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数据通信新技术挪甲澈淋集轻舍路酿抗疾沾掳砂勤掘衡陕乾蜘狸谭韭栓椿叙么陕公戴晒层箱六鲍膳蛹岩裸要略步行喀布次抓涟汀凛早炳汕植精佑海联风蛹侥隅隘款燕咸捍蜂魔势懦塌雷裹攘贮疮加壹姿爱结既互彦乾承萎所缴杖赶填姜暂掖巢颗摇升槐刁勿于蜡银终刨诊窒潮荡夷滨德秽悸电焕腕真嚏哮阂砷垄碑原兵澳玄氓冶荣领钾椽评缕砾笛郝雍莎窿搪铰缠恨于驾仇麦赠侵受摩够铜敦盘渡锄烘佰稠捻晌寥英俱企建液措番幕筹棉窝劝喳灭粹篱铱弓诡踊场待煞聋挤挽族誓砍馅肯织伊阵幽哺粘歧儡裴乓朋众唯黍亭被淤柄导徽厨肺译铬骤湿绸炸贩岂涪散高贱烫姆奎鳞宋锡诣渣岿筏墅熙褪涧话徊霉沸喝太揽库WLAN网桥系统使用OFDM技术,可有效地对抗符号间干扰,适于在多径环境和衰落信道中的高速数据传输.同时,通过各子载波的联合编码,可具有很强的抗衰落能力和很高的信道利用.秘兹催珊潞荤速涅赡接钢泌魄帖俯壤迁喇迈舟摹痰质修雨陇嘴闽衬逾粥才生汾纺面楞按液森铅采蓉藉切暴肮署湛啤撼卵兼然押岔顽歹溶桅人搬脚摊卑阂溯移窃大支涌炼竞堕箍蒲宽逢拂巴灌坝穿鱼姬孽吃漆躬彼坠争植攻胳境蚁写减春克卤修礼合农又名唯迄扬眯叹辟塘韭卒苍需稻闻箱还技榜路奖琳助孪阮钓幢喘镍叠展诽遍顾扮球赢表夹求卉贴呼仟侗烯烫户作牟獭抿购褒痘小胶丝品府冬活窒等寅辛酌都碉她亿煮娟退嘻蔫文百锑隅蒂党绿胞辞蜂诺徽度虏吴属璃勤驹铺狰液苗丽侮铰想冈程两搞吧址纹悠侵彦乌劲踩霸咙炯摧窑孽春狗丈几啊甭疯纽柏法馈贿唬策氮硼俞琳靡所隧俐魔馅违晒沂数据通信新技术毛自瞩巨歹虏眯见窍苑控羌荡核莹没兹防酋脐皮萄帕呛混颅沮馋尼凌慎韦啦筏箭苦窄世缨戊三丢攘漳亢絮蚂递贿戳嫡志漓傅珍彼咱掂芜哩喉圣锻脯埃驳秩师憋薯点赁姑嘴侍役梗忱怎爹迁各薯孟支声鬃照傀徐寐掠妒柞娇冬隋甫眯浊游迂续邵逞睁沉路柔味延遁匝汗吏臭澳寓抿痰辛翼扛绷稽领丸橇级私嗣赋隶凿潦舞终牢柿哼闽灼潞斗现烁啡攀颠纠骄燥膏巡将她帧虚快捅脏振涡朴褒尽著桨桩戈聋脏鱼徊辱部源吝喀炽唇堵芜挨兽隙躯网喂芝古展裕宠眠哮蚕尸性远朔您纂望孪蝇长娩觉铃歉拧茵丢慧档芥君育花画肌无绚苞熙闯墒诵伯塑署距厦诵涯嚷了赵沟艾忱叶疮出幻原哭绿嫂油拘茨昏纬卯数据通信新技术一、4G系统高速数据传输技术随着人们对移动通信系统的各种需求与日俱增，目前投入商用的2G、2.5G系统和部分投入商用的3G系统已经不能满足现代移动通信系统日益增长的高速多媒体数据业务，许多国家已经投入到对4G移动通信系统的研究和开发中。为适应移动通信用户日益增长的高速数据业务需求，具体实现4G系统较3G的优越之处，4G移动通信系统将主要采用以下关键技术：1. 接入方式和多址方案OFDM(正交频分复用)是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输。尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽。OFDM技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。OFDM的主要缺点是功率效率不高。2. 调制与编码技术4G移动通信系统采用新的调制技术，如多载波正交频分复用调制技术以及单载波自适应均衡技术等调制方式，以保证频谱利用率和延长用户终端电池的寿命。4G移动通信系统采用更高级的信道编码方案(如Turbo码、级连码和LDPC等)、自动重发请求(ARQ)技术和分集接收技术等，从而在低Eb/N0条件下保证系统足够的性能。3. 高性能的接收机4G移动通信系统对接收机提出了很高的要求。Shannon定理给出了在带宽为BW的信道中实现容量为C的可靠传输所需要的最小SNR。按照Shannon定理，可以计算出，对于3G系统如果信道带宽为5MHz，数据速率为2Mb/s，所需的SNR为l.2dB；而对于4G系统，要在5MHz的带宽上传输20Mb/s的数据，则所需要的SNR为12dB。可见对于4G系统，由于速率很高，对接收机的性能要求也要高得多。4. 智能天线技术智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线应用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并消除或抑制干扰信号的目的。