法進(jìn)行加密，從而對SIM卡的有效性進(jìn)行確認(rèn)。
（2）運營商和用戶首先商量好使用GPRS服務(wù)的區(qū)域，一旦離開這個區(qū)域就不能享受一定級別的QOS這是接入控制。
（3）由于GPRS中的所有安全功能都與SIM卡有關(guān)，所以對SIM卡進(jìn)行了獨特的設(shè)計，想要對其進(jìn)行復(fù)制或偽造都是很難的，從而為網(wǎng)絡(luò)以及用戶的安全提供了可靠保障。根據(jù)對GPRS四點安全機(jī)制的描述不難看出，在GPRS的安全性已經(jīng)能使電力系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用要求得到滿足，最重要的就是對SIM卡的安全保護(hù)，確保用戶信息不被泄露；除此之外GPRS本身也有不足之處，不能確保用戶連接的GPRS網(wǎng)絡(luò)都是真實的。
3.2應(yīng)用GPRS的安全性建議
根據(jù)GPRS的變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)情況，不光要在GPRS本身安全機(jī)制上作改變，還要加強(qiáng)應(yīng)用層的安全保護(hù)。
（1）采用APN接入方式，利用SIM卡的唯一性來進(jìn)行保護(hù)，只有是規(guī)定的SIM卡手機(jī)號才能訪問，在移動終端與數(shù)據(jù)中心采用專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機(jī)做不到。
（2）使用V.25協(xié)議的點對點傳輸方式。從調(diào)度自動化系統(tǒng)所處的位置來看，為了安全性考慮其不能采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與其他分區(qū)直接相連。利用V.25協(xié)議的點對點傳輸方式，不僅使調(diào)度自動化系統(tǒng)與外部公網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)有所區(qū)分，而且這樣是符合國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會第30號令《電網(wǎng)和電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定》，同時也滿足了電力系統(tǒng)二次安全防護(hù)的分區(qū)要求。
4GPRS技術(shù)特點
GPRS的分組交換技術(shù)與以前的GSM拔號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式相比有許多優(yōu)點，例如：（1）高速率。GPRS在理論上的最高速率能夠達(dá)到171.2kbit/s。相比于現(xiàn)有的電路交換數(shù)據(jù)服務(wù)與短消息服務(wù)GPRS雖不能分配所有的時隙給數(shù)據(jù)服務(wù)但相比之下已有非常大的優(yōu)越性。除此之外，與電路交換數(shù)據(jù)服務(wù)按連接時長計費法GPRS按數(shù)據(jù)通信量進(jìn)行計費比較，后者更能享受實惠。（2）永遠(yuǎn)在線。無論是發(fā)送或者接收信息，GPRS能夠立刻連接起來在無線信道內(nèi)。當(dāng)用戶一直處在在線狀態(tài)的時候，用戶可以更快的進(jìn)行連接不再需要復(fù)雜的程序。（3）費用低廉。GPRS付費按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)來進(jìn)行付費，當(dāng)用戶不接收數(shù)據(jù)包時就算在網(wǎng)上掛著也不會有費用的流出。中國移動對GPRS的收費是按照1K數(shù)據(jù)1min來收取的，而且不收漫游費，非常有利于野外施工以及長途運輸?shù)刃袠I(yè)。
5結(jié)束語
在智慧家庭的建設(shè)中，互聯(lián)互通的控制系統(tǒng)成為關(guān)鍵，如果我們采用有線系統(tǒng)，將對建筑的設(shè)計提出極大的挑戰(zhàn)，尤其是對已有建筑進(jìn)行改造，將會產(chǎn)生巨大的工程量，而且未來物品的移動也會受到很大有限制。而采用無線系統(tǒng)則可以讓我們擺脫物理連接上的限制，可以靈活地將各種設(shè)備接入家庭網(wǎng)絡(luò)，而短距離無線通信組網(wǎng)與控制也成了我們必然選擇的技術(shù)。近年來，包括藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、UWB和NFC等短距離無線通信技術(shù)日益成熟，為家用設(shè)備實現(xiàn)局部組網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)，使得智慧家庭應(yīng)用由愿望變?yōu)楝F(xiàn)實。其中，藍(lán)牙技術(shù)經(jīng)歷了1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0各版本，以及即將到來的4.1版本，其穩(wěn)定性、兼容性、傳輸速率、以及功耗等各個方面不斷改進(jìn)，被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備，如PC、手機(jī)、平板電腦、無線音箱、無線耳機(jī)以及近年來非?；馃岬目纱┐魇诫娮釉O(shè)備上，使消費者擺脫了傳統(tǒng)線纜的束縛。
Wi-Fi作為主流短距離無線傳輸技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)完善、技術(shù)成熟、穩(wěn)定易用、兼容性好，已經(jīng)成為智能家電網(wǎng)絡(luò)化方案的主流互聯(lián)技術(shù)，一些家電企業(yè)已開始在電視機(jī)、空調(diào)、冰箱、熱水器、酒柜中大規(guī)模采用嵌入式Wi-Fi模塊，將分散在家中的各個家電產(chǎn)品聯(lián)成一個整體控制系統(tǒng)，改變單一的被動控制。值得一提的是，面對家庭對各種視頻內(nèi)容的消費所帶來的網(wǎng)絡(luò)流量爆發(fā)式增長，第5代Wi-F（i802.11ac）應(yīng)運而生，為家庭網(wǎng)絡(luò)提供了更高的帶寬、更快的傳輸速度，為智慧家庭實現(xiàn)提供更有力的支持。通過第5代Wi-Fi進(jìn)行無線連接，網(wǎng)絡(luò)帶寬可以達(dá)到千兆級別，可順暢、無間斷地播放流視頻及下載高帶寬應(yīng)用程序，比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)增速10倍。ZigBee多用于家庭自動化、安全保障系統(tǒng)等。在利用Zigbee技術(shù)搭建的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，通過在無線門磁/窗磁報警器、紅外感應(yīng)闖入探測器、保險柜/抽屜振動監(jiān)測器等防盜報警器以及燃?xì)?、煙霧、氧氣、溫度、濕度等傳感器內(nèi)安裝Zigbee模塊，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸、分析和報警。此外，ZigBee在燈光控制、家用智能開關(guān)、門禁系統(tǒng)、智能抄表等應(yīng)用中，也發(fā)揮了良好的作用。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，UWB以其高質(zhì)量的近距離通信能力，成為智能家庭數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域的中堅力量之一。UWB可以運用于機(jī)頂盒和DVD播放機(jī)到數(shù)字電視的無線連接，PDA、手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)與PC機(jī)的同步等家庭設(shè)備音視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫妗FC技術(shù)的傳輸速率較低，并不適合直接用于傳輸音視頻等需要較高帶寬的應(yīng)用，但是，NFC技術(shù)允許電子設(shè)備在不到0.1s的時間內(nèi)閃電建立連接，加之其良好的保密性能，成為了在不同場合、不同應(yīng)用領(lǐng)域中其他無線通信技術(shù)的最佳拍檔。例如，將NFC和藍(lán)牙技術(shù)配合使用，可以先通過NFC技術(shù)近距離快速建立連接，再利用藍(lán)牙技術(shù)在手機(jī)、電腦、音頻設(shè)備或打印機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將會給用戶帶來前所未有的體驗。對于設(shè)備制造商而言，未來智慧家庭中家居產(chǎn)品的開發(fā)，除了在功能和外觀上的創(chuàng)新以外，采用什么樣的通信協(xié)議以及如何將通信模塊與主系統(tǒng)集成在一起也將是需要重點考慮的內(nèi)容。
