目前市场上有多种不同的无线通信技术,它们按频率、带宽、范围和应用方式等因素进行区分。 在本白皮书中,我们将探讨每一项技术。 如图1所示,这些技术大致可以分为四类,从覆盖范围最广的无线广域网(WWAN)到通信距离小于10米的无线个域网(WPAN)。 。

无线个域网 (WPAN)

无线个域网是相当小的自组织网络,范围通常不超过 10 米。 由于通信范围有限,通常采用无线个域网来代替物理传输线路,使不同系统可以近距离进行数据同步或连接。

无线通信技术按范围分为四大类

蓝牙是目前最流行的无线个域网 (WPAN) 技术,在 2.4 GHz 不受监管的频段上运行。 (图2)显示了蓝牙技术从1.1版(数据速率为1Mbps)到1.2版(加强信号传输和频段共存机制)的演变。 此外,3Mbps蓝牙2.0+高级数据速率(Enhanced Data Rate;EDR)标准已于2004年11月正式通过,目前相关产品已上市。

[注:本报告中使用的数据传输速率通常称为峰值信道数据速率(peakchanneldatarate),最终用户收到的实际数据流量会因设备无线电、信号状态、距离和协议效率等因素的影响较小。 ]

无线通信技术的发展历史

未来三年,一些需要更高数据传输速率的无线个域网(WPAN)应用可能会选择当前新兴的高带宽超宽带(UWB)技术。 因为UWB技术不仅传输带宽高、功耗低,而且使用的频率范围也很宽。 UWB 物理层接口 (PHY) 规范 – 802.15.3a – 目前正在由 IEEE 进行标准化。

此外,还有另一个竞争规范,由多频带正交频分复用联盟 (MBOA) 正在开发。 最初的UWB产品的数据传输速率将在100至480 Mbps之间,预计于2006年初推出。后续的扩展版本预计数据传输速率将高达1 Gbps。 然而,未能解决竞争规范问题可能会阻碍 UWB 技术的市场机会。 此外,虽然美国联邦通信委员会(FCC)在美国开放了大范围的频谱供UWB使用,但在美国以外的地区仍然存在一些法规和政策限制。

还有另一组无线技术,大致属于无线个域网类别 – ZigBee (802.15.4) – 最适合某些特定的低带宽应用,例如测试仪器和家庭环境自动化。 由于ZigBee标准除了上述特定应用之外不太可能用于其他领域,因此在(图2)中没有列出。

无线局域网 (WLAN)

与无线个人局域网相比,无线局域网可以提供强大的无线网络连接能力,范围可以覆盖接入点和客户端之间约100米的距离。 当前的无线区域网络基于IEEE 802.11标准,称为Wi-Fi网络。 802.11b是第一个成功商业化的无线区域网络技术,提供2.4 GHz频段和11 Mbps传输速率。 改变不同的数据传输方式后,采用了802.11g、2.4GHz频段和802.11a、5GHz频段,并于2003年成功将数据传输速率提升至54Mbps。带”Wi-Fi接入点和客户端无线网卡常见,同时支持802.11a、802.11b、802.11g三种规格。 此外,还有高度集成的单芯片解决方案,不仅尺寸小,而且功耗要求低,从而推动各种新的设计和应用。

此外,新标准还特别考虑了Wi-Fi网络的安全性。 其中,Wi-Fi保护访问规范(WPA)和802.11i规范(或WPA2)专门加强了用户认证和数据加密。 WPA2采用新一代高级加密安全(AES)技术进行加密。 WPA 和 WPA2 中使用的 IEEE 802.1X 标准提供了端口级身份验证框架。 此外,即将推出的802.11e标准专门为增强网络服务质量(QoS)而设计,允许对网络延迟容忍度较低的语音、多媒体等数据优先在网络上传输。 Wi-Fi联盟是负责Wi-Fi认证和兼容性测试的行业组织。 目前,该联盟已制定了Wi-Fi多媒体(WMM)测试规范,可以对新产品的802.11e阶段进行认证。 电容式,SF。