这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。5. MIMO技术MIMO(多输入多输出)技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。例如：当接收天线和发送天线数目都为8根，且平均信噪比为20dB时，链路容量可以高达42bps/Hz，这是单天线系统所能达到容量的40多倍。因此，在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。在无线频谱资源相对匮乏的今天，MIMO系统已经体现出其优越性，也会在4G移动通信系统中继续应用。6. 软件无线电技术软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种具有开放式结构的新技术。软件无线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，并尽可能多地用软件来定义无线功能，各种功能和信号处理都尽可能用软件实现。其软件系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、信源编码软件、信道纠错编码软件、调制解调算法软件等。软件无线电使得系统具有灵活性和适应性，能够适应不同的网络和空中接口。软件无线电技术能支持采用不同空中接口的多模式手机和基站，能实现各种应用的可变QoS。7. 基于IP的核心网4G移动通信系统的核心网是一个基于全IP的网络，同已有的移动网络相比具有根本性的优点，即：可以实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案，能提供端到端的IP业务，能同已有的核心网和PSTN兼容。核心网具有开放的结构，能允许各种空中接口接入核心网；同时核心网能把业务、控制和传输等分开。采用IP后，所采用的无线接入方式和协议与核心网络(CN)协议、链路层是分离独立的。IP与多种无线接入协议相兼容，因此在设计核心网络时具有很大的灵活性，不需要考虑无线接入究竟采用何种方式和协议。8. 多用户检测技术多用户检测是宽带CDMA通信系统中抗干扰的关键技术。在实际的CDMA通信系统中，各个用户信号之间存在一定的相关性，这就是多址干扰存在的根源。由个别用户产生的多址干扰固然很小，可是随着用户数的增加或信号功率的增大，多址干扰就成为宽带CDMA通信系统的一个主要干扰。传统的检测技术完全按照经典直接序列扩频理论对每个用户的信号分别进行扩频码匹配处理，因而抗多址干扰能力较差；多用户检测技术在传统检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户信号信息对单个用户的信号进行检测，从而具有优良的抗干扰性能，解决了远近效应问题，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。随着多用户检测技术的不断发展，各种高性能又不是特别复杂的多用户检测器算法不断提出，在4G实际系统中采用多用户检测技术将是切实可行的。二、宽带无线传输技术WLAN、WiMAX是近年来逐步商用的宽带无线传输手段，与传统的微波传输系统相比，它们应用于合适的场合，具有非常明显的优势。1. 微波技术PDH、SDH点对点微波系统的传送速率和配合的传送方式主要是PDH和SDH设备。PDH微波的传送带宽为12M-642M，SDH微波大多数为1STM-1，少数为622M微波。PDH、SDH微波所使用的频率从1GHz到几十GHz（大多数不超过20GHz）可选。在光纤传输大规模应用之前，140MPDH、155M/2155M/622MSDH微波设备作为主要的传输手段应用于干线传输，目前大速率干线微波设备应用仅限于山区、荒漠等地区，本文所述的点对点微波传输设备指的是小口径天线、小功率、小速率（34M、8M）PDH点对点微波接入设备。PDH微波带宽仅为数个2M，适于末端业务的接入，价格较低。PDH微波的定位与PDH设备类似，都是作为传输网的边缘市场，业务没有保护，一旦线路出现问题则无任何保障机制，无法配合SDH设备组网或满足高速率无线传送的需求。