2結(jié)語
關(guān)鍵詞：超寬帶（UWB）脈形調(diào)制（PSM）正交改進(jìn)型hermite脈沖
超寬帶（UltraWideBand）作為一種新型的無線通信技術(shù)與傳統(tǒng)的通信方式相比有著很大的區(qū)別。由于它不需使用載波電路，而是通過發(fā)送納秒級脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此該技術(shù)具有發(fā)射和接收電路簡單、功耗低、對現(xiàn)存通信系統(tǒng)影響小、傳輸速率高的優(yōu)點，此外它還具有多徑分辨能力強(qiáng)、穿透力強(qiáng)、隱蔽性好、系統(tǒng)容量大、定位精度高等優(yōu)勢。根據(jù)FCC的規(guī)定，從3.1GHz～10.6GHz之間的7.5GHz帶寬頻率都將作為UWB通信設(shè)備所使用。但出于對現(xiàn)存無線系統(tǒng)影響的考慮，UWB的發(fā)射功率被限制在1mW/MHz以下。
UWB是一種可以為無線局域網(wǎng)LAN、個人域網(wǎng)PAN的接口卡和接入技術(shù)帶來低功耗、高帶寬并且相對簡單的無線通信技術(shù)。它解決了困擾傳統(tǒng)無線技術(shù)多年的重大難題，開發(fā)了一個具有對信道衰落特性不敏感、發(fā)射信號功率普密度低、不易被截獲、復(fù)雜度不高等眾多優(yōu)點的傳輸技術(shù)。該技術(shù)尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入和軍事通信應(yīng)用中。
圖1
1基本概念
超寬帶（UWB）又被稱為脈沖無線電（ImpulseRadio）,具體定義為相對帶寬（信號帶寬與中心頻率的比）大于25%的信號，即：
Bf=B/fc=(fh-fl)/[(fh+fl)/2]>25%(1)
或者是帶寬超過1.5GHz。實際上UWB信號是一種持續(xù)時間極短、帶寬很寬的短時脈沖。它的主要形式是超短基帶脈沖，寬度一般在0.1～20ns，脈沖間隔為2～5000ns，精度可控，頻譜為50MHz～10GHz，頻帶大于100%中心頻率，典型點空比為0.1%。
傳統(tǒng)的UWB系統(tǒng)使用一種被稱為“單周期（monocycle）脈形”的脈沖。一般情況下，通過隨道二極管或者水銀開關(guān)產(chǎn)生。在計算機(jī)仿真中用高斯脈沖來近似代替它。由于天線對脈沖的影響不同，所以可以假設(shè)發(fā)送脈沖為：
而接收端收到的信號為：
tc是脈沖的時移，2tau為脈沖的寬度。圖1給出了發(fā)射脈沖和接收脈沖的時域脈形。
2UWB的性能特點
超寬帶有別于其它現(xiàn)存的一些通信技術(shù)，其最根本的區(qū)別在于無需載波，大大降低了發(fā)射和接收設(shè)備的復(fù)雜性，從根本上降低了通信的成本。
UWB的優(yōu)點可以歸納為以下八個方面：
（1）無需載波，發(fā)送和接收設(shè)備簡單。由于UWB信號是一些超短時的脈沖，其頻率很高，所以它不象傳統(tǒng)的基帶信號那樣需要將其調(diào)制到某個發(fā)射頻率上才能在信道中傳輸。因此，必然會使發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單化。
圖2
（2）功耗低。由于UWB信號無需載波，工作在頻譜的電子噪聲波段，所以它只需要很低的電源功率。一般UWB系統(tǒng)只需要50～70mW的電源，而這只是移動電話的百分之一，藍(lán)牙技術(shù)的十分之一。
（3）傳輸速率高。極寬的帶寬使UWB具有很高的傳輸速率，一般情況下，其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到幾百Mbps～1Gbps。美國英特爾公司于2002年4月在“IDF2002SpringJapan”上對該技術(shù)進(jìn)行了演示，在數(shù)米的距離內(nèi)傳輸速率可達(dá)100Mbps。
（4）隱蔽性好，安全性高。由于UWB信號的帶寬很寬，且發(fā)射功率很低，這必然使該項通信技術(shù)具有低截獲能力LPD（LowProbabilityofDetection）的優(yōu)點。另外超寬帶還采用了跳時TH（TimeHopping）擴(kuò)頻技術(shù)，接收端必須在知道發(fā)射端擴(kuò)頻碼的條件下才能解調(diào)出發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。
（5）多徑分辨能力強(qiáng)。從時域角度看，超寬帶系統(tǒng)采用脈沖寬度為幾納秒的窄信號，因此具有很高的時間分辨力，相應(yīng)的多徑分辨率小于幾十厘米；從頻域的角度分析，由于UWB信號的帶寬極寬，所以信號在傳輸過程中出現(xiàn)頻率選擇性衰落出現(xiàn)是一定的。然而正是因為極寬的帶寬，多徑衰落只在某些頻點處出現(xiàn)，從整體上考慮，衰落掉的能量只是信號總能量很小的部分，所以該技術(shù)在抗多徑方面仍具有魯棒性。
（6）系統(tǒng)容量大。香農(nóng)公式給出
C=Blog2(1+S/N)(4)
可以看出，帶寬增加使信道容量的升高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號功率上升所帶來的效應(yīng)，這一點也正是提出超寬帶技術(shù)的理論機(jī)理。
（7）高精度的距離分辨力。由于超寬帶定位設(shè)備的時間抖動小于20ps，如果采用GPS相同的工作原理和算法，相應(yīng)的距離不確定性小于1cm。而在實際應(yīng)用中，超寬帶雷達(dá)系統(tǒng)使用的超窄脈沖信號，其距離分辨率小于30cm。
（8）穿透能力強(qiáng)。在具有相同帶寬的無線信號中，超寬帶的頻率最低，因此，它在具有大容量和高距離分辨率的同時相對于毫米波信號具有更強(qiáng)的穿透能力。
3UWB信號的調(diào)制方式
UWB的調(diào)制方式有許多，以脈沖調(diào)制PPM（PulsePositionModulation）為例作為一個舉例分析。
首先定義一個單周期脈形：
s(k)代表信號kth,w(t)為傳輸?shù)膯沃芷诿}沖。
將其移至每一幀的開始：
Tf代表脈沖重復(fù)周期，j表示第j個單脈沖。
加入偽隨機(jī)跳時碼：
最后加入調(diào)制數(shù)據(jù)：
其中，d(k)是信息數(shù)據(jù)，δ為時移。為了滿足多用戶的需求，提高通信的安全性和對系統(tǒng)功率譜密度PSD（PowerSpectralDensity）的考慮，引入了跳時碼，下面就從功率譜密度的角度來分析這個問題。
假設(shè)采用圖1（a）給出的高斯單脈沖作為發(fā)送信號，且只是一串周期性的脈沖序列，由于時域信號的周期性導(dǎo)致其頻域出現(xiàn)了強(qiáng)烈的能量類峰，這些類峰將對現(xiàn)存?zhèn)鹘y(tǒng)的無線信號造成干擾。因此需要采取某種措施將其平滑。如果采用PPM調(diào)制對脈沖的位置做出調(diào)整，可以看到：由于調(diào)制的置亂效果，頻域的尖峰得到了一定的控制，但此時仍比較明顯。為了進(jìn)一步降低類峰的幅度，引入跳時碼，這樣發(fā)送信號的功率譜就會得到進(jìn)一步的平滑，幾乎近似于背景噪聲，這也正是UWB系統(tǒng)能與現(xiàn)存無線系統(tǒng)并存的原因之一。圖2給出了上述不同信號的PSD圖和引入跳時碼后的時域波形。
