无线通信技术

无线通信技术1 蓝牙技术爱立信在1994年开始研究一种能使手机与其附件(如耳机)之间互相通信的无线模块，4年后,爱立信、诺基亚、IBM等公司共同推出了蓝牙技术，主要用于通信和信息设备的无线连接。蓝牙工作频率为2.4 GHz，有效范围大约在10 m半径内。在此范围内，采用蓝牙技术的多台设备，如手机、微机、激光打印机等能够无线互联，以约1 Mb/s的速率相互传递数据，并能方便地接入互联网。随着蓝牙芯片价格和耗电量的不断降低，蓝牙已成为许多高端PDA和手机的必备功能。作为一种电缆替代技术，蓝牙具有低成本高速率的特点，他可把内嵌有蓝牙芯片的计算机、手机和多种便携通信终端互联起来，为其提供语音和数字接入服务，实现信息的自动交换和处理，并且蓝牙的使用和维护成本据称要低于其他任何一种无线技术。目前蓝牙技术开发重点是多点连接，即一台设备同时与多台(最多7台)其他设备互联。今后，市场上不同厂商的蓝牙产品将能够相互联通。蓝牙技术的应用主要有以下3类:(1)语音/数据接入 是指将一台计算机通过安全的无线链路连接到通信设备上，完成与广域网的联接。(2)外围设备互连 是指将各种设备通过蓝牙链路连接到主机上。(3)个人局域网(PAN) 主要用于个人网络与信息的共享与交换。蓝牙产品涉及PC、笔记本电脑、移动电话等信息设备和A/V设备、汽车电子、家用电器和工业设备领域。蓝牙的支持者们预言说，一旦支持蓝牙的芯片变得非常便宜，蓝牙将置身于几乎所有产品之中，从微波炉一直到衣服上的纽扣。蓝牙在个人局域网中获得了很大的成功，应用包括无绳电话，PDA与计算机的互联，笔记本电脑与手机的互联，以及无线RS232，RS485接口等。采用蓝牙技术的设备使用方便，可自由移动。与无线局域网相比，蓝牙无线系统更小、更轻薄，成本及功耗更低，信号的抗干扰能力强。2 802.11(Wi-Fi)Wi-Fi (Wireless Fidelity，无线高保真)也是一种无线通信协议，正式名称是IEEE802.11b，与蓝牙一样，同属于短距离无线通信技术。Wi-Fi速率最高可达11 Mb/s。虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些，但在电波的覆盖范围方面却略胜一筹，可达100 m左右，不用说家庭、办公室，就是小一点的整栋大楼也可使用。Wi-Fi的特征：（1）安装便捷无线局域网免去了大量的布线工作，只需要安装一个或多个无线访问点(AP)，就可以覆盖整个建筑内的局域网络，而且便于管理和维护。（2）易扩展性无线局域网有多种配置方式，每个AP可以支持100多个用户的接入，只需要在现有的无线局域网基础之上增加AP，就可以把几个用户的小型网络扩展成为几百、几千个用户的大型网络。（3）可靠性通过使用和以太网相类似的连接协议和数据包确认，来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。（4）高移动性在无线局域网信号覆盖范围内，各个节点可以不受地理位置的限制进行任意移动。通常来说，AP支持的范围在室外是300米，在办公环境中达到10-100米。在无线信号覆盖的范围内，都可以接入网络，而且可以在不同运营商和不同国家的网络间进行漫游。3 WIMAXWiMAX全称为Worldwide Interoperability for Microwave Access，中文译为“微波存取全球互通”，是一项新兴的无线通信技术，能提供面向互联网的高速连接。无论在传输距离、数据传输速度、建网成本方面都是一种业界认可的理想的宽带无线接入解决方案。该技术是基于 IEEE802.16标准的城域无线宽带接入技术，该标准可以应用于2-11GHz非视距(NLOS)传输和10-66GHz视距(LOS)传输，具有代表性的标准包括802.16a/d固定无线接入和802.16e移动无线接入标准。按照目前的技术发展情况，802.16a/d主要定位于企业用户，提供长距离传输的手段，而 IEEE802.16e的用户群则定位于个人用户，支持用户在移动状态下宽带接入网络，为了支持移动特性，在 IEEE802.16d的基础上加入了切换、QoS、安全等新的特性。