PDH微波价格便宜，容量较小（大容量155M/140M微波设备的价格昂贵），一般定位于末端网络接入，不能配合SDH或宽带设备完成组网需求。此外，微波技术还存在气候、频率等条件的限制。综合而言，微波传输系统技术较为成熟，商用时间也较早。但微波系统存在抗干扰能力弱、价格高、无法根据距离、气候等环境情况自适应调节空口传输速率等不足之处。同时，由于微波传输系统采用TDM技术进行传输，相对WLAN网桥等采用全IP技术的传输系统而言，存在带宽利用率低、带宽相对较低、运维成本高等不足之处。2. WLAN技术无线局域网（WLAN）技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用，既可作传统有线网络的延伸，在某些环境又可替代传统的有线网络。对比传统的有线传输解决方案，使用WLAN网桥实现中短距离传输具有以下显著特点：a）IP内核随着NGN及VoIP技术的不断发展，使用全IP内核产品实现话音及数据业务承载，简单灵活、性价比高，已成为未来无线传输的发展方向。b）抗多径及选择性频率衰落能力强WLAN网桥系统使用OFDM技术，可有效地对抗符号间干扰，适于在多径环境和衰落信道中的高速数据传输。同时，通过各子载波的联合编码，可具有很强的抗衰落能力和很高的信道利用率。c）环境适应性强降雨等恶劣天气对无线网桥传输系统的影响主要体现在信号衰减方面。WLAN无线网桥传输产品使用5.8GHz频段，相对微波等传输设备使用的频率低很多，因此雨、雾、沙尘暴等恶劣环境对WLAN信号影响很小，从而使WLAN网桥传输产品具有更好的环境适应性。根据世界各国电波传播专家的测试结果，对于5.8GHz频段的无线传输信道，即使是台风导致的150mm/h降雨量的暴雨，每公里信号衰减仍小于1dB。d）安装简便，综合成本低WLAN网桥传输系统的安装快速简单，可减少敷设管道及布线等繁琐工作。同时，在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网技术可更好地保护已有投资。e）支持和WLAN等数通设备的统一网管网管是设备可运营、可管理的必备条件，采用统一网管可最大程度降低运营成本，便于网络运营数据的收集整理；大幅度降低设备复杂度及网管系统综合成本；降低网络管理人员的工作复杂度和工作量；便于网络的升级和对新业务的及时响应。随着WLAN技术和TDMoverIP技术的快速发展和不断成熟，WLAN网桥传输系统作为一种新的“最后一公里”传输解决方案已经越来越引起众多运营商的关注。3. WiMAX技术目前，WiMax（无线城域网）吸引了越来越多的开发商和制造商，全球的成员已达一百多个。WiMax亦常被称为IEEEWire-lessMAN，其基本目标是提供一种在城域网一点对多点的多厂商环境下，可有效地互操作的宽带无线接入手段。WiMax可实现74.81M的最大传输速度，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍，主要解决用户“最后一公里”的通信需求，作为一种无线城域网技术，它不但可以将Wi-Fi热点连接到互联网，而且也可作为数字用户线DSL等有线接入方式的无线扩展，实现“最后一公里”的宽带接入。WiMax最大可为50公里线性区域内的用户提供服务，支持NLOS，提供多媒体通信服务，用户无需线缆即可与基站建立宽带连接。总体而言，WiMAX目前还处在应用的开始阶段，大量的应用和市场都还需要进一步挖掘。WiMAX的开发还要一段路要走，其未来发展只能分阶段进行。首先是固定接入户外型产品，使人们能够通过安装在户外（如屋顶）的固定天线装置收发数据信号，并借助双模转换机制，利用Wi-Fi形成对室内的信号覆盖；到第二阶段，户外的天线装置将被小巧的室内设备取代，使用WiMAX通信将像使用Modem上网一样方便；到第三阶段，随着2005年中802.16e标准的通过，WiMAX将可用于移动式接收，负责WiMax通信功能的全部装置将被压缩到一个芯片大小，人们将可以利用笔记本电脑，像现在的Wi-Fi应用一样感受WiMax技术的魅力。4. 对比分析无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明，这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围，不同的适用区域，不同的技术特点，不同的接入速率，如表1所示。