除PPM外，UWB信號還可以采用脈幅調(diào)制PAM（PulseAmplitudeModulation），開關(guān)鍵OOK（On-OffKey）和二相移鍵控BPSK（Bi-PhaseShiftKey）等。在接收端，單脈沖信號可以通過相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)可靠接收。實際應(yīng)用中常使用相關(guān)器（correlator），它用準(zhǔn)備好的模板波形乘以接收到的射頻信號，再積分就得到一個直流輸出電壓。相關(guān)器輸出的是接收到的單周期脈沖和模板波形的相對時間位置差，從輸出中尋找時間位置差為0的即為要接收的信號。
為了追求更高效率的信息傳輸，近來人們提出了一種新型脈沖調(diào)制方式——脈形調(diào)制PSM（PulseShapeModulation）。PSM就是對脈沖的形狀進(jìn)行調(diào)制從而實現(xiàn)信息的載荷，因此脈沖形狀的選擇是十分重要的。它的提出得益于人們對hermite多項式的研究。由于hermite多項式的數(shù)學(xué)表達(dá)式與高斯單脈沖很接近，而且隨著階數(shù)的變化，波形的持續(xù)時間不會有很大的變化，因此人們便想到了用hermite多項式數(shù)的變化產(chǎn)生形狀各異的脈沖，實現(xiàn)多元化的調(diào)制。為了尋求正交的波形，需對hermite多項式進(jìn)行修正，即：
經(jīng)過改動之后，便可以得到彼此正交的各階hermite多項式了。這時可以在發(fā)送端同時發(fā)送n個不同形狀的單脈沖，正交性使其互不干擾，接收端用相關(guān)接收技術(shù)即可把每一個信號分離出來。
圖3給出了改進(jìn)型hermite多項式時域波形。與此同時還可以通過搭建simulink電路得到想要的各階hermite多項式脈沖。如圖4給出了搭建電路和仿真波形。在simulink電路中，Hermite多項式的階數(shù)由脈沖階數(shù)單元控制，示波器1、2給出相應(yīng)階數(shù)和相應(yīng)階數(shù)減1階的hermite脈形。
傳輸效率的提高帶來系統(tǒng)性能的下降，這是許多系統(tǒng)所不能容忍的，因此需要進(jìn)行編碼。首先在形域采用BCH（7，4）對信號編碼，這樣一來傳輸速率是單脈沖的4倍，而誤碼性能則與單脈沖基本相同，隨后在時域?qū)π畔M(jìn)行BCH（31，11）編碼，使性能進(jìn)一步提高，最后還可以在時域和形域聯(lián)合編碼，誤碼性能會得到大幅度的改善，而傳輸效率仍然高于單脈沖系統(tǒng)。性能曲線如圖5所示。
4應(yīng)用前景和發(fā)展方向
憑借自身的眾多優(yōu)勢，超寬帶技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，UWB首先在美國軍方和政府部門得到了實質(zhì)性關(guān)注，并迅速應(yīng)用于美國軍隊的無線電臺組網(wǎng)（Adhoc）和高精度雷達(dá)檢測系統(tǒng)中。2002年2月FCC準(zhǔn)許UWB技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域，條件是：“在發(fā)送功率低于美國放射噪音規(guī)定值-41.3dBm/MHz（換算成功率則為1mW/MHz）的條件下，可將3.1G～10.6GHz的頻帶用于對地下和隔墻之物進(jìn)行掃描的成像系統(tǒng)、汽車防撞雷達(dá)以及在家電終端和便攜式終端間進(jìn)行測距和無線數(shù)據(jù)通信”。盡管該技術(shù)在應(yīng)用中有如此多的限制，但它仍受到廣大電信開發(fā)商的青睞。TimeDomain和MultispectralSolutions等公司已經(jīng)向IEEE-802.15委員會提出了采用超寬帶技術(shù)的議案，眾多公司的研究部門乃至學(xué)校也都將該技術(shù)的研究提到了日程中來。許多現(xiàn)已成熟的技術(shù)紛紛與UWB進(jìn)行結(jié)合，如UWB-OFDM、UWB-Adhoc、UWB-Wavelet、UWB-Neuralnetwork等，有的公司甚至已經(jīng)利用這些技術(shù)生產(chǎn)出了實際的民用產(chǎn)品。
圖4
筆者把超寬帶技術(shù)的應(yīng)用歸納為短距離無線通信、雷達(dá)探測和精確定位三個最主要的方面。其中在短距離無線通信中可用于密文傳送、音/視頻流傳輸、射頻標(biāo)簽識別以及無中心自紡織網(wǎng)絡(luò)（Adhoc）的物理層等領(lǐng)域；雷達(dá)方面主要用作防撞雷達(dá)檢測、精密測高學(xué)、穿墻成像和探地雷達(dá)系統(tǒng)；精確定位則可用于資源跟蹤和全球定位系統(tǒng)GPS（GlobalPositionSystem）。由此可見，UWB技術(shù)的背后蘊(yùn)藏著巨大的商機(jī)。
當(dāng)然，超寬帶技術(shù)若要真正用于人們的日常生活，還有許多極具挑戰(zhàn)性的課題，這也是超寬帶技術(shù)近來乃至今后很長一段時間內(nèi)研究和發(fā)展的方向。
（1）建立時域內(nèi)的超寬帶無線電發(fā)射器的模型，從時域角度設(shè)計天線的傳輸函數(shù)；
（2）研究超寬帶信號產(chǎn)生和基本功能的優(yōu)化；
（3）研究低電平趕寬帶無線電信號集合而千萬的干擾，有效平衡功率和通信范圍的關(guān)系；
（4）超寬帶跳時碼的研究；
（5）研究移動Adhoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和路由協(xié)議，將超寬帶技術(shù)應(yīng)用于分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、盲捕獲和自配置功能中；研究適用于超寬帶類似于“藍(lán)牙”系統(tǒng)的組網(wǎng)協(xié)議；
（6）研究基于超寬帶無線電傳輸技術(shù)的無線IP協(xié)議；
（7）研究超寬帶無線電的測試技術(shù)，包括傳輸信道的測試、估計、信道模型等。
藍(lán)牙無線通信技術(shù)設(shè)計之初就是要使得電子設(shè)備和數(shù)字移動設(shè)備之間無需電纜就能實現(xiàn)連接,解決不兼容設(shè)備之間不能實現(xiàn)通訊連接的問題。由于無線技術(shù)設(shè)備所占的體積比較小,能耗很少,很多對數(shù)據(jù)傳輸速率要求不是很高的數(shù)字和電子設(shè)備來說都會首先考慮使用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行通訊。藍(lán)牙無線通信技術(shù)的的廣泛應(yīng)用主要有以下特點:
1.1適應(yīng)范圍廣
藍(lán)牙無線通信技術(shù)之所以能夠在全球范圍內(nèi)廣泛使用就在于其工作頻段的范圍,由于藍(lán)牙技術(shù)研發(fā)之時選擇在全球統(tǒng)一開發(fā)的2.4GHz醫(yī)學(xué)、工業(yè)和科學(xué)ISM頻段,全世界范圍內(nèi)多數(shù)國家所使用的SM頻段是在2.4到2.4835GHz之間,SM頻段包含在全球統(tǒng)一的頻段之中,各種在使用藍(lán)牙無線通信技術(shù)的時候可以不受限于其所在地區(qū)的無線電資源部門的許可與否皆可使用。
1.2可同時傳輸語音和數(shù)據(jù)