下一代WLAN标准是IEEE 802.11n,其规范仍在制定中。 802.11n 将向后兼容 802.11a、b、g,并提供超过 100 Mbps 的数据传输速率。 802.11n的性能提升主要来自于新的多输入/输出(Multiple-Input, Multiple-Output; MIMO)无线电技术、更宽的射频(RF)通道以及协议栈的改进。 MIMO 技术通过增加无线设备中的无线电和天线数量来提高数据传输速率。 IEEE预计将于2006年中期制定并批准802.11n规范。 戴尔目前正在Wi-Fi联盟中积极推动产品认证计划,预计将与IEEE 802.11n标准同时推出。

无线社区区域网 (WMAN)

无线城域网是一种可以覆盖较大地理区域(例如城市或郊区)的无线通信网络。 过去,具有 T1 或 T3 数据速率的长途无线技术是专有的,由大型电话运营商、独立本地交换运营商 (ILEC) 和其他提供商运营以连接长途无线网络。 区域或大型校园。 IEEE 标准化了一套新的无线城域网技术,该技术使用需要许可证和免许可证的多个频段。

其中最著名的是IEEE 802.16d,也称为“WiMax”,它将在2至11 GHz之间的频率范围内运行(在美国,将使用三个频段:2.5 GHz、3.5 GHz、和 5.8 GHz)。 理想条件下,如果没有障碍物,50公里距离最大数据传输速率可达70Mbps。 初期建设时,需要在用户所在大楼外加装天线,还有预计2007年推出的移动版本(802.16e)。目前还不确定电信运营商和运营商何时或是否会推出。互联网服务提供商将愿意实施WiMax,而业界何时将大规模部署基于点或移动的WiMax。 所需的基础设施。 不过,业内人士大多预测,WiMax的建设将使用现有的和新增的“塔式”基础设施和安装设备。

无线广域网 (WWAN)

无线广域网是用于移动电话和数据服务的数字移动通信网络。 它由电信运营商运营,例如 Cingular Wireless、Vodafone、Verizon Wireless 等公司。 无线广域网的连接能力可以覆盖广阔的地理区域,但迄今为止数据传输速率较低,仅为115 Kbps,远远落后于其他更具区域性的无线技术。 目前,全球无线广域网主要采用两大技术——GSM和CDMA技术。 预计这两种技术未来将继续并行发展。

欧洲的GSM标准化相当早。 目前包括GSM及相关无线数据技术:GPRS和新一代EDGE技术(增强型数据GSM演进)。 它控制着全球约三分之二的市场,分布在北美和欧洲。 和亚洲。 新一代EDGE技术可以将GPRS的数据传输速率提高3至4倍。 其他GSM运营商,尤其是那些购买了新3G频谱的运营商,都将重点放在WCDMA(宽带CDMA)上。 WCDMA 预计数据传输速率高达 2 Mbps。 还有一种扩展技术称为HSDPA(高速下行链路分组接入),预计将于2006年安装。其数据传输速率可高达3.6 Mbps或更高。

引领CDMA技术发展 在美国,北美、日本、韩国和中国的CDMA2000无线广域网技术建设已达到相当规模。 CDMA2000 1xRTT技术(单载波无线传输技术)已得到广泛应用。 下一代1xEV-DO技术(1xEvolution-Data Optimized)也由美国Verizon Wireless和Sprint PCS正在建设中,预计支持2.4 Mbps的数据传输速率。 此后,电信运营商将继续开发使用规范版本A的EV-DO,以支持更高的数据传输速率和VoIP(互联网协议语音)呼叫功能。

新兴的RFID技术

大型零售商和其他公司目前正在采用一种新型无线通信技术,即射频识别 (RFID),以取代传统的条形码进行物品管理或库存跟踪。 在RFID系统中,每个物品或库存物品都附有RFID标签,该标签存储有关该物品的唯一信息,例如唯一的识别码。 该信息可以通过特殊的 RFID 阅读器来识别。 阅读器本身连接到后端数据库应用程序,读取的数据可用于跟踪、监控、报告和管理货物,以控制货物交付的流程。

RFID技术的另一个新应用领域称为“近场通信”(NFC)。 NFC技术主要针对需要近距离(约7厘米)、高安全性的消费类应用系统而设计。 例如,内置RFID芯片的智能卡可用于安全支付机制、安全交易等。

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