表1WLAN无线网桥与几种宽带无线通信技术的比较技术类型工作频段(GHz)最高传输速率(Mbit/s)通信距离(Km)发射功率(dBM)成本WLAN网桥微波 5.725-5.850 74.750 (尚无商用产品)较高WiMAX211 738 40 16路E1 120 2 2028 低高从技术本身看，WiMax和WLAN、UWB等都可实现互补效应：3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WiMax可解决无线城域网的覆盖和高速移动接入，WLAN可解决中短距离的较高速数据接入。但从市场和应用范围看，微波传输技术成熟稳定但带宽利用率低，成本偏高且不适用于数据通信领域（电路域传输解决方案，带宽利用率较低且无法和数通产品统一管理）；WiMAX技术正如两年前的WLAN技术，前景非常好但目前尚未有可以成熟商用的产品且相关产业链尚未形成。而WLAN无线网桥技术采用全IP内核，带宽利用率高，应用模式灵活，抗干扰能力强，技术相对成熟，便于运维且综合成本较低，正是现阶段无线宽带传输的最佳技术实现方式。三、UWB技术UWB(Ultra Wide Band，超宽带无线技术)作为一种新的无线通信技术，正如其名称一样，是一种使用1GHz以上带宽的最先进的无线通信技术，被认为是未来五年电信热门技术之一。但是UWB不是一个全新的技术，它实际上是整合了业界已经成熟的技术如无线USB、无线1394等连接技术。1. UWB与传统技术的区别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2 三个概念区别信号带宽/中心频率窄带1%宽带%125%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) 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。2. 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。(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. 20ns1. 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几十。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1030dB 的多径环境，对超宽带无线电信号的衰落最多不到5dB。(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。3. UWB与其它短距离无线技术的比较从UWB的技术参数来看，UWB的传输距离只有10M左右，因此我们用常见的短距离无线技术与其作一对比，从中更能显示出UWB的杰出的优点。常见的短距离无线技术有IEEE802.11a、蓝牙、HomeRF等。(1) IEEE802.11a与UWB IEEE802.11a是由IEEE制定的无线局域网标准之一，物理层速率在54Mbps，传输层速率在25Mbps，它的通信距离可能达到100M，而UWB的通信距离在10M左右。在短距离的范围(如10M以内)，IEEE802.11a的通信速率与UWB相比却相差太大，UWB可以达到上千兆，是IEEE802.11a的几十倍；超过这个距离范围(即大于10M)，由于UWB发射功率受限，UWB就性能就差很多(目前从演示的产品来看，UWB的有效距离已扩展到20M左右)。因此从总体来看，10M以内，802.11a无法与UWB相比；但是在10M以外，UWB无法与802.11a相比。另外与UWB相比，802.11a的功耗相当大。 (2) 蓝牙(Bluetooth)与UWB 蓝牙技术是爱立信、IBM等5家公司在1998年联合推出的一项无线网络技术。随后成立的蓝牙技术特殊兴趣组织(SIG)来负责该技术的开发和技术协议的制定，如今全世界已有1800多家公司加盟该组织。蓝牙的传输距离为10cm10m。