盤點(diǎn)無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)技術(shù)
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實(shí)現(xiàn)無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)的主要技術(shù)有： IEEE802.11、HiperLAN2 、藍(lán)牙、Home RF、IrDA以及超寬帶等六種，本文對(duì)這幾種無線技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的比較。
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摘要：實(shí)現(xiàn)無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)的主要技術(shù)有： IEEE802.11、HiperLAN2 、藍(lán)牙(Bluetooth)、Home RF、IrDA以及超寬帶(UWB)等六種，本文對(duì)這幾種無線技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的比較。
六種技術(shù)的比較
無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)是當(dāng)前發(fā)展最迅速的領(lǐng)域之一，相應(yīng)的新技術(shù)也層出不窮，IEEE802.11、HiperLAN2 、藍(lán)牙(Bluetooth)、IrDA、Home RF以及超寬帶(UWB)等六種技術(shù)的主要技術(shù)指標(biāo)見表1，其中IEEE802.11技術(shù)以IEEE802.11g為例。
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技術(shù)指標(biāo) |
IEEE802.11g |
HiperLAN2 |
藍(lán)牙 （1.0標(biāo)準(zhǔn)） |
HomeRF |
IrDA |
UWB |
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工作頻段 |
2.4GHz |
5GHz |
2.402GHz～2.48GHz |
2.4GHz |
紅外線 |
3.1GHz～10.6GHz |
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傳輸速率 |
54Mbps |
54Mb/s |
1Mbps |
6~1Mbps |
16Mbps |
≧480Mbps |
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通信距離 |
10m～100m |
30～150m |
10m左右 |
50m內(nèi) |
定向1m |
≦10m |
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應(yīng)用范圍 |
WLAN |
WLAN |
家庭和辦公設(shè)備短距離互聯(lián) |
無線家庭網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) |
近距離2臺(tái)（非多臺(tái)）設(shè)備之間互聯(lián) |
近距離多媒體 |
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終端類型 |
筆記本電腦、PC、掌上電腦、Internet接入網(wǎng)關(guān) |
筆記本電腦、PC、掌上電腦、Internet接入網(wǎng)關(guān) |
筆記本電腦、無繩電話、手機(jī)、小型無線數(shù)字設(shè)備 |
PC、無繩電話、寬帶電纜或DSL調(diào)制解調(diào)器 |
電腦、打印機(jī)PDA、手機(jī)、筆記本電腦 |
無線數(shù)字電視、DVD等娛樂設(shè)備、Internet高速接入網(wǎng)關(guān) |
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價(jià)格 |
較高 |
較高 |
較低 |
較低 |
較低 |
較低 |
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主要支持公司 |
Cisco、Lucent等 |
ACX公司Amphion公司 |
Nokia、Motorola、Ericsson等 |
Proxim、西門子、摩托羅拉、康柏電腦 |
摩托羅拉、三星等 |
TI、Intel、Motorola等 |
1.六種技術(shù)的共同點(diǎn)
無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)大部分都工作在2.4GHz頻段上(HiperLAN2 、UWB、IrDA不工作在2.4GHz頻段上)，這些技術(shù)都具有以下優(yōu)勢(shì)：
(1)支持移動(dòng)聯(lián)網(wǎng)，用戶可以象使用移動(dòng)電話那樣靈活的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的位置，保持持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)連接。
(2)不需要使用物理線路，安裝非常簡(jiǎn)便。因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)所使用的高頻率無線電波可以穿透墻壁或玻璃窗，所以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以在有效范圍內(nèi)任意放置。