藍(lán)牙采用的是分組交換和電力交換技術(shù),支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語音信道或者語音和異步數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)男诺?。除此之?藍(lán)牙定義了面向同步鏈接鏈路SCO以及異步無連接鏈路ACL兩種鏈路類型,其中ACL主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸,而SCO主要負(fù)責(zé)語音傳輸。也就是說藍(lán)牙無線通信技術(shù)可以同時進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)的傳輸。
1.3能實現(xiàn)臨時性對等鏈接
藍(lán)牙設(shè)備在進(jìn)行對等連接的時候,主動發(fā)起連接請求的一方為主設(shè)備,被發(fā)起連接請求的一方為從設(shè)備。藍(lán)牙的基本網(wǎng)絡(luò)為由鏈接通信組成的微微網(wǎng),當(dāng)一個微微網(wǎng)形成時有一個主設(shè)備和主設(shè)備以外的一個或者多個從設(shè)備。
1.4抗干擾能力強(qiáng)
藍(lán)牙無線通信技術(shù)具備良好的抗干擾能力主要在于其使用跳頻的工作方式來進(jìn)行頻譜的擴(kuò)展?，F(xiàn)在很多生活中使用的電器設(shè)備、局域網(wǎng)和無線設(shè)備等會在ISM頻段工作,這就和藍(lán)牙設(shè)備所在的頻段可能會有沖突,這樣的情況下,藍(lán)牙設(shè)備將2.402到2.48GHz的頻段分割成79個頻點,相鄰頻點之間間隔1MHz,數(shù)據(jù)分組在任意頻點發(fā)出之后繼續(xù)跳到另一個頻點發(fā)送,并且頻點的選擇順序沒有規(guī)律性,頻率改變?yōu)?600次/s每個頻率只持續(xù)625μs,由此,藍(lán)牙設(shè)備的工作就不會受到其他設(shè)備的頻段的干擾。
1.5體積小,功耗小
現(xiàn)在電子設(shè)備的更新?lián)Q代越來越快,體積越來越小越來越薄,所以這些設(shè)備中的藍(lán)牙模塊的體積也需隨之改善,以便更好的集成到各種電子設(shè)備中去。藍(lán)牙設(shè)備的耗能會根據(jù)其工作狀態(tài)的不同會有所增減,處于工作狀態(tài)的藍(lán)牙一般耗能不多,而非工作狀態(tài)下的呼吸模式(Sniff)、保持模式(Hold)、休眠模式(Park)消耗的能量較之更少。也就是說,藍(lán)牙設(shè)備的體積比較小而且使用的時候均為低耗能模式。
1.6開放接口標(biāo)準(zhǔn),成本低廉
在藍(lán)牙無線通信技術(shù)推廣的過程中,SIG將該技術(shù)各種標(biāo)準(zhǔn)向全世界公開,所以,企業(yè)在研發(fā)和生產(chǎn)產(chǎn)品的時候要是能夠兼容SIG的藍(lán)牙產(chǎn)品,那么這樣的產(chǎn)品在市場上的適用性就更強(qiáng),與此同時,藍(lán)牙相關(guān)的應(yīng)用程序也隨之得到極大的推廣。在這樣的背景之下,藍(lán)牙技術(shù)得到廣范圍的普及,制造藍(lán)牙產(chǎn)品所需的投資也很大程度上降低了。
2藍(lán)牙無線通信技術(shù)的應(yīng)用
藍(lán)牙無線通信技術(shù)的研發(fā)初衷就是要在盡可能多的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字移動設(shè)備之間的非電纜的無線通訊連接和相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸,很多數(shù)字和電子設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)信息能夠?qū)崿F(xiàn)實時的共享,藍(lán)牙技術(shù)讓設(shè)備的功能得到一定范圍內(nèi)的擴(kuò)充。加之,藍(lán)牙設(shè)備大多是成本比較低且體積比較小的集成模塊,將其集成于電子設(shè)備中之后有利于形成了一些應(yīng)用模型的出現(xiàn)。無線鍵盤和鼠標(biāo)是以電子計算機(jī)為連接中心的無線連接;一臺打印機(jī)可以覆蓋多臺計算機(jī)的打印任務(wù)或者其他資源的共享;掌上電腦、數(shù)字照相機(jī)、智能手機(jī)可以通過打開藍(lán)牙無線連接電腦進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的傳輸;辦公室多臺電腦通過藍(lán)牙形成一個無線網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng);以及可以實現(xiàn)無線語音通信的新型的藍(lán)牙擴(kuò)展技術(shù),如無線耳機(jī)的應(yīng)用;集成藍(lán)牙技術(shù)的電子小設(shè)備,腕表、車鑰匙、電子筆等的應(yīng)用也涉及到各個領(lǐng)域。這些都是對藍(lán)牙無線通信技術(shù)的很好應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)可以通過網(wǎng)絡(luò)接入點和撥號上網(wǎng)兩種方式連接互聯(lián)網(wǎng),撥號上網(wǎng)可以讓便攜式計算機(jī)通過移動電話接入internet,藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)接入還可以作為公用電話交換網(wǎng)的接入點使用,這有利于家用電器的無線組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)控制,使得上網(wǎng)更加方便快捷。
3藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用前景的新思考
3.1藍(lán)牙所產(chǎn)生的電磁波對于人的身體健康不會有傷害
因為藍(lán)牙設(shè)備在工作的時候起功率比較低,向?qū)Φ?移動電話這樣的高功率設(shè)備一般都會產(chǎn)生有損人體健康的電磁輻射,所以集成藍(lán)牙設(shè)備的各種類型的電子裝置將有很好的應(yīng)用市場,比如用藍(lán)牙耳機(jī)代替手機(jī)聽筒進(jìn)行手機(jī)對話將會減少手機(jī)輻射對大腦的影響。
3.2紅外線技術(shù)應(yīng)用的時候會受制于紅外線兩個傳輸口的位置和防線
而藍(lán)牙技術(shù)則能夠突破這樣的限制,將其適用范圍拓展到三維立體覆蓋的面,能夠在一定范圍內(nèi)自動的識別和連接設(shè)備。除此之外,藍(lán)牙無線通信的1MB/s的速度比紅外線技術(shù)快,也就是說藍(lán)牙技術(shù)相比較于紅外線技術(shù)能夠適用于更多的場合和更復(fù)雜的環(huán)境。鑒于這些特征,在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域很多需要立體空間多方位的移動產(chǎn)品的檢索識別、信息采集和數(shù)據(jù)整合等工作都得應(yīng)用到藍(lán)牙設(shè)備。
3.3在信息技術(shù)時代,藍(lán)牙技術(shù)在電子傳感器的信息傳輸方面應(yīng)用廣泛。
由于藍(lán)牙技術(shù)的短距離數(shù)據(jù)傳輸速度快、不受限于方向和位置,所以能夠?qū)⒏黝悅鞲须娮釉杉降男畔⑼ㄟ^布設(shè)的線纜傳輸?shù)教幚韱卧?藍(lán)牙技術(shù)可以使得小范圍內(nèi)的設(shè)備間視頻傳輸變得更加快捷。從音頻到視頻的擴(kuò)展完全可以在眾多的應(yīng)用領(lǐng)域得到實現(xiàn),完全不受限于多媒體的類型。
（正文）一、全球趨勢：公眾移動保持增長寬帶無線熱點不斷
當(dāng)今，全球無線通信產(chǎn)業(yè)的兩個突出特點體現(xiàn)在：一是公眾移動通信保持增長態(tài)勢，一些國家和地區(qū)增勢強(qiáng)勁，但存在發(fā)展不均衡的現(xiàn)象；二是寬帶無線通信技術(shù)熱點不斷，研究和應(yīng)用十分活躍。
資料顯示，在全球電信市場普遍低調(diào)的背景下，移動通信依然保持了較好的增長態(tài)勢。統(tǒng)計顯示，2003年全球移動用戶數(shù)增長率在17％以上，總計達(dá)到13.54億戶。在市場值方面，全球移動業(yè)務(wù)市場在2003年已達(dá)到4680億歐元，比上年增長了11.3％以上。
