1. 快速了解Wi-Fi技术
(一) 供个人及公司内部人员使用的私人无线局域网
凭藉Wi-Fi技术,用户再也不需先在家中或公司的墙壁上钻孔,才能把缆线接入各个房间。相反,用户只要安装一个无线接入点(Wireless Access Point),并在每台手提电脑上插入无线网络卡(或使用内建无线模组的手提电脑),就可以在家中或办公室内轻轻松松的使用无线上网,有些企业也会藉著架设无线局域网以减低运作成本和增加生产力。
(二) 供大众使用的公用无线局域网站点—热点(Hotspot)
一些公共地方如机场、大型购物商场、休闲咖啡店等,为了方便用户以自?的手提电脑或个人数码助理进行无线上网,也架设了与互联网相连的无线局域网以供客户使用。
在典型的 Wi-Fi 无线 LAN 中包含以下必需的组成部分:
WLAN 卡 ― 安装在 PC 机或其它设备中;
接入点 ― 与 LAN 相连,增强 PC 机或其它设备与 WLAN 间的无线通信。

无线局域网的安全性
由于无线网络是利用电波作传送媒介,资料封包被截取的可能性相对地提高。而且,企业内部的资讯传输,往往会涉及一些客户及公司的机密资料。所以,就采用无线区域网而言,最令企业用户担忧的并不是效能或成本的问题,而是在网络保安方面的考量。现时的Wi-Fi 产品主要利用WEP (Wired Equivalent Privacy)技术作资料加密之用,然而,其保安的效能却一直备受质疑。另一方面,支援新一代 WPA (Wi-Fi Protected Access)加密方式的Wi-Fi 产品亦相继出现,虽然提供了较WEP好的保安性,但业界普遍相信,于短期内,无线保安仍然会是一个相当棘手的问题。
2. WiMAX在CeBit上崭露头角! 欲与3G技术一争高低
经过几年的筹备,移动运营商们终于建立起了他们耗资巨大的3G网络,并且开始运行,但是日前在德国汉诺威举行的CeBit展览会上,计算机行业又开始推动另外一种无线技术,3G技术的前景有可能再次受到影响。
无线市场价值几十亿美元,在CeBit展览会上,半导体巨头IBM开始力挺一种被称为WiMAX的技术。这种技术可以帮助固定电话运营商在遭到无线运营商多年的欺负之后展开反击。
WiMAX的另一个名字是802.16,它还得到了全球最大的手机制造商诺基亚的支持。使用这种技术,用户可以在50公里以内的范围以非常非常快的速度进行数据通讯。
尽管与当前的技术相比,3G网络的速度已经有了大幅提高,但是相对于WiMAX来说,3G就是小巫见大巫了,网络速度比前者慢了30倍。而且,在网络覆盖区域上,一个3G基站的覆盖范围也只有WiMAX的十分之一。
过去几年来,为了获得3G运营牌照,无线运营商已经投入了上千亿美元的资金,而且目前他们还在花费几百亿美元以运行3G网络。而WiMAX的无线电频率是不需要花费额外资金购买的,而且机基于这种技术的网络所需的基站数量也会比3G大大减少。
对于固定电话运营商来说,他们可以首先建立一个基于WiMAX技术的低成本网络,并通过他们的固定电话网络把无线网络与互联网相连,从而可以逐步从移动运营商手中夺回部分收入。
WiMAX已经在业内变得如此热门,英特尔的执行董事会甚至于一周之内三次讨论这种技术的进展,并且计划在2006年开始在该公司的芯片中加入这种技术。
3. UWB:值得关注的无线通信新技术
UWB 的历史渊源,可以追溯到一百年前波波夫和马可尼发明越洋无线电报的时代。现代意义上的超宽带UWB 无线技术,又称脉冲无线电( Impulse Radio) 技术,出现于1960 年代。
与传统通信技术不同的是,UWB 是一种无载波通信技术,即它不采用载波,而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽。UWB是利用纳秒级窄脉冲发射无线信号的技术, 适用于高速、近距离的无线个人通信。按照FCC 的规定,从3. 1GHz 到10. 6GHz 之间的7. 5GHz 的带宽频率为UWB 所使用的频率范围。
从频域来看, 超宽带有别于传统的窄带和宽带, 它的频带更宽。窄带是指相对带宽(信号带宽与中心频率之比) 小于1% , 相对带宽在1% 到25% 之间的被称为宽带, 相对带宽大于25% , 而且中心频率大于500MHz的被称为超宽带。表1表示这三个概念
表1:三个概念的区别
|
|
信号带宽/中心频率 |
|
窄带 |
≤1% |
|
宽带 |
%1≤…≤25% |
|
超宽带(UWB) |
≥25%或带宽≥500Mbps |
从时域上讲, 超宽带系统有别于传统的通信系统。一般的通信系统是通过发送射频载波进行信号调制,而UWB 是利用起、落点的时域脉冲(几十n s) 直接实现调制, 超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行, 而且以这一过程中所持续的时间, 来决定带宽所占据的频率范围。由于UWB 发射功率受限, 进而限制了其传输距离, 据资料表明,UWB 信号的有效传输距离在10m 以内, 故而在民用方面,UWB 普遍地定位于个人局域网范畴。
三、UWB的技术特点
由于UWB与传统通信系统相比,工作原理迥异,因此UWB具有如下传统通信系统无法比拟的技术特点:
