盤點無線個人區域網技術及應用

2019-11-05 02:17:40

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供稿：網友

　　六種技術的比較
　　
　　無線個人區域網是當前發展最迅速的領域之一，相應的新技術也層出不窮，IEEE802.11、HiperLAN2 、藍牙(Bluetooth)、IrDA、Home RF以及超寬帶(UWB)等六種技術的主要技術指標見表1，其中IEEE802.11技術以IEEE802.11g為例。
　　

　　1.六種技術的共同點
　　
　　無線個人區域網大部分都工作在2.4GHz頻段上(HiperLAN2 、UWB、IrDA不工作在2.4GHz頻段上)，這些技術都具有以下優勢：
　　
　　(1)支持移動聯網，用戶可以象使用移動電話那樣靈活的移動計算設備的位置，保持持續的網絡連接。
　　
　　(2)不需要使用物理線路，安裝非常簡便。因為無線網絡所使用的高頻率無線電波可以穿透墻壁或玻璃窗，所以網絡設備可以在有效范圍內任意放置。
　　
　　(3)多層安全防護措施可以充分確保用戶隱私。
　　
　　(4)改動網絡結構或布局時，不需要對網絡進行重新設置。
　　
　　2.六種技術的不同點
　　
　　IEEE802.11只規定了開放式系統互聯參考模型(OSI/RM)的物理層和MAC層，其MAC層利用載波監聽多重訪問/沖突避免(CSMA/CA：Carrier Sense Multiple access with Collision Avoidance)協議，而在物理層，802.11定義了三種不同的物理介質：紅外線、跳頻擴譜方式(FHSS：Frepuency Hopping SPRead Spectrum)以及直擴方式(DSSS：Direct Spectrum Spread Spectrum)。IEEE802.11支持較高的數據速率，但是它主要支持數據通信，為進行無線數據通信，數據設備先要安裝有無線網卡。IEEE802.11標準使用的是TCP/IP協議，它適用于功率更大的網絡，有效工作距離比藍牙技術、HomeRF、IrDA以及超寬帶(UWB)要長得多。
　　
　　HiperLAN2與其他幾種技術最大不同首先是突破了當前無線LAN在頻譜利用方面的限制。IEEE802.11(IEEE802.11a除外)、藍牙(Bluetooth)、Home RF技術都在2.4GHz的頻譜中工作，其缺陷是只有80MHz的頻段可供使用，而且擴頻通信占用了這一頻段?？紤]到2.4GHz頻譜的限制，全世界的經營許可證治理機構在5GHz的頻譜內分配了寬頻段。例如在美國，5.15～5.35和5.725～5.825GHz頻譜內可用頻段加寬到300MHz；在歐洲，5.15～5.35和5.470～5.725GHz頻譜內可用頻段也加寬到300MHz；日本也在考慮類似的頻譜分配。這些寬頻段與更寬松的治理規則相結合，可使大量的用戶實現高速通信。其次是大大提高了吞吐率，原始物理層吞吐率高達54Mbps，實際應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，對于像視頻和話音一類的實時應用提供了新的途徑。第三是其傳輸結構能夠對多種類型的網絡基礎結構(包括以太網、IP、ATM和PPP)提供連接。而且，對每一種連接都具有安全認證和加密功能。第四是它還有一個自動頻率治理功能，這是對無線LAN治理的新突破。它使得HiperLAN2推廣應用時，頻率治理變得簡單易行。在上述技術的基礎上，HiperLAN2將其高吞吐率與QoS相結合，將開辟諸如視頻信號分配到家庭等多種全新的應用業務，這些都是IEEE802.11無法相比的。
　　