盡管全球移動市場在增長，但這種增長也呈現(xiàn)出很大的不均衡性。從用戶數(shù)來看，在北美、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，由于移動用戶普及率已經(jīng)很高，因此新增用戶數(shù)日益減少；而在亞洲、非洲等地區(qū)，特別是像中國這樣的發(fā)展中國家，移動用戶數(shù)增長迅猛。從用戶創(chuàng)造的價值來看，歐美發(fā)達(dá)國家的ARPU值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了新興的發(fā)展中國家。從數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)市場的增長來看，韓國、日本呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢，已成為全球移動通信發(fā)展的新熱點。
目前，我國的移動通信市場呈現(xiàn)持續(xù)快速增長的局面，截至4月底，移動用戶總數(shù)達(dá)到2.96億，用戶普及率達(dá)到20.9％?？紤]閑置的充值卡和一人雙機(jī)的情況，我國移動通信由于用戶普及率相對還比較低，仍有相當(dāng)巨大和持久的增長空間。但我國的移動通信領(lǐng)域已進(jìn)入了全面競爭的時代，GSM、CDMA乃至小靈通等網(wǎng)絡(luò)激烈爭奪用戶，這已導(dǎo)致了資費下降，用戶ARPU值下降的情況。目前我國的GPRS、CDMA1X等2.5G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展態(tài)勢不錯，并已逐步培育了用戶群。而3G還處在技術(shù)試驗階段，政府依然保持謹(jǐn)慎態(tài)度。
除傳統(tǒng)的公眾移動通信外，全球的寬帶無線接入領(lǐng)域近期研究和應(yīng)用十分活躍，熱點不斷出現(xiàn)，給無線通信業(yè)界帶來了清新的空氣。這包括寬帶固定無線接入技術(shù)、WLAN技術(shù)、WiMAX技術(shù)、UWB技術(shù)等等，呈現(xiàn)百花齊放的局面。這些技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，給整個無線通信產(chǎn)業(yè)注入了勃勃生機(jī)。
二、熱點解析：五大技術(shù)引領(lǐng)應(yīng)用模式各展所長
前文對全球無線通信領(lǐng)域的發(fā)展情況作了概要性介紹，以下將重點就當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的焦點問題和熱點技術(shù)展開較深入的介紹和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大熱點。
1.舉世矚目的3G
今天，第三代移動通信3G格外引人矚目，成為無線通信產(chǎn)業(yè)的最大熱點。
首先，從技術(shù)角度來看，3G主流技術(shù)已經(jīng)基本成熟。cdma2000由于技術(shù)本身的平滑演進(jìn)特性，進(jìn)入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響，阻礙了商用進(jìn)程，但目前主體標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定型，具備了規(guī)模商用的基礎(chǔ)。TD－SCDMA技術(shù)要相對滯后一些。
總的說來，當(dāng)前的3G技術(shù)已經(jīng)能夠支持規(guī)模化的商用網(wǎng)絡(luò)部署。
其次，目前歐美等運營商已經(jīng)進(jìn)入了3G網(wǎng)絡(luò)部署階段。3G網(wǎng)絡(luò)的商用部署正在全球一步步地鋪展開來。截至2004年3月底，就WCDMA而言，全球已經(jīng)發(fā)放了120份牌照，簽署了91份商業(yè)部署合同，目前已有二十多家網(wǎng)絡(luò)投入商用，預(yù)計到2004年年底總數(shù)將超過40家。目前兩家韓國運營商STK和KTF在使用cdma20001xEV－DO，日本KDDI也開始了EV－DO網(wǎng)絡(luò)的商用，而Verizon也即將參與該制式下3G網(wǎng)絡(luò)的部署。
應(yīng)該說，2004年已經(jīng)進(jìn)入了全球3G的商用部署年。
第三，部分運營商的3G用戶數(shù)量開始呈現(xiàn)快速增長的局面。最早推出3G商用業(yè)務(wù)的NTTDoCoMo近期宣布，在距離突破200萬用戶僅僅兩個月的時間內(nèi)，他們的3G用戶總數(shù)就增長至300萬大關(guān)。5月中下旬，和記黃埔表示，在過去兩個月中，3G用戶數(shù)出現(xiàn)了快速增加，目前在全球范圍內(nèi)已經(jīng)達(dá)到了173萬。截至2004年1月1日，全球使用cdma2000（包括CDMA1X）系列和WCDMA標(biāo)準(zhǔn)制式的3G用戶數(shù)已經(jīng)達(dá)到了7300萬。
從全球來看，3G商用在部分地區(qū)已取得了初步成功。
第四，我國3G處在黎明的前夕。我國對3G一直采取積極穩(wěn)健的態(tài)度，目前，我國正在進(jìn)行第二階段的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗，或稱外場測試。自今年3月起，開始啟動WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的測試工作，由6大運營商分別在北京、上海、廣州三地進(jìn)行。測試的重點包括：3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量等性能試驗；不同3G技術(shù)之間、3G和2G技術(shù)之間的干擾、共存；各種3G業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)兼容性試驗；3G終端和系統(tǒng)之間互操作試驗；3G和2G之間的互操作試驗。
預(yù)計此階段試驗將在今年10月份完成，試驗將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗由運營商參與，且屬于網(wǎng)絡(luò)試驗。因此，預(yù)計若此次試驗結(jié)果令人滿意的話，我國的3G牌照發(fā)放工作有可能順勢展開。
趨勢分析3G一波三折，曾經(jīng)有一段時間，人們對3G的前途失去了信心，并在今天留下了心理陰影。對3G問題，我國應(yīng)如何把握呢？筆者認(rèn)為，目前，3G已處在商用的爆發(fā)階段，由于3G技術(shù)和產(chǎn)品的成熟，3G的商用已不容置疑地擺在了我們面前。歐美等國運營商加緊部署3G網(wǎng)絡(luò)以及日韓等國3G用戶的快速增長，表明3G已經(jīng)成為全球移動通信領(lǐng)域新的成長點，我國需要當(dāng)機(jī)立斷，盡快開展3G牌照的發(fā)放工作和商用部署工作。這樣才不至于坐失機(jī)遇，在本來領(lǐng)先的移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中落后。同時，3G也為國內(nèi)的電信制造商提供了絕佳的機(jī)遇，這也是我國移動通信產(chǎn)業(yè)的一次發(fā)展良機(jī)。
應(yīng)該說，目前3G還存在一些問題，主要表現(xiàn)在市場還處在啟蒙階段，殺手級的業(yè)務(wù)還沒有呈現(xiàn)，終端還不夠多。在我國，政府將考慮對市場競爭度的把握，涉及3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)放幾張牌照的問題，同時，還將考慮設(shè)備國產(chǎn)化問題。這些問題已經(jīng)屬于次要矛盾，目前最重要的是要選擇恰當(dāng)時機(jī)盡快推動3G網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)，這才是解決以上矛盾的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和引導(dǎo)環(huán)節(jié)。