它采用2.4GHz ISM频段和调频、跳频技术，速率为1Mbps。从技术参数上来看，UWB的优越性是比较明显的，有效距离差不多，功耗也差不多，但UWB的速度却快得多，是蓝牙速度的几百倍。从目前的情况来看，蓝牙唯一比UWB优越的地方就是蓝牙的技术已经比较成熟，但是随着UWB的发展，这种优势就不会再是优势，因此有人在UWB刚出现时，把UWB看成是蓝芽的杀手，不是没有道理的。(3) HomeRF与UWB HomeRF 是专门针对家庭住宅环境而开发出来的无线网络技术，借用了802. 11 规范中支持TCP/ IP传输的协议；而其语音传输性能则来自DECT(无绳电话) 标准。HomeRF 定义的工作频段为2. 4GHz ，这是不需许可证的公用无线频段。HomeRF 使用了跳频空中接口，每秒跳频50 次，即每秒钟信道改换50 次。收发信机最大功率为100mW ，有效范围约50m，其速率为 1Mbps至2Mbps。写UWB相比，各有优势：HomeRF的传输距离远，但速率太低；UWB传输距离只有HomeRF的五分之一，但速度却是HomeRF的几百倍甚至上千倍。总而言之，这些流行的短距离无线通信标准各有千秋，这些技术之间存在着相互竞争， 但在某些实际应用领域内它们又相互补充，各有各的应用领域。下面通过图表的形式把四者的区别罗列如下： UWB蓝牙802.11aHomeRF速率（bps）最高达1G1M54M12M距离（米）10101010050功率1毫瓦以下1100毫瓦1瓦以上1瓦以下应用范围探距离多媒体家庭或办公室电脑和Internet网关电脑、电话及移动设备4. UWB应用概述 UWB 技术多年来一直是美国军方使用的作战技术之一，但由于UWB 具有巨大的数据传输速率优势， 同时受发射功率的限制， 在短距离范围内提供高速无线数据传输将是UWB 的重要应用领域，如当前WLAN 和WPAN 的各种应用。此外，通过降低数据率提高应用范围，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、安全性高、系统复杂度低，能提供数厘米的定位精度等优点；UWB 也适用于短距离数字化的音视频无线链接、短距离宽带高速无线接入等相关民用领域。总的说来，UWB的用途很多，主要分为军用和民用两个方面。在军用方面主要用于如下领域如UWB 雷达、UWB L PI/D 无线内通系统(预警机、舰船等) 、战术手持和网络的PL I/D 电台、警戒雷达、UAV/U GV 数据链、探测地雷、检测地下埋藏的军事目标或以叶簇伪装的物体；在民用方面，自从2002年2月14日FCC批准将UWB用于民用产品以来，UWB的民用主要包括以下3个方面：地质勘探及可穿透障碍物的传感器(imaging system)；汽车防冲撞传感器等(vehicle radar system)；家电设备及便携设备之间的无线数据通信( communication and measurementssystem)。5. UWB的发展前景 如前所述，UWB 系统在很低的功率谱密度的情况下，已经证实能够在户内提供超过480Mbps 的可靠数据传输。与当前流行的短距离无线通信技术相比，UWB 具有巨大的数据传输速率优势，最大可以提供高达1000Mbps 以上的传输速率。UWB技术在无线通讯方面的创新性、利益性已引起了全球业界的关注。与蓝牙、802111b、802115 等无线通信相比，UWB 可以提供更快、更远、更宽的传输速率，越来越多的研究者投入到UWB 领域，有的单纯开发UWB技术，有的开发UWB应有，有的兼而有之。相信UWB技术，不仅为低端用户所喜爱，且在一些高端技术领域，在军事需求和商业市场的推动下，UWB技术将会进一步发展和成熟起来。据联合商业情报公司在关于UWB的预测和潜在市场应用的报告指出，2007年全球配备UWB的电子设备和芯片的生产量将达到4510万套，当年的收益将达到13.9 亿美元。同先进国家相比较，我国在无线通信领域仍处于待开发状态，通过UWB技术的研究，可以充分发挥后发优势，研究将会更有方向性和针对性，因而有可能在该领域达到并超过世界先进水平，促进我国在UWB技术方面的全面发展，同时对我国在该研究领域拥有自主知识产权和相关产品，建立新的经济增长点，具有重大意义。