(1)系统结构的实现比较简单:当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波,载波的频率和功率在一定范围内变化,从而利用载波的状态变化来传输信息。而UWB则不使用载波,它通过发送纳秒级脉冲来传输数据信号。UWB发射器直接用脉冲小型激励天线,不需要传统收发器所需要的上变频,从而不需要功用放大器与混频器,因此,UWB允许采用非常低廉的宽带发射器。同时在接收端,UWB接收机也有别于传统的接收机,不需要中频处理,因此,UWB系统结构的实现比较简单。
(2)高速的数据传输:民用商品中,一般要求UWB 信号的传输范围为10m以内,再根据经过修改的信道容量公式,其传输速率可达500Mbit/ s,是实现个人通信和无线局域网的一种理想调制技术。UWB 以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输,并且不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源,而是共享其他无线技术使用的频带。在军事应用中,可以利用巨大的扩频增益来实现远距离、低截获率、低检测率、高安全性和高速的数据传输。
(3)功耗低:UWB 系统使用间歇的脉冲来发送数据,脉冲持续时间很短,一般在0. 20ns~1. 5ns 之间,有很低的占空因数,系统耗电可以做到很低,在高速通信时系统的耗电量仅为几百μW~几十mW。民用的UWB 设备功率一般是传统移动电话所需功率的1/ 100 左右,是蓝牙设备所需功率的1/ 20 左右。军用的UWB 电台耗电也很低。因此,UWB 设备在电池寿命和电磁辐射上,相对于传统无线设备有着很大的优越性。
(4)安全性高:作为通信系统的物理层技术具有天然的安全性能。由于UWB 信号一般把信号能量弥散在极宽的频带范围内,对一般通信系统,UWB 信号相当于白噪声信号,并且大多数情况下,UWB 信号的功率谱密度低于自然的电子噪声,从电子噪声中将脉冲信号检测出来是一件非常困难的事。采用编码对脉冲参数进行伪随机化后,脉冲的检测将更加困难。
(5)多径分辨能力强:由于常规无线通信的射频信号大多为连续信号或其持续时间远大于多径传播时间, 多径传播效应限制了通信质量和数据传输速率。由于超宽带无线电发射的是持续时间极短的单周期脉冲且占空比极低,多径信号在时间上是可分离的。假如多径脉冲要在时间上发生交叠,其多径传输路径长度应小于脉冲宽度与传播速度的乘积。由于脉冲多径信号在时间上不重叠,很容易分离出多径分量以充分利用发射信号的能量。大量的实验表明,对常规无线电信号多径衰落深达10~ 30 dB 的多径环境, 对超宽带无线电信号的衰落最多不到5 dB。
(6)定位精确:冲激脉冲具有很高的定位精度,采用超宽带无线电通信,很容易将定位与通信合一,而常规无线电难以做到这一点。超宽带无线电具有极强的穿透能力,可在室内和地下进行精确定位,而GPS 定位系统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之内; 与GPS 提供绝对地理位置不同,超短脉冲定位器可以给出相对位置, 其定位精度可达厘米级, 此外,超宽带无线电定位器更为便宜。
(7)工程简单造价便宜:在工程实现上,UWB比其它无线技术要简单得多,可全数字化实现。它只需要以一种数学方式产生脉冲,并对脉冲产生调制,而这些电路都可以被集成到一个芯片上,设备的成本将很低。
四、百舸争先竞风流
如前所述,现代意义上的超宽带UWB 数据传输技术, 又称脉冲无线电( IR , Impulse Radio) 技术, 出现于1960年代, 当时主要研究受时域脉冲响应控制的微波网络的瞬态动作。通过Harmuth 、Ross 和Robbins 等先行公司的研究, UWB 技术在70 年代获得了重要的发展, 其中多数集中在雷达系统应用中,包括探地雷达系统。到80 年代后期, 该技术开始被称为"无载波"无线电,或脉冲无线电。美国国防部在1989 年首次使用了"超带宽"这一术语。为了研究UWB在民用领域使用的可行性,自1998 年起, 美国联邦通信委员会( FCC) 对超宽带无线设备对原有窄带无线通信系统的干扰及其相互共容的问题开始广泛征求业界意见, 在有美国军方和航空界等众多不同意见的情况下,FCC 仍开放了UWB 技术在短距离无线通信领域的应用许可。这充分说明此项技术所具有的广阔应用前景和巨大的市场诱惑力。
2003年12月,在美国新墨西哥州的阿尔布克尔市举行的IEEE有关UWB标准的大讨论。那时关于UWB技术有两种相互竞争的标准,一方是以Intel与德州仪器为首支持的MBOA标准,一方是以摩托罗位为首的DS-UWB标准,双方在这场讨论中各不相让,两者的分歧体现在UWB技术的实现方式上,前者采用多频带方式,后者为单频带方式。目前,这两个阵营均表示将单独推动各自的技术。虽然标准尘埃未定,但摩托罗拉已有了追随者,三星在今年国际消费电子展上展示了全球第一套可同时播放三个不同的HSDTV视频流的无线广播系统,就采用了摩托罗拉公司的Xtreme Spectrum芯片,该芯片组是摩托罗拉的第二代产品,目前已有样片提供,其数据传输速度最高可达114Mbps,而功耗不超过200mw。在另一阵营中,Intel公司近期在其开发商论坛上展示了该公司第一个采用90nm技术工艺处理的UWB芯片;同时,该公司还首次展示多家公司联合支持的、采用UWB芯片的、应用范围超过10M的480Mbps无线USB技术。在今年5月中旬由IEEE802.15.3a工作组主持召开的标准大讨论会议上对这种技术进行投票选举UWB标准,MBOA获得60%的支持,DS-UWB获取40%的支持,两者都没有达到成为标准必须达到75%选票的要求。因此标准之争还要持续下去。