這主要是因為我國3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不同于西方發(fā)達(dá)國家，我國移動話音用戶市場還有很大的成長空間，這就能夠避免出現(xiàn)因為發(fā)展初期新應(yīng)用新業(yè)務(wù)不足無法支撐網(wǎng)絡(luò)生存的狀況。同時，我國有迫切需要進(jìn)入移動市場的“新”運營商，中國電信和中國網(wǎng)通如果被允許經(jīng)營移動通信業(yè)務(wù)，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必然會選擇3G，這從中遠(yuǎn)期的網(wǎng)絡(luò)成本上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2G技術(shù)。此外，盡快發(fā)放3G牌照，對解決現(xiàn)有的小靈通（PHS）的矛盾，也有重要的戰(zhàn)略意義。目前，日本都已經(jīng)棄PHS而轉(zhuǎn)攻3G，其目的十分明顯，即要糾正自己早期大上帶有強(qiáng)烈本土化特征的PHS導(dǎo)致失去移動領(lǐng)域國際領(lǐng)先地位的失誤，重新用全球性的先進(jìn)技術(shù)武裝自己的移動通信產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)在該領(lǐng)域的戰(zhàn)略性崛起。如果我國反其道而行之，將是不明智的，這關(guān)鍵還是政府的決策引導(dǎo)問題，而不能抱怨運營商?？傊?，3G不是一蹴而就的，如果遲遲不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其他的矛盾將繼續(xù)積聚，難以得到根本性的解決。
2.3.5GHz寬帶固定無線接入的推廣應(yīng)用
3.5GHz寬帶固定無線接入技術(shù)MMDS，是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術(shù)。今年4月份，第三批3.5GHz寬帶固定無線接入頻率評選（招標(biāo)）工作在我國進(jìn)行，使MMDS技術(shù)在我國的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大，這也使3.5GHz固定無線接入技術(shù)成為今年業(yè)界的熱點之一。
在此次評選（招標(biāo)）工作中，中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動、中國聯(lián)通、中國鐵通五大運營商分別獲得河北、山西、內(nèi)蒙古等27個省（區(qū)）的3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權(quán)，并將獲準(zhǔn)經(jīng)營相應(yīng)電信業(yè)務(wù)。加上此前的兩次3.5GHz頻率使用權(quán)分配，我國3.5GHz頻段已在絕大部分地區(qū)分配完畢。這表明，我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進(jìn)入了規(guī)模商用。
前一段時間，無線電管理局副局長劉巖率領(lǐng)由無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調(diào)研組，對第二批3.5GHz中標(biāo)企業(yè)的工作情況進(jìn)行了調(diào)研。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在第二批中標(biāo)的9家企業(yè)中有7家建設(shè)開通了網(wǎng)絡(luò)，這7家企業(yè)在一半以上的中標(biāo)城市建設(shè)了自己的網(wǎng)絡(luò)。目前運營商傾向于提供的業(yè)務(wù)包括：語音接入業(yè)務(wù)（本地和IP電話），數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)，Internet接入業(yè)務(wù)等。調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，如果將3.5GHz網(wǎng)絡(luò)作為單一網(wǎng)絡(luò)來經(jīng)營，盈利困難比較大，特別是對于大型企業(yè)。調(diào)研中，運營企業(yè)對進(jìn)一步獲得3.5GHz頻率資源表現(xiàn)出了很大熱情。
趨勢分析寬帶固定無線接入技術(shù)因為其高帶寬、建設(shè)速度快、接入方式靈活等特點，受到了業(yè)界的關(guān)注。但這項技術(shù)也有其局限性，比如高頻段26GHz的LMDS技術(shù)受天氣影響較大，而3.5GHzMMDS技術(shù)在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。因此，對于寬帶固定無線接入技術(shù)，我們應(yīng)該回歸理性的認(rèn)識。它具有自身的優(yōu)勢，但也有其固有的缺陷，因此在應(yīng)用中要實事求是。
就目前重點推廣的3.5GHz技術(shù)來看，運營商的經(jīng)營經(jīng)驗表明，若單獨把MMDS技術(shù)作為一個獨立網(wǎng)絡(luò)來運作，由于其技術(shù)、用戶規(guī)模和頻率帶寬的限制，較難實現(xiàn)盈利。因此，我們應(yīng)該進(jìn)一步放寬眼光，把它推廣至更大的應(yīng)用領(lǐng)域。比如可以考慮像現(xiàn)在某些運營商所采用的，將之作為移動基站的回路。
對于3.5GHzMMDS技術(shù)，我們一方面要積極推動其綜合業(yè)務(wù)的應(yīng)用，比如數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)的開發(fā)和經(jīng)營。同時也要從全局的角度考慮，使之成為移動通信網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充手段。這樣才能充分發(fā)揮3.5GHz頻段的效率。未來，隨著3G技術(shù)的商用，3.5GHz將有望成為移動網(wǎng)絡(luò)重要的接入補(bǔ)充手段，并對3G網(wǎng)絡(luò)的搭建起到支撐作用。
3.沸沸揚揚的WLAN標(biāo)準(zhǔn)之爭
無線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN（Wi－Fi），其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802.11，可實現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)絡(luò)，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術(shù)，WLAN在歐美等國快速發(fā)展，在我國近兩年也得到了幾大運營商的追捧。而自去年開始的WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，吸引了全球的關(guān)注目光。