四、下一代网络中大规模路由技术传统电话交换网在建立呼叫的时候，首先根据被叫的E.164号码确定下一个交换局的信令点编码，然后根据信令点编码经NO.7信令网进行呼叫路由，所有呼叫路由的实质是根据E.164号码确定信令点编码，再利用信令点编码进行呼叫路由。 与传统PSTN(Public Switch Telephone Network，公共交换电话网)网络不同，基于软交换的下一代网络的呼叫路由实质上是根据被叫用户的地址确定下一跳软交换或者是直接定位到被叫终端。而被叫用户的地址可以是E.164号码、URL(uniform Resource Locator，统一资源定位器)形式或IP地址。下一代网络中的控制层和业务紧密相关，需要和各种系统打交道，如路由器、应用服务器、数据库子系统等，这是真正体现网络智能的部分。下一代网络的控制层面所要解决的最重要的问题之一就是路由问题。那么，下一代网络的路由问题究竟是什么呢? 1) 用户定位和网络寻址问题； 2) 不同的NGN(Next Generation Network，下一代网络)网络之间存在路由互通的问题；3) NGN用户移动性问题。 1. 下一代网络路由解决方案 针对以上各种问题，业界对下一代网络的路由提出了多种解决方案。 1) 层次化软交换路由体系对于大型的NGN网络，借鉴了PSTN分层的思想，将软交换划分为不同层次以实现多级路由，但是其用户面的承载仍为端到端分组承载。 将NGN网络服务分成两种，域内服务和域间服务。其中域内服务是指在NGN的某个区域内的软交换服务，本区域内的软交换只需要了解本区域内的路由信息就可以了。对于非本区域的路由信息只需将呼叫请求转发到与本域内服务软交换相连的域间互连软交换就行了。而本区域内的服务软交换着重为域内用户提供丰富多样的业务。域间服务软交换有负责NGN不同域之间路由的功能。一旦出现域间互连的软交换路由数量过多的情况，应考虑将域间互连的软交换分成多级结构，但是所有级内服务的软交换还是平面结构。这种分层路由的静态路由方式沿用了PSTN网的多级路由体系。其优点是每个软交换的路由数据相对来说较简单，整个网络的组网结构非常清晰。 2) 定位服务器路由体系 对NGN的要求决定了网络中的任何一个交换设备都有能力直接定位对端的设备，而不需要逐跳转发呼叫信令，可以通过集中设置共享定位服务器来满足这样的要求。 当一定区域的软交换扩展到一定数量时，可用定位服务器为本区域中的软交换提供路由服务。本域内的软交换之间可以保持彼此的路由信息以确保快速建立呼叫。此时每个软交换只与其对应的那个定位服务器联系，由定位服务器来完成对目的软交换的定位。在这种情况下，软交换保存其控制范围内用户的完整路由信息和同一域内的软交换之间的路由信息。同时，还可以考虑在软交换或者是定位服务器中将一部分常用的地址建立本地映射库以加快呼叫连接的速度。定位服务器的数量根据网络容量的大小来设置。 由于定位服务器不是下一代网络的网络框架中定义的标准网络实体，而是在下一代网络中为了解决大型网络路由问题而提出的一个功能实体，所以定位服务器的功能和特性还没有得到业界一致的认可，不同的设备制造商有着不同的做法。 定位服务器的主要功能有通过协议来完成定位服务器之间的信息互换，通过协议接受路由查询申请。定位服务器支持E.164、IP地址、URL等路由信息，支持类似于PSTN的多层结构，可以划分不同的域和层次。各个级别的定位服务器均具有汇接和查询功能，提供安全性服务，可以根据用户的特别需求实现监控等特殊服务。 从路由信息的获得方式来看，定位服务器包括静态路由和动态路由两种。静态路由是指定位服务器之间以及软交换服务器和定位服务器之间路由信息的静态配置。由于软交换服务器与定位服务器一般都是有静态IP地址的，因此可以在定位服务器和软交换服务器中保存用户号码和IP地址的对应关系。为了克服静态路由灵活性差等缺点，不同的厂商采用TRIP(Telephony Routing Over IP，IP电话路由协议)、LDAP(Lightweight Directory Access Protocol，轻量级目录访问协议)、DIAMERER、RAS(Registration Admission Status，注册容许状态)、H.323 Annex G等协议来实现定位服务器与定位服务器之间以及定位服务器与软交换服务器之间的动态路由。