分析:UWB技術(shù)具有廣泛應(yīng)用前景

訊石光通訊網(wǎng) 2008/3/5 9:25:47
    編者按:當(dāng)前,移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)不斷取得新的進(jìn)展,對(duì)于新技術(shù)的應(yīng)用研究也在不斷豐富。作為下一代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一,MIMO技術(shù)成為最熱點(diǎn)的超寬帶候選技術(shù),給幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、資源分配、信道設(shè)計(jì)等技術(shù)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。UMB作為一個(gè)系統(tǒng)技術(shù),其提出和設(shè)計(jì)主要是為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的長(zhǎng)足發(fā)展,大幅度地提升系統(tǒng)性能,保持相對(duì)于其它技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。這些未來(lái)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用前景值得關(guān)注。
 
  通常認(rèn)為,短距離無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)主要是指無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)和無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)(WPAN)。從網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑區(qū)分,WLAN覆蓋50~100m的范圍,WPAN覆蓋圍繞個(gè)人空間10m左右的地理范圍。根據(jù)對(duì)超寬帶(UWB)的容量分析可知:UWB的容量?jī)?yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在10m左右的覆蓋區(qū)域。因此,UWB的應(yīng)用主要定位于WPAN,結(jié)合多跳自組織網(wǎng)絡(luò)(Adhoc)技術(shù),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢造`活變化,覆蓋范圍可以不斷延伸。
 
  目前,IEEE關(guān)于WPAN的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可分為兩個(gè)層次:高速WPAN標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.1、IEEE802.15.3和低速WPAN標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4。其中,802.15.1采用藍(lán)牙作為物理層傳輸技術(shù),提供最高1Mb/s的傳輸速率和10m的傳輸距離,適用于中低速無(wú)線(xiàn)連接。802.15.3工作于2.4GHz免授權(quán)頻段,采用網(wǎng)格編碼調(diào)制技術(shù),提供最高55Mb/s的傳輸速率,可支持高速視頻流、大文件傳輸?shù)葢?yīng)用。802.15.4采用ZigBee技術(shù)作為物理層傳輸技術(shù),提供的最高傳輸速率為250kb/s,通過(guò)降低傳輸速率可將通信距離延伸至30m或更遠(yuǎn)。其優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格和功耗,主要應(yīng)用于遙控、傳感器等低端產(chǎn)品。UWB技術(shù)憑借其自身的技術(shù)特點(diǎn),在高、低速WPAN應(yīng)用中都將成為有力的競(jìng)爭(zhēng)者。
 
  在高速WPAN中的應(yīng)用
 
  高速WPAN的主要目標(biāo)是解決個(gè)人空間內(nèi)各種辦公設(shè)備及消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品之間的無(wú)線(xiàn)連接,以實(shí)現(xiàn)信息的快速交換、處理、存儲(chǔ)等,其應(yīng)用場(chǎng)合包括辦公室、家庭。個(gè)人空間內(nèi)的設(shè)備類(lèi)型非常豐富,大體分為三大類(lèi):電腦及其外圍設(shè)備、家用音視頻娛樂(lè)設(shè)備、便攜式終端。這些設(shè)備大部分對(duì)通信速率和實(shí)時(shí)性要求很高,當(dāng)前它們之間主要通過(guò)通用串行總線(xiàn)(USB)、1394總線(xiàn)等高速總線(xiàn)進(jìn)行連接,通信速率高達(dá)幾十兆比特每秒至幾百兆比特每秒。采用UWB技術(shù)為這些設(shè)備提供高速無(wú)線(xiàn)連接將是比較理想的解決方案,配合上層協(xié)議靈活地改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?,既可以?shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接,也可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備互聯(lián)。下面給出幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例:
 