2003年5月12日，由中國寬帶無線IP標(biāo)準(zhǔn)工作組負(fù)責(zé)起草的無線局域網(wǎng)兩項國家標(biāo)準(zhǔn)（即WAPI標(biāo)準(zhǔn)），由國家信息產(chǎn)業(yè)部報送國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會正式頒布。2003年12月1日，國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會2003年第113號公告，宣布對無線局域網(wǎng)產(chǎn)品實施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證，要求所有產(chǎn)品都要加載我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的安全保密協(xié)議WAPI，從2004年6月1日起，不符合WAPI標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品不得出廠、進(jìn)口、銷售或者在其他經(jīng)營活動中使用。但2004年4月22日，國務(wù)院副總理吳儀表示中國已經(jīng)同意美方提出的要求，不在2004年6月1日最后期限到來之時強(qiáng)制實施WAPI標(biāo)準(zhǔn)。2004年4月29日，國家質(zhì)檢總局、認(rèn)監(jiān)委、國標(biāo)委聯(lián)合了2004年第44號公告。公告強(qiáng)調(diào)：WAPI標(biāo)準(zhǔn)實施時間只是推遲，并沒有取消，也沒有取消標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制性屬性。
筆者認(rèn)為，之所以出現(xiàn)WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，除了國家出于自身信息安全的考慮外，我國無線通信設(shè)備廠商希望成長壯大，占領(lǐng)新興技術(shù)市場的渴望也是重要因素。但該標(biāo)準(zhǔn)的無限期推遲，也暴露出一些問題。那就是，我國的無線技術(shù)的核心能力，與國際水平相比還有一定差距，還難以撼動國際主流的技術(shù)集團(tuán)。同時，我國通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂策略，還存在封閉性的問題，這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當(dāng)然，WAPI標(biāo)準(zhǔn)的推遲執(zhí)行，也是出于更大的國家利益的考慮。
趨勢分析WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，表明WLAN技術(shù)在全球的重要戰(zhàn)略地位。其戰(zhàn)略意義不只在于網(wǎng)絡(luò)的部署、用戶的發(fā)展、業(yè)務(wù)的經(jīng)營范疇，更在于其對IT通信產(chǎn)品領(lǐng)域的巨大拉動力量，特別是對計算機(jī)芯片的突出貢獻(xiàn)。因此，我國應(yīng)該積極推進(jìn)WLAN核心技術(shù)的研究工作，這不僅涉及通信產(chǎn)業(yè)，而且涉及IT領(lǐng)域的巨大利益。
拋開WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，我們?nèi)绾伟盐誛LAN技術(shù)的發(fā)展趨勢呢？應(yīng)該說，WLAN在我國目前的工作，陷入了低潮階段。這主要是受制于WLAN技術(shù)自身的限制，比如其漫游性、安全性、如何計費等等，還沒有得到妥善的解決。另外，高端商業(yè)用戶的不足，使網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資收益比較低，因此也影響了運營商的積極性。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，WLAN技術(shù)將在特定的區(qū)域和范圍，特別是熱點區(qū)域和高速信息接入領(lǐng)域，發(fā)揮對移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充作用。3G網(wǎng)絡(luò)商用后，WLAN將成為彌補(bǔ)3G固定區(qū)域高速覆蓋的不足。總體來看，WLAN具有很強(qiáng)的生命力，但其在運營領(lǐng)域的發(fā)展速度估計會低于過去的預(yù)期。
4.寬帶無線技術(shù)新寵WiMAX
有資料顯示，“WiMAX”已經(jīng)成為近期互聯(lián)網(wǎng)上搜索量最大的通信關(guān)鍵詞，該項技術(shù)以其遠(yuǎn)覆蓋和高帶寬特性，成為無線業(yè)界的新寵。
WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系統(tǒng)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.16。WiMAX也組織了自己的聯(lián)盟。目前這個聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十家會員，該聯(lián)盟由Intel牽頭，我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標(biāo)是促進(jìn)IEEE802.16的應(yīng)用。
WiMAX相對于Wi－Fi的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在Wi－Fi解決的是無線局域網(wǎng)的接入問題，而WiMAX解決的是無線城域網(wǎng)的問題。Wi－Fi只能把互聯(lián)網(wǎng)的連接信號傳送到300英尺遠(yuǎn)的地方，WiMAX則能把信號傳送31英里之遠(yuǎn)。Wi－Fi網(wǎng)絡(luò)連接速度為每秒54兆，而WiMAX為每秒70兆。有專家認(rèn)為，WiMAX的覆蓋范圍和傳輸速度將對3G構(gòu)成威脅。在成本等各個方面的優(yōu)勢使得業(yè)內(nèi)人士將WiMAX技術(shù)看作是一項打破產(chǎn)業(yè)格局的技術(shù)。
近期，英國電信（BT）、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇，目前WiMAX論壇已經(jīng)擁有98個成員，運營商占25％。今年初，Intel也宣布，下半年開始將會在其生產(chǎn)的芯片中部分采用WiMAX標(biāo)準(zhǔn)。
趨勢分析對于今天異?；馃岬腤iMAX技術(shù)，我們該如何看待？它會成為3G技術(shù)的終結(jié)者嗎？筆者認(rèn)為，這種觀點不盡正確。首先，從技術(shù)自身角度來看，WiMAX還不具備公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性。其次，WiMAX標(biāo)準(zhǔn)還不成熟，因此預(yù)計商用還需要至少兩年以上的時間，規(guī)模普及還要五年左右的時間。其三，WiMAX的特點是高速的數(shù)據(jù)傳輸能力，但其還沒有對實時話音業(yè)務(wù)的高效支持能力，這將限制其作為公眾移動通信的應(yīng)用。其四，WiMAX的產(chǎn)業(yè)規(guī)模以及技術(shù)和設(shè)備成熟性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)難以和3G相抗衡，其推廣期也將滯后于已經(jīng)開始啟動的3G技術(shù)。其五，WiMAX技術(shù)有可能受到傳統(tǒng)移動通信運營商或制造商的抵制，從而限制其發(fā)展。
對于WiMAX技術(shù)，筆者認(rèn)為它具有巨大的潛力，但尚處在襁褓階段，目前還難以對當(dāng)前的全球無線通信格局產(chǎn)生重大的影響。由于3G的實施，WiMAX將可能成為未來3G網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充手段，在高速信息接入領(lǐng)域發(fā)揮其特性。但受其自身移動性和話音支持能力的限制，WiMAX不大可能殺死3G。
5.超寬帶無線接入技術(shù)UWB
無線技術(shù)領(lǐng)域的活躍除表現(xiàn)在新技術(shù)不斷涌現(xiàn)外，還表現(xiàn)在其傳輸能力的不斷拓展。近兩年，一項超高速的無線接入技術(shù)受到了大家的關(guān)注，那就是UWB。