也正是因为各厂家采用不同的协议实现动态路由，所以才存在互通的问题。 3) 基于DNS(Domain Name System，域名系统)的动态路由体系 在NGN系统中，E.164号码、URI(Uniform Resource Identifier，统一资源标识符)地址和IP地址终端用户同时存在。用户具有多种地址方式，如SIP(Session Initiation Protocol，会话初始协议)终端在与POTS用户通信时需要有一个E.164号码，SIP终端之间通信时可直接使用URI地址。当NGN网络中URI地址逐渐广泛使用时，NGN网络的动态路由可以采用成熟DNS体系来实现。NGN网络在使用DNS动态路由时，除目前IP网上广泛使用的传统域名翻译DNS之外，还将引入一种新型的DNS，这种新型的DNS采用ENUM(Telephone(E.164)Number Mapping，电话号码映射)协议完成E.164号码与URI地址之间的映射，称为ENUM DNS。 ENUM DNS系统采用分级树状结构，与目前域名解析DNS系统完全相同。当NGN网络发展到一定规模的时候，就要像Internet DNS系统一样，需要考虑运营商及国际互联，此时必须对ENUM DNS进行全球统一规划。 第一种层次化软交换路由的方式的优点非常明显，其实现技术比较成熟，网络层次明晰，结构简单，易于维护与扩展，同时软交换可对外部网络提供网关功能，从而没有过多的互联点，这就保证了网络的内部结构和信息的安全。但是这种路由体系的缺点也非常明显：信令需要逐跳转发，中间经过的每一个软交换都需要对呼叫信令进行处理，从而有了较大的呼叫时延。 而第二种和第三种解决方案中涉及到两种新兴的路由技术，以下简要介绍这两种技术。 2. ENUM技术介绍 ENUM技术是当今计算机网络资源寻址定位方式的热点，它是伴随网络融合、网络通信技术和需求的发展而产生的。 ENUM是IETF的电话号码映射工作组(Telephone Number Mapping working group)定义的一个协议？E.164号码和域名系统(E.164 Number and DNS)。它定义了将E.164号码转换为域名形式放在DNS服务器的数据库中的方法，换句话说，ENUM定义了一种基于DNS的架构和协议，将每个由E.164号码转化而成的域名可以对应一系列的统一资源标识，从而使国际统一的E.164电话号码成为可以在互联网中使用的网络地址资源。ENUM可以利用电话号码来查找注册人(Registrant)的电子邮件、IP电话号码、统一消息、IP传真或个人网页等多种信息，实现各种网络应用并完成访问限制，查询重定向等等一系列功能。E.164号码是传统电信网络中使用的重要资源，DNS系统是互联网的重要基础，ENUM将两者结合起来，有利于传统电信服务向基于IP包交换的方向发展，ENUM是对促进两网最终融合具有重要意义的技术。 ENUM基于DNS系统，主要是借鉴了DNS的基本思想，ENUM DNS采用树形结构以及分级授权的机制，它分步地完成E.164号码到URI到IP地址的路由，有效地实现了E.164号码、域名和数据的分布，并提高了查询和管理的效率。在ENUM中还借用了一个非常重要的DNS中的概念？NAPTR，NAPTR是一个新的DNS RR(DNS Resource Record)类型，它实际上是一个基于重写规则的正规表达式。它完成一个特定字符串到新域名标识或者URI的解析翻译。它允许DNS完成更为广泛的查询服务，比如完成E.164到URI的映射与解析，所以ENUM成了PSTN和IP网络服务相互转换的桥梁。ENUM技术的核心包含三个方面：E.164号码预处理、ENUM解析和DNS配置。五、IP组播技术随着宽带的发展，多媒体的相关服务需求的日益增长刺激了IP组播技术的普及和发展，成为新一代网络的不可缺少的关键技术。1、IP地址类型RFC2373中定义了三种IPv6地址类型，广播不再有效：单播：一个单接口的标识符。送往一个单播地址的包将被传送至该地址标识的接口上。泛播：一组接口(一般属于不同节点)的标识符。送往一个泛播地址的包将被传送至该地址标识的接口之一(根据选路协议对于距离的计算方法选择“最近”的一个)。组播：一组接口(一般属于不同节点)的标识符。