(3)多層安全防護(hù)措施可以充分確保用戶隱私。
(4)改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或布局時(shí)，不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新設(shè)置。
2.六種技術(shù)的不同點(diǎn)
IEEE802.11只規(guī)定了開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(OSI/RM)的物理層和MAC層，其MAC層利用載波監(jiān)聽多重訪問/沖突避免(CSMA/CA：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)協(xié)議，而在物理層，802.11定義了三種不同的物理介質(zhì)：紅外線、跳頻擴(kuò)譜方式(FHSS：Frepuency Hopping Spread Spectrum)以及直擴(kuò)方式(DSSS：Direct Spectrum Spread Spectrum)。IEEE802.11支持較高的數(shù)據(jù)速率，但是它主要支持?jǐn)?shù)據(jù)通信，為進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)設(shè)備先要安裝有無線網(wǎng)卡。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)使用的是TCP/IP協(xié)議，它適用于功率更大的網(wǎng)絡(luò)，有效工作距離比藍(lán)牙技術(shù)、HomeRF、IrDA以及超寬帶(UWB)要長得多。
HiperLAN2與其他幾種技術(shù)最大不同首先是突破了當(dāng)前無線LAN在頻譜利用方面的限制。IEEE802.11(IEEE802.11a除外)、藍(lán)牙(Bluetooth)、Home RF技術(shù)都在2.4GHz的頻譜中工作，其缺陷是只有80MHz的頻段可供使用，而且擴(kuò)頻通信占用了這一頻段?？紤]到2.4GHz頻譜的限制，全世界的經(jīng)營許可證管理機(jī)構(gòu)在5GHz的頻譜內(nèi)分配了寬頻段。例如在美國，5.15～5.35和5.725～5.825GHz頻譜內(nèi)可用頻段加寬到300MHz；在歐洲，5.15～5.35和5.470～5.725GHz頻譜內(nèi)可用頻段也加寬到300MHz；日本也在考慮類似的頻譜分配。這些寬頻段與更寬松的管理規(guī)則相結(jié)合，可使大量的用戶實(shí)現(xiàn)高速通信。其次是大大提高了吞吐率，原始物理層吞吐率高達(dá)54Mbps，實(shí)際應(yīng)用吞吐率最低也能保持在20Mbps左右。而且能在高吞吐率下支持QoS，對(duì)于像視頻和話音一類的實(shí)時(shí)應(yīng)用提供了新的途徑。第三是其傳輸結(jié)構(gòu)能夠?qū)Χ喾N類型的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(包括以太網(wǎng)、IP、ATM和PPP)提供連接。而且，對(duì)每一種連接都具有安全認(rèn)證和加密功能。 第四是它還有一個(gè)自動(dòng)頻率管理功能，這是對(duì)無線LAN管理的新突破。它使得HiperLAN2推廣應(yīng)用時(shí)，頻率管理變得簡(jiǎn)單易行。 在上述技術(shù)的基礎(chǔ)上，HiperLAN2將其高吞吐率與QoS相結(jié)合，將開辟諸如視頻信號(hào)分配到家庭等多種全新的應(yīng)用業(yè)務(wù)，這些都是IEEE802.11無法相比的。
藍(lán)牙對(duì)于IEEE802.11來說，它的出現(xiàn)不是為了競(jìng)爭(zhēng)而是相互補(bǔ)充。藍(lán)牙比IEEE802.11更具移動(dòng)性，比如，IEEE802.11限制在辦公室和校園內(nèi)，藍(lán)牙能把一個(gè)設(shè)備連接到LAN和WAN，甚至支持全球漫游。藍(lán)牙技術(shù)適用于一種松散型的網(wǎng)絡(luò)，可以讓設(shè)備為一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)事物建立一個(gè)連接。但是，這同樣也是它的一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)閿?shù)據(jù)安全性很難保障。藍(lán)牙技術(shù)中的跳頻更快，在接收或發(fā)送一個(gè)分組數(shù)據(jù)后，即跳至另一頻點(diǎn)，因而更加穩(wěn)定，同時(shí)它還具有低功耗、低成本和靈活安全等特點(diǎn)。另外，藍(lán)牙所采用的前向糾錯(cuò)技術(shù)更是限制了較長距離鏈路的無序噪聲影響，而經(jīng)優(yōu)化的編碼方式可使藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于各種惡劣的無線環(huán)境。藍(lán)牙協(xié)議是一個(gè)完整的綜合協(xié)議，其應(yīng)用模式主要是將協(xié)議固化在芯片中，并內(nèi)置于筆記本電腦及其他需要連線的智能化設(shè)備中，當(dāng)然也可以把無線模塊直接合成到蜂窩手機(jī)或其他設(shè)備之中，其控制則利用設(shè)備本身的芯片，應(yīng)用方式相當(dāng)便捷。再者，由于藍(lán)牙技術(shù)獨(dú)立于操作系統(tǒng)，所以，在各種操作系統(tǒng)中均有良好的兼容性。藍(lán)牙技術(shù)對(duì)各個(gè)商業(yè)操作系統(tǒng)中的嵌入式支持正在發(fā)展之中。藍(lán)牙被設(shè)計(jì)成成本低、低功耗、短距離、低帶寬的應(yīng)用。