UWB是一種時域通信技術(shù)，它采用超短周期脈沖進(jìn)行調(diào)制，把信號直接按照0或1發(fā)送出去，而不使用載波，這與此前的無線通信截然不同。脈沖調(diào)制產(chǎn)生的信號為超寬帶信號，譜密度極低，信號的中心頻率在650MHz～5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級，抗干擾和多徑的能力強(qiáng)，具有多個可利用信道。與CDMA系統(tǒng)相比，時域通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本相對較低。UWB技術(shù)具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。
UWB最引人注目的特點是具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。XtremeSpectrum公司預(yù)測，他們即將開發(fā)出的產(chǎn)品具有在10米內(nèi)傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標(biāo)定在了500Mbps。
趨勢分析對于UWB技術(shù)，我們應(yīng)該這樣看待，它以其獨特的速率鋒芒以及特殊的應(yīng)用范圍，也將在無線通信領(lǐng)域占據(jù)一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點，它很適合組建家庭的高速信息網(wǎng)絡(luò)。它對藍(lán)牙技術(shù)具有一定的沖擊，但對當(dāng)前的移動技術(shù)、WLAN等技術(shù)的威脅不大，甚至可以成為其良好的能力補(bǔ)充。
三、走勢把握：接入多元網(wǎng)絡(luò)一體綜合布局代表方向
以上，就當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的熱點和焦點問題進(jìn)行了敘述和討論。那么，我們該如何把握中期未來無線領(lǐng)域的發(fā)展趨勢呢？
首先，無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍，不同的適用區(qū)域，不同的技術(shù)特點，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可實現(xiàn)互補(bǔ)效應(yīng)。3G可解決廣域無縫覆蓋和強(qiáng)漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實現(xiàn)近距離的超高速無線接入。因此，在政策上我們應(yīng)該綜合推進(jìn)各種無線接入的發(fā)展，推進(jìn)組網(wǎng)的一體化進(jìn)程，通過建網(wǎng)的接入手段多元化，實現(xiàn)對不同用戶群體的需求覆蓋，達(dá)到市場細(xì)分和業(yè)務(wù)的多元化，解決移動通信發(fā)展不均衡的狀況。
其次，我國政府應(yīng)該給企業(yè)配置更多的無線頻率資源，推進(jìn)不同技術(shù)相關(guān)頻譜的規(guī)劃和應(yīng)用工作。這樣才有利于不同的企業(yè)根據(jù)不同的發(fā)展策略和市場需求，綜合地規(guī)劃自己的無線通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)資源的有效配置和利用。當(dāng)然，政府也需要加強(qiáng)對有限頻率資源的管理，對于企業(yè)閑置不用的頻率占用，考慮適當(dāng)?shù)氖侄斡枰允栈亍?/p>
其三，從公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來看，3G已經(jīng)成為全球包括中國移動網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的主要進(jìn)程。從歐美發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗來看，由于其移動話音用戶的普及率高，通過發(fā)展用戶實現(xiàn)增長的模式已成為歷史。因此，他們期望通過3G搭建更大的業(yè)務(wù)平臺，從而實現(xiàn)利潤的新來源。由于3G技術(shù)的成熟，目前3G商用網(wǎng)絡(luò)部署已經(jīng)在全球范圍內(nèi)啟動。就我國而言，也要借鑒歐美的經(jīng)驗，在用戶數(shù)量增長放緩之前，就應(yīng)提前培育新興移動市場。目前，政府應(yīng)該開始積極考慮3G牌照發(fā)放和商用問題，把握住這個移動業(yè)界的巨大歷史機(jī)遇。
其四，從寬帶無線接入技術(shù)來看，全球該領(lǐng)域發(fā)展十分火熱。該領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)出向高帶寬快速躍進(jìn)、覆蓋范圍逐步擴(kuò)張的趨勢。未來，該領(lǐng)域還可能出現(xiàn)更強(qiáng)大的新技術(shù)，從另一個角度對整個無線通信產(chǎn)業(yè)起到推進(jìn)作用。但從近期來看，我們對寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展應(yīng)該有一個理性的態(tài)度和科學(xué)的把握。目前的寬帶無線接入技術(shù)主要集中在固定環(huán)境下的高速接入，其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)抗衡。在發(fā)展中，我們應(yīng)該從全局的觀點來把握，使之成為與移動網(wǎng)絡(luò)互補(bǔ)的重要技術(shù)手段，這樣既可以充分發(fā)揮其技術(shù)個性，又防止出現(xiàn)不必要的資源競爭和浪費。
其五，未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是怎樣的呢？專家認(rèn)為，未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)將是一個綜合的一體化的解決方案。各種無線技術(shù)都將在這個一體化的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮自己的作用，找到自己的天地。從大范圍公眾移動通信來看，3G或超3G技術(shù)將是主導(dǎo)，從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋；而WLAN、WiMAX、UWB等寬帶接入技術(shù)，將因其自己不同的技術(shù)特點，在不同覆蓋范圍或應(yīng)用區(qū)域內(nèi)，與公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)形成有效互補(bǔ)。
其六，更遠(yuǎn)的未來，按當(dāng)前專家們的預(yù)想，通信信息網(wǎng)絡(luò)將向下一代網(wǎng)絡(luò)NGN融合。在未來NGN概念中，固定網(wǎng)絡(luò)將形成一個高帶寬、IP化、具有強(qiáng)QoS保證的信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺。在這一平臺上，各種接入手段將成為網(wǎng)絡(luò)的觸手，向各個應(yīng)用領(lǐng)域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網(wǎng)或城域網(wǎng)方案，都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發(fā)揮效用，各種業(yè)務(wù)形成全網(wǎng)絡(luò)配置的一體化綜合網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，這一進(jìn)程將是漫長的，也必將遇到很多挫折。
四、結(jié)束語