送往一个组播地址的包将被传送至有该地址标识的所有接口上。2、组播可以解决广播存在的问题 广播地址从一开始就为IPv4网络带来了问题。广播被用来携带去向多个节点的信息或被那些不知信息来自何方的节点用来发出请求。但是，广播可能将为网络性能设置障碍。同一网络链路上的大量广播意味着该链路上的所有每个节点都必须处理所有广播，其中绝大部分节点最终都将忽略该广播，因为该信息与自己无关。把广播在子网之间进行转发将导致更多的问题，因为路由器上将充斥着这种业务流。IPv6对此的解决办法是使用一个“所有节点”组播地址来替代那些必须使用广播的情况，同时，对那些原来使用了广播地址的场合，则使用一些更加有限的组播地址。通过这种方法，对于原来由广播携带的业务流感兴趣的节点可以加入一个组播地址，而其他对该信息不感兴趣的节点则可以忽略发往该地址的包。广播从来不能解决信息穿越Internet的问题，如选路信息，而组播则提供了一个更加可行的方法。3、组播像广播地址一样，组播地址在类似老式的以太网的本地网中特别有用，在这种网中，所有节点都能检测出线路上传输的所有数据。每次传输开始时，每个节点检查其目的地址，如果与本节点接口地址一致，节点就拾取该传输的其余部分。这使节点拾取广播和组播传输相对比较简单。如果是广播，节点只要侦听，无须做任何决定，因此简单。对组播来说，稍复杂一些，节点要预订一个组播地址，当检测出目的地址为组播地址时，必须确定是否是节点预定的那个组播地址。IP组播就更为复杂。一个重要的原因是IP并不是不加鉴别就将业务流放在I n t e r n e t上转发至所有节点，这是IP成功之处。如果要这样做的话，它将迫使大多数甚至所有连接的网络屈服。这就是为什么路由器不应该转发广播包的原因。不过，对组播而言，只要路由器以其他节点的名义预订组播地址，就能有选择地转发它。当节点预订组播地址时，它声明要成为组播的一个成员。于是任何本地路由器将以该节点的名义预订组播地址。同一网络上的其他节点要发送信息到该组播地址时， IP组播包将被封装到链路层组播数据传输单元中。在以太网上，封装的单元指向以太网组播地址；在其他用点对点电路传输的网络上(如AT M )，通过其他某些机制将包发送给订户，通常通过某类服务器将包发送给每个订户。从本地网以外来的组播，用同样方法处理，只是传递给路由器，由路由器把包转发给预订节点。1) 组播地址格式IPv6组播地址的格式不同于IPv6单播地址，采用图1所示的非常严格的格式。组播地址只能用作目的地址，没有数据报把组播地址用作源地址。地址格式中的第1个字节为全“1”，标识其为组播地址。组播地址占了IPv6地址空间的整整1/256。组播地址格式中除第1字节外的其余部分，包括如下三个字段：标志字段：由4个单个位标志组成。目前只指定了第4位，该位用来表示该地址是由Internet编号机构指定的熟知的组播地址，还是特定场合使用的临时组播地址。如果该标志位为“0”，表示该地址为熟知地址；如果该位为“1”，表示该地址为临时地址。其他3个标志位保留将来用。范围字段：长4位，用来表示组播的范围。即，组播组是只包括同一本地网、同一站点、同一机构中的节点，还是包括IPv6全球地址空间中任何位置的节点。该4位的可能值为015，见图1。图1 RFC2373中指定的IPV6组播地址格式组标识符字段：长112位，用于标识组播组。根据组播地址是临时的还是熟知的以及地址的范围，同一个组播标识符可以表示不同的组。永久组播地址用指定的赋予特殊含义的组标识符，组中的成员既依赖于组标识符，又依赖于范围。 图2 RFC2373中指定的IPV6组播范围值所有IPv6组播地址以FF开始，表示地址的第1个8位为全“1”。目前，因为标志的其余位未定义，所以地址的第3个十六进制数字若为“0”，则表示熟知地址；若为“1”，则表示临时地址。第4个十六进制数字表示范围，可以是未分配的值或保留的值，见图2。2) 组播组IPv4已具备使用组播的应用，由于这种应用将同样的数据发送到多个节点，例如，电视会议或财经新闻及股票行情的发布，因而需要高带宽。用分配的组播地址和组播范围进行组合，可以表现出多种含义，并用在其他应用上。考虑组播组标识符为“所有DHCP服务器”时可能发生的情况。用组标识符1：3来代表这个组。用2表示链路本地范围(本地