寬帶WPAN接入帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

摘要：無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)目前以自成網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部應(yīng)用為主，其與蜂窩網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)共存和相互融合的問(wèn)題還需要深入研究。多網(wǎng)融合必然要求網(wǎng)絡(luò)和終端更加智能化，由于目前WPAN技術(shù)還不成熟，因而其實(shí)際應(yīng)用將面臨較大挑戰(zhàn)，但這同時(shí)也是一次機(jī)遇，一旦解決了相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，有可能產(chǎn)生巨大的商機(jī)。

關(guān)鍵詞：寬帶無(wú)線接入；無(wú)線城域網(wǎng)；無(wú)線局域網(wǎng)；無(wú)線個(gè)域網(wǎng)

編者按

全球通信的寬帶化、無(wú)線化、個(gè)人化需求推動(dòng)著無(wú)線接入的寬帶化進(jìn)程。由于便攜式產(chǎn)品的發(fā)展和應(yīng)用需求的迅速增長(zhǎng)，促成了無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)技術(shù)的誕生，使無(wú)線接入的產(chǎn)業(yè)鏈更加完善。隨著統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步形成，WPAN必然迎來(lái)一個(gè)全面興盛的時(shí)期，成為運(yùn)營(yíng)商進(jìn)入接入市場(chǎng)的新機(jī)會(huì)。

信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，寬帶接入技術(shù)不斷涌現(xiàn)。各種寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)憑借其建設(shè)速度快、運(yùn)營(yíng)成本低、投資回報(bào)高等特點(diǎn)，受到了電信運(yùn)營(yíng)商的青睞。當(dāng)前寬帶無(wú)線接入的主要技術(shù)有：本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)(LMDS)、多點(diǎn)多信道分配系統(tǒng)(MMDS)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)和藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)等。其中，LMDS和MMDS屬于無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)技術(shù)，IEEE 802.16寬帶無(wú)線訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)工作組正在開(kāi)發(fā)相應(yīng)規(guī)范以標(biāo)準(zhǔn)化這些技術(shù)；WLAN標(biāo)準(zhǔn)主要指IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)和HiperLAN/2標(biāo)準(zhǔn)；藍(lán)牙則是目前無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)應(yīng)用的主流技術(shù)。由于消費(fèi)需求和應(yīng)用場(chǎng)合的多樣化，WMAN、WLAN和WPAN技術(shù)將互為補(bǔ)充，共同推進(jìn)寬帶無(wú)線接入市場(chǎng)的發(fā)展。

1 寬帶無(wú)線接入技術(shù)

1.1 無(wú)線城域網(wǎng)

目前屬于WMAN應(yīng)用的寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)(如LMDS、MMDS)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，彼此互不兼容。WMAN采用的技術(shù)多種多樣，主要有正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)、碼分多址(CDMA)技術(shù)等。

IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)為解決上述兼容性問(wèn)題而制定。該標(biāo)準(zhǔn)的2002年修正草案定義了3個(gè)主要WMAN網(wǎng)絡(luò)類型，即：固定式、便攜式和移動(dòng)式，分別對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.16、IEEE 802.16a和IEEE 802.16e。其中IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)適用于視距傳輸，工作頻率為10～66 GHz，應(yīng)用于LMDS；IEEE 802.16a標(biāo)準(zhǔn)為超視距傳輸，工作頻率為2～11 GHz，應(yīng)用于MMDS；IEEE 802.16e標(biāo)準(zhǔn)工作頻率為2～6 GHz，主要應(yīng)用于蜂窩移動(dòng)通信及3G。

現(xiàn)階段802.16標(biāo)準(zhǔn)制定工作的重點(diǎn)在IEEE 802.16e上面，目標(biāo)是當(dāng)?shù)退佥p巧的移動(dòng)設(shè)備在跨越不同存取點(diǎn)時(shí)，仍能維持一定程度的網(wǎng)絡(luò)漫游服務(wù)。

WMAN的寬帶無(wú)線接入業(yè)務(wù)正迅速由北美和歐洲向世界其他地區(qū)擴(kuò)展，為電信運(yùn)營(yíng)商拓寬網(wǎng)絡(luò)接入市場(chǎng)提供了新的機(jī)會(huì)和前景。

1.2 無(wú)線局域網(wǎng)

IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)是WLAN事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，包括IEEE 802.11、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g。其中，IEEE 802.11b傳輸速率可高達(dá)11 Mb/s，采用2.4 GHz免執(zhí)照頻段，已在辦公室、家庭、賓館、機(jī)場(chǎng)等眾多場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用，是目前WLAN的主流標(biāo)準(zhǔn)；IEEE 802.11a是IEEE 802.11b的后繼標(biāo)準(zhǔn)，峰值速率可達(dá)54 Mb/s，特別適合于室內(nèi)及移動(dòng)環(huán)境，有著更廣的應(yīng)用前景，被很多廠商看好；IEEE 802.11g可以在2.4 GHz頻帶上實(shí)現(xiàn)最高54 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸，與IEEE 802.11b保持兼容，并已經(jīng)較好地解決了采用藍(lán)牙技術(shù)和基于IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備間相互干擾的問(wèn)題。