HomeRF是專門為家庭用戶設(shè)計(jì)的，它利用跳頻擴(kuò)譜方式，通過家庭中的一臺(tái)主機(jī)在移動(dòng)數(shù)據(jù)和語音設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)通信，既可以通過時(shí)分復(fù)用支持語音通信，又能通過載波監(jiān)聽多重訪問/沖突避免協(xié)議提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)。同時(shí)，HomeRF提供了與TCP/IP良好的集成，支持廣播、多播和48位IP地址。組建HomeRF網(wǎng)絡(luò)前，必須為各網(wǎng)絡(luò)成員事先確定一個(gè)唯一識(shí)別代碼。也就是說，它比藍(lán)牙技術(shù)更安全。HomeRF與藍(lán)牙技術(shù)的主要區(qū)別在于，HomeRF的SWAP協(xié)議是側(cè)重于PC及其外設(shè)的無線局域網(wǎng)，主要針對(duì)低成本的家庭話音與數(shù)據(jù)無線連接，速率和藍(lán)牙產(chǎn)品一樣。它的主要用途是在諸如PC、無繩電話、寬帶電纜或DSL調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備之間提供數(shù)據(jù)、語音網(wǎng)絡(luò)。而藍(lán)牙技術(shù)是一種在不同設(shè)備間實(shí)現(xiàn)無線連接的技術(shù)，它可實(shí)現(xiàn)多種移動(dòng)設(shè)備之間的短距離無線連接以及利用網(wǎng)橋設(shè)備將各種具有Internet功能的有線、無線網(wǎng)絡(luò)無線接入Internet。此外，各種無線技術(shù)產(chǎn)品必須能協(xié)同工作，這是實(shí)際應(yīng)用的需要。HomeRF技術(shù)產(chǎn)品與藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品工作頻譜相同，但卻不會(huì)相互干擾。實(shí)際應(yīng)用中，在某種環(huán)境或情況下，這兩種技術(shù)可能相互交疊。例如，如果將具有藍(lán)牙功能的手持式PDA帶回家，則在PDA和家庭PC之間就有可能進(jìn)行同步尋址。所以，藍(lán)牙產(chǎn)品和HomeRF產(chǎn)品之間要能協(xié)同工作。而且，在同一設(shè)備中應(yīng)該可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)HomeRF和藍(lán)牙技術(shù)功能。
IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行通信的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)。相對(duì)于其它技術(shù)，使用IrDA技術(shù)的無線設(shè)備的功率低，而且體積也小，但用途也極其有限。
UWB大概是唯一聲稱要達(dá)到與有線連接相同性能的無線技術(shù)，這應(yīng)該接近了一定條件下無線連接可以實(shí)現(xiàn)的終端目標(biāo)。類似的能夠體現(xiàn)這種終極性的例子是高清晰度電視，它的目標(biāo)是讓電視再現(xiàn)的圖像與肉眼直觀實(shí)物的效果相同，這也是一個(gè)終極目標(biāo)。這種終極性意味著它是真正的、一步至位的技術(shù)，將長久地使用下去而無需不斷地升級(jí)。從表1可以看到UWB技術(shù)的優(yōu)勢(shì)較為明顯，主要的不足是發(fā)射功率過小限制了其傳輸?shù)木嚯x。也就是說，對(duì)于10米以內(nèi)的距離，UWB可以發(fā)揮出高達(dá)數(shù)百M(fèi)bit/s的傳輸性能，對(duì)于遠(yuǎn)距離應(yīng)用IEEE802.11或HomeRF無線PAN的性能將強(qiáng)于UWB。UWB和IEEE802.11以及HomeRF不會(huì)進(jìn)行直接競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)閁WB更多的是應(yīng)用于10米左右距離的室內(nèi)。在家庭無線網(wǎng)絡(luò)，UWB良好的多媒體應(yīng)用恰好彌補(bǔ)了它們的不足，三者更是可以相得益彰，共同發(fā)展。事實(shí)上，把UWB看作藍(lán)牙技術(shù)的替代者可能更為適合，盡管藍(lán)牙技術(shù)有廉價(jià)和能耗低的優(yōu)點(diǎn)，但其速度卻遠(yuǎn)不及UWB技術(shù)，只能達(dá)到500kbit/s～1Mbit/s，另外藍(lán)牙技術(shù)的協(xié)議也較為復(fù)雜。
總的來講，IEEE802.11比較適于辦公室中的企業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)，HiperLAN2適于高速率、多業(yè)務(wù)、多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)，HomeRF可應(yīng)用于家庭中的移動(dòng)數(shù)據(jù)和語音設(shè)備與主機(jī)之間的通信，而藍(lán)牙技術(shù)則可以應(yīng)用于任何可以用無線方式替代線纜的場(chǎng)合，IrDA用于2臺(tái)(非多臺(tái))設(shè)備之間的視距連接，UWB更多的是應(yīng)用于10米左右距離的室內(nèi)。目前這些技術(shù)還處于并存狀態(tài)，但是有可能引起干擾等問題，從長遠(yuǎn)看，隨著產(chǎn)品與市場(chǎng)的不斷發(fā)展，它們將最終走向融合。
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