WIMAX的优势主要体现在这一技术集成了WIFi无线接入技术的移动性与灵活性以及xDSL等基于线缆的传统宽带接入技术的高带宽特性，其技术优势可以概括如下:1.传输距离远、接入速度高WIMAX采用OFDM技术，能有效对抗多径干扰；同时采用自适应编码调制技术可以实现覆盖范围和传输速率的折衷；此外，还利用自适应功率控制，可以根据信道状况动态调整发射功率。从而使得WIMAX具有更大的覆盖范围以及和更高的接入速率。例如，当信道条件较好时，可以将调制方式调整为64QAM，同时采用编码效率更高的信道编码，提高传输速率，WIMAX最高传输数率可以达到75Mbit/s；反之，当信道传输条件恶劣，基站无法基于64QAM建立连接时，可以切换为16QAM或QPSK调制，同时采用编码效率更低的信道编码，这样可以提高传输的可靠性、增大覆盖范围。传送距离最高31英里(50km)。2.无“最后一公里”瓶颈限制、系统容量大作为一种宽带无线接入技术，WIMAX接入灵活、系统容量大。服务提供商无需考虑布线、传输等问题，只需要在相应的场所架设WIMAX基站。WIMAX不仅支持固定无线终端也支持便携式和移动终端，能适应城区、郊区以及农村等各种地形环境。一个WIMAX基站可以同时为众多具有的客户提供服务，为每个客户提供独立带宽请求支持。3.提供广泛的多媒体通信服务WIMAX可以提供面向连接的、具有完善QoS保障的电信级服务，满足用户的各种应用需要。按照优先级由高到低依次提供：（1）主动授予服务(UGS)：提供固定带宽的实时服务，例如E1、T1以及VoIP等；（2）实时轮询服务(rtPS)：rtPS为可变带宽的实时服务，例如MPEG视频流；（3）非实时轮询服务(nrPtS)：速率可变的非实时服务，例如大的文件传输；（4）尽力投递服务(BE)：根据网络状况提供最大可能的服务，例如Emali。4.提供安全保证WIMAX系统安全性较好。WIMAX空中接口专门在MAC层上增加了私密子层，不仅可以避免非法用户接入，保证合法用户顺利接入，而且提供加密功能，充分保护用户隐私，例如提供EAP-SMI认证。5.互操作性好运营商在网络建设时能够从多个设备制造商处购买WIMAXCertfiide设备，而不必担心兼蓉性的问题。6.应用范围广WIMAX可以应用于广域接入、企业宽带接入、家庭“最后一公里”接入、热点覆盖、移动宽带接入以及数据回传(Bac比ua)l等所有宽带接入市场。值得提出的是，在有线基础设施薄弱的地区，尤其是广大农村和山区，WIMAX更加灵活、成本低，是首选的宽带接入技术。4 UWB超宽带技术UWB超宽带技术(Ultra-Wideband)是一种新兴的无线技术，在无线音视频和数据传输及家用设备领域内得到迅速发展。与传统无线通信技术不同的是，UWB技术不使用载波，而是以占空比很低(几十分之一)的超短电磁能量窄脉冲作为信息载体的无载波通信技术。其特点是在非常宽的带宽内发送噪音以下功率的低功率信号，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、系统复杂度低、能提供厘米级定位精度等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。UWB系统采用窄脉冲信号来实现通信，相对于扩频通信等传统连续载波调制传输方式而言是一种全新的传输与处理方式，有如下特点（1）UWB信号占有频带宽、传输速率高：目前FCC开放的频段是3.1-10.6 GHz，故UWB系统发射的功率谱密度可以非常低且较为平坦，具有很强的抗窄带干扰能力；极宽的频带加上室内多径影响的消除，可以实现较高数据传输速率，最大数据传输速度可达到每秒几千兆比特。（2）很强的室内多径分辨能力：试验数据表明室内通信信道中多径时延常为纳秒级，窄带无线通信系统无法对如此小的时延进行分辨，室内UWB通信系统采用时间宽度为纳秒级的时间离散窄脉冲进行传输，经多径反射的延时信号与直达信号在时间上是可以分离的，具有强抗多径衰落能力。（3）硬件易实现：UWB通信系统无需中频处理，采用几乎全数字硬件结构，使得UWB通信系统可以做到低功耗、低成本、易维护，而且容易向COMS芯片集成。（4）抗干扰能力强