  ——家庭多媒體應(yīng)用
 
  隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,家用電器的范疇不斷擴(kuò)大,家用電器向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展,其中音視頻娛樂(lè)設(shè)備最為普及。利用UWB技術(shù)為這些設(shè)備提供高速無(wú)線(xiàn)連接,無(wú)需使用電纜即可建立家庭多媒體網(wǎng)絡(luò)。各種設(shè)備在小范圍內(nèi)組成自組織式的網(wǎng)絡(luò),相互傳送多媒體數(shù)據(jù),并可以通過(guò)安裝在家中的寬帶網(wǎng)關(guān)接入因特網(wǎng),包括機(jī)頂盒、DVD和數(shù)碼攝像機(jī)與數(shù)字電視的無(wú)線(xiàn)連接,數(shù)碼照相機(jī)與電視機(jī)、打印機(jī)之間的連接等。
 
  ——計(jì)算機(jī)桌面應(yīng)用
 
  在計(jì)算機(jī)桌面上,匯聚了個(gè)人PC/手提電腦及鍵盤(pán)、顯示器、揚(yáng)聲器、打印機(jī)、掃描儀、鼠標(biāo)、移動(dòng)硬盤(pán)等一系列外部設(shè)備。當(dāng)前,電腦與各種外設(shè)之間通過(guò)錯(cuò)綜復(fù)雜的線(xiàn)路相互連接。如果采用UWB技術(shù)將它們以無(wú)線(xiàn)的方式連接起來(lái),則將改善線(xiàn)路連接情況。用戶(hù)甚至沒(méi)有必要將所有這些設(shè)備都放置在同一個(gè)桌面或房間內(nèi),每種設(shè)備可以被自由地移動(dòng)位置。這類(lèi)應(yīng)用一般只需要支持2~4m的傳輸距離,但速率要求可以從幾萬(wàn)比特每秒至幾百兆比特每秒。
 
  ——多媒體會(huì)議應(yīng)用
 
  UWB技術(shù)還可應(yīng)用于會(huì)議室等場(chǎng)所。參會(huì)人員坐在會(huì)議室中,能夠利用自己的便攜式電腦組建臨時(shí)性的自組織網(wǎng)絡(luò)。大家既可以自由地交換各種信息,也可以共享帶有圖像和音頻的演示文檔,還可以方便地共享投影儀、打印機(jī)等設(shè)備。
 
  在低速WPAN中的應(yīng)用
 
  低速WPAN的主要應(yīng)用包括家庭自動(dòng)化、資產(chǎn)跟蹤、工業(yè)控制、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、安全與風(fēng)險(xiǎn)控制等。這類(lèi)應(yīng)用對(duì)傳輸速率要求較低,通常為幾千比特每秒至幾萬(wàn)比特每秒,但它們對(duì)成本和功耗的要求很高,在很多應(yīng)用中還要求提供精確的距離或定位信息。
 
  低速WPAN的應(yīng)用很多可以歸納到無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的范疇。WSN在工業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能交通、家庭安全等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。每個(gè)WSN由大量帶有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的獨(dú)立傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)以無(wú)線(xiàn)的形式組成網(wǎng)絡(luò),彼此通信和交換各種信息。WSN在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上通常采用自組織的形式,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂须S機(jī)變化的特點(diǎn),節(jié)點(diǎn)信息往往需要通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多次轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。因此,WSN中的路由問(wèn)題相當(dāng)重要,若將各節(jié)點(diǎn)的地理位置信息作為路由計(jì)算的輔助信息,將很大程度上簡(jiǎn)化路由算法,降低能量消耗。對(duì)某些特定應(yīng)用,如資產(chǎn)跟蹤、人員跟蹤、家庭安全等,位置信息是最為關(guān)鍵的信息。因此,精確的測(cè)距和定位功能對(duì)這些應(yīng)用非常重要。
 
  UWB具有功耗低、復(fù)雜度低、定位精度高的特點(diǎn)。因此,在WSN中采用UWB作為無(wú)線(xiàn)連接手段,不但可以滿(mǎn)足低成本、低功耗的要求,同時(shí)可以提供非常精確的定位信息。

新聞來(lái)源:中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)-人民郵電報(bào)

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