HiperLAN/2是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ETSI)的寬帶無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)(BRAN)項(xiàng)目組著手制定的高性能無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)。HiperLAN/2對(duì)應(yīng)于IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)，工作在5 GHz頻帶，調(diào)制技術(shù)也采用正交頻分復(fù)用(OFDM)，與IEEE 802.11a在物理層兼容，使用一種動(dòng)態(tài)時(shí)分雙工技術(shù)，數(shù)據(jù)速率可高達(dá)54 Mb/s，并且能在高吞吐率下支持QoS，從而為視頻、話音等實(shí)時(shí)應(yīng)用提供支持。

中國(guó)四大通信運(yùn)營(yíng)商均已進(jìn)軍WLAN領(lǐng)域，共同推進(jìn)了WLAN市場(chǎng)的發(fā)展。2002年7月，信息產(chǎn)業(yè)部下發(fā)了《使用5.8 GHz頻段頻率的通知》，批準(zhǔn)將5 725 MHz～5 850 MHz頻段用

作點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)、高速無(wú)線局域網(wǎng)、寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)、藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備及車(chē)輛無(wú)線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)等無(wú)線電臺(tái)站的共用頻段[1]。從政策上為WLAN在中國(guó)的進(jìn)一步應(yīng)用推廣開(kāi)辟了新空間。

1.3 無(wú)線個(gè)域網(wǎng)

WPAN是繼WMAN和WLAN之后提出的概念，其目標(biāo)是解決如何讓人們將網(wǎng)絡(luò)隨身攜帶的問(wèn)題，核心是解決小區(qū)域的無(wú)線多媒體傳輸。

成立于1999年的IEEE 802.15工作組[2]專門(mén)負(fù)責(zé)制定有關(guān)WPAN的標(biāo)準(zhǔn)，該工作組由4個(gè)小組組成。其中，IEEE 802.15.1負(fù)責(zé)藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)化；IEEE 802.15.2研究WPAN和WLAN的互存性；IEEE 802.15.3制定高速WPAN標(biāo)準(zhǔn)；IEEE 802.15.4研究特別節(jié)電技術(shù)和低復(fù)雜度方案，應(yīng)用領(lǐng)域主要為傳感器、遠(yuǎn)端控制和家庭自動(dòng)化等等。

IEEE 802.15.1標(biāo)準(zhǔn)以藍(lán)牙v1.1規(guī)范為藍(lán)本，定義了藍(lán)牙技術(shù)的媒體訪問(wèn)控制(MAC)層(包括L2CAP、LMP、基帶)和物理層。IEEE 802.15.1一直在關(guān)注藍(lán)牙特別興趣小組的標(biāo)準(zhǔn)版本升級(jí)工作，以使得IEEE 802.15.1與藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)保持同步。藍(lán)牙特別興趣小組已于2003年底正式公布了藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)v1.2。

IEEE 802.15.3于2003年6月完成了高速WPAN的MAC層/物理層標(biāo)準(zhǔn)制定。該標(biāo)準(zhǔn)具有以下特點(diǎn)：支持高達(dá)55 Mb/s的數(shù)據(jù)速率，可傳送高質(zhì)量視像和聲音，支持服務(wù)質(zhì)量保障，具有Ad hoc點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，功耗和成本低。

IEEE 802.15.4已通過(guò)第18輪修正草案。該標(biāo)準(zhǔn)具有以下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)速率為25、40、250 kb/s，采用CSMA-CA機(jī)制，保證傳輸可靠性，提供最優(yōu)的功率管理。

屬于WPAN應(yīng)用的藍(lán)牙技術(shù)，由于其靈活、安全、低成本、小功耗的話音和數(shù)據(jù)通信，而成為目前的WPAN主流技術(shù)。在藍(lán)牙特別興趣小組的極力推廣下，藍(lán)牙技術(shù)正較快地滲透到PC、消費(fèi)類電子產(chǎn)品以及垂直應(yīng)用市場(chǎng)中。

目前藍(lán)牙仍被大多數(shù)業(yè)界人士譽(yù)為最具廣闊前景的WPAN技術(shù)，其推廣應(yīng)用程度標(biāo)志著無(wú)線個(gè)域網(wǎng)的實(shí)用化程度。

正因如此，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)以“國(guó)標(biāo)委[2002]41號(hào)”文將藍(lán)牙技術(shù)列入2002—2003年國(guó)標(biāo)制定計(jì)劃，并授權(quán)信息產(chǎn)業(yè)部郵電工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所主持起草該系列標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了中國(guó)對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的重視程度。中國(guó)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)制定工作組一直在密切關(guān)注藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)情況，以期與國(guó)際藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)同步。

藍(lán)牙的傳輸速率限制了其應(yīng)用拓展，成為影響該技術(shù)全面普及的最主要因素，而IEEE 802.15.3由于比藍(lán)牙具有更高的數(shù)據(jù)速率、更全面的業(yè)務(wù)及QoS支持、更短的連接時(shí)間等特點(diǎn)，得到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而，雖然IEEE 802.15.3標(biāo)準(zhǔn)制定工作已經(jīng)完成，但據(jù)IEEE 802.15標(biāo)準(zhǔn)小組負(fù)責(zé)人介紹，使用IEEE 802.15.3標(biāo)準(zhǔn)的通信設(shè)備在2004年年底才可能推出，估計(jì)芯片價(jià)格會(huì)在100～150美元之間。