　　藍牙對于IEEE802.11來說，它的出現不是為了競爭而是相互補充。藍牙比IEEE802.11更具移動性，比如，IEEE802.11限制在辦公室和校園內，藍牙能把一個設備連接到LAN和WAN，甚至支持全球漫游。藍牙技術適用于一種松散型的網絡，可以讓設備為一個單獨的數據事物建立一個連接。但是，這同樣也是它的一個缺點，因為數據安全性很難保障。藍牙技術中的跳頻更快，在接收或發送一個分組數據后，即跳至另一頻點，因而更加穩定，同時它還具有低功耗、低成本和靈活安全等特點。另外，藍牙所采用的前向糾錯技術更是限制了較長距離鏈路的無序噪聲影響，而經優化的編碼方式可使藍牙技術應用于各種惡劣的無線環境。藍牙協議是一個完整的綜合協議，其應用模式主要是將協議固化在芯片中，并內置于筆記本電腦及其他需要連線的智能化設備中，當然也可以把無線模塊直接合成到蜂窩手機或其他設備之中，其控制則利用設備本身的芯片，應用方式相當便捷。再者，由于藍牙技術獨立于操作系統，所以，在各種操作系統中均有良好的兼容性。藍牙技術對各個商業操作系統中的嵌入式支持正在發展之中。藍牙被設計成成本低、低功耗、短距離、低帶寬的應用。
　　
　　HomeRF是專門為家庭用戶設計的，它利用跳頻擴譜方式，通過家庭中的一臺主機在移動數據和語音設備之間實現通信，既可以通過時分復用支持語音通信，又能通過載波監聽多重訪問/沖突避免協議提供數據通信服務。同時，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網絡前，必須為各網絡成員事先確定一個唯一識別代碼。也就是說，它比藍牙技術更安全。HomeRF與藍牙技術的主要區別在于，HomeRF的SWAP協議是側重于PC及其外設的無線局域網，主要針對低成本的家庭話音與數據無線連接，速率和藍牙產品一樣。它的主要用途是在諸如PC、無繩電話、寬帶電纜或DSL調制解調器等設備之間提供數據、語音網絡。而藍牙技術是一種在不同設備間實現無線連接的技術，它可實現多種移動設備之間的短距離無線連接以及利用網橋設備將各種具有Internet功能的有線、無線網絡無線接入Internet。此外，各種無線技術產品必須能協同工作，這是實際應用的需要。HomeRF技術產品與藍牙技術產品工作頻譜相同，但卻不會相互干擾。實際應用中，在某種環境或情況下，這兩種技術可能相互交疊。例如，假如將具有藍牙功能的手持式PDA帶回家，則在PDA和家庭PC之間就有可能進行同步尋址。所以，藍牙產品和HomeRF產品之間要能協同工作。而且，在同一設備中應該可以同時實現HomeRF和藍牙技術功能。
　　
　　IrDA是一種利用紅外線進行通信的點對點通信的技術。相對于其它技術，使用IrDA技術的無線設備的功率低，而且體積也小，但用途也極其有限。
　　
　　UWB大概是唯一聲稱要達到與有線連接相同性能的無線技術，這應該接近了一定條件下無線連接可以實現的終端目標。類似的能夠體現這種終極性的例子是高清楚度電視，它的目標是讓電視再現的圖像與肉眼直觀實物的效果相同，這也是一個終極目標。這種終極性意味著它是真正的、一步至位的技術，將長久地使用下去而無需不斷地升級。從表1可以看到UWB技術的優勢較為明顯，主要的不足是發射功率過小限制了其傳輸的距離。也就是說，對于10米以內的距離，UWB可以發揮出高達數百Mbit/s的傳輸性能，對于遠距離應用IEEE802.11或HomeRF無線PAN的性能將強于UWB。UWB和IEEE802.11以及HomeRF不會進行直接競爭，因為UWB更多的是應用于10米左右距離的室內。在家庭無線網絡，UWB良好的多媒體應用恰好彌補了它們的不足，三者更是可以相得益彰，共同發展。事實上，把UWB看作藍牙技術的替代者可能更為適合，盡管藍牙技術有廉價和能耗低的優點，但其速度卻遠不及UWB技術，只能達到500kbit/s～1Mbit/s，另外藍牙技術的協議也較為復雜。
　　
　　總的來講，IEEE802.11比較適于辦公室中的企業無線網絡，HiperLAN2適于高速率、多業務、多種網絡結構的無線網絡，HomeRF可應用于家庭中的移動數據和語音設備與主機之間的通信，而藍牙技術則可以應用于任何可以用無線方式替代線纜的場合，IrDA用于2臺(非多臺)設備之間的視距連接，UWB更多的是應用于10米左右距離的室內。目前這些技術還處于并存狀態，但是有可能引起干擾等問題，從長遠看，隨著產品與市場的不斷發展，它們將最終走向融合。

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