盤(pán)點(diǎn)無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)技術(shù)
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[文章導讀]
實(shí)現無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)的主要技術(shù)有： IEEE802.11、HiperLAN2 、藍牙、Home RF、IrDA以及超寬帶等六種，本文對這幾種無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了詳細的比較。
[正文]
摘要：實(shí)現無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)(WPAN)的主要技術(shù)有： IEEE802.11、HiperLAN2 、藍牙(Bluetooth)、Home RF、IrDA以及超寬帶(UWB)等六種，本文對這幾種無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了詳細的比較。
六種技術(shù)的比較
無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)是當前發(fā)展最迅速的領(lǐng)域之一，相應的新技術(shù)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(shù)的主要技術(shù)指標見(jiàn)表1，其中IEEE802.11技術(shù)以IEEE802.11g為例。
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技術(shù)指標 |
IEEE802.11g |
HiperLAN2 |
藍牙 （1.0標準） |
HomeRF |
IrDA |
UWB |
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工作頻段 |
2.4GHz |
5GHz |
2.402GHz～2.48GHz |
2.4GHz |
紅外線(xiàn) |
3.1GHz～10.6GHz |
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傳輸速率 |
54Mbps |
54Mb/s |
1Mbps |
6~1Mbps |
16Mbps |
≧480Mbps |
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通信距離 |
10m～100m |
30～150m |
10m左右 |
50m內 |
定向1m |
≦10m |
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應用范圍 |
WLAN |
WLAN |
家庭和辦公設備短距離互聯(lián) |
無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò )互聯(lián) |
近距離2臺（非多臺）設備之間互聯(lián) |
近距離多媒體 |
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終端類(lèi)型 |
筆記本電腦、PC、掌上電腦、Internet接入網(wǎng)關(guān) |
筆記本電腦、PC、掌上電腦、Internet接入網(wǎng)關(guān) |
筆記本電腦、無(wú)繩電話(huà)、手機、小型無(wú)線(xiàn)數字設備 |
PC、無(wú)繩電話(huà)、寬帶電纜或DSL調制解調器 |
電腦、打印機PDA、手機、筆記本電腦 |
無(wú)線(xiàn)數字電視、DVD等娛樂(lè )設備、Internet高速接入網(wǎng)關(guān) |
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價(jià)格 |
較高 |
較高 |
較低 |
較低 |
較低 |
較低 |
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主要支持公司 |
Cisco、Lucent等 |
ACX公司Amphion公司 |
Nokia、Motorola、Ericsson等 |
Proxim、西門(mén)子、摩托羅拉、康柏電腦 |
摩托羅拉、三星等 |
TI、Intel、Motorola等 |
1.六種技術(shù)的共同點(diǎn)
無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)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(shù)都具有以下優(yōu)勢：
(1)支持移動(dòng)聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)可以象使用移動(dòng)電話(huà)那樣靈活的移動(dòng)計算設備的位置，保持持續的網(wǎng)絡(luò )連接。
(2)不需要使用物理線(xiàn)路，安裝非常簡(jiǎn)便。因為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )所使用的高頻率無(wú)線(xiàn)電波可以穿透墻壁或玻璃窗，所以網(wǎng)絡(luò )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(hù)隱私。
(4)改動(dòng)網(wǎng)絡(luò )結構或布局時(shí)，不需要對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行重新設置。
2.六種技術(shù)的不同點(diǎn)
IEEE802.11只規定了開(kāi)放式系統互聯(lián)參考模型(OSI/RM)的物理層和MAC層，其MAC層利用載波監聽(tīng)多重訪(fǎng)問(wèn)/沖突避免(CSMA/CA：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)協(xié)議，而在物理層，802.11定義了三種不同的物理介質(zhì)：紅外線(xiàn)、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(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據通信，數據設備先要安裝有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡。IEEE802.11標準使用的是TCP/IP協(xié)議，它適用于功率更大的網(wǎng)絡(luò )，有效工作距離比藍牙技術(shù)、HomeRF、IrDA以及超寬帶(UWB)要長(cháng)得多。
HiperLAN2與其他幾種技術(shù)最大不同首先是突破了當前無(wú)線(xiàn)LAN在頻譜利用方面的限制。IEEE802.11(IEEE802.11a除外)、藍牙(Bluetooth)、Home RF技術(shù)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(jīng)營(yíng)許可證管理機構在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(lèi)似的頻譜分配。這些寬頻段與更寬松的管理規則相結合，可使大量的用戶(hù)實(shí)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(shí)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(huà)音一類(lèi)的實(shí)時(shí)應用提供了新的途徑。第三是其傳輸結構能夠對多種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )基礎結構(包括以太網(wǎng)、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(gè)自動(dòng)頻率管理功能，這是對無(wú)線(xiàn)LAN管理的新突破。它使得HiperLAN2推廣應用時(shí)，頻率管理變得簡(jiǎn)單易行。 在上述技術(shù)的基礎上，HiperLAN2將其高吞吐率與QoS相結合，將開(kāi)辟諸如視頻信號分配到家庭等多種全新的應用業(yè)務(wù)，這些都是IEEE802.11無(wú)法相比的。
藍牙對于IEEE802.11來(lái)說(shuō)，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(dòng)性，比如，IEEE802.11限制在辦公室和校園內，藍牙能把一個(gè)設備連接到LAN和WAN，甚至支持全球漫游。藍牙技術(shù)適用于一種松散型的網(wǎng)絡(luò )，可以讓設備為一個(gè)單獨的數據事物建立一個(gè)連接。但是，這同樣也是它的一個(gè)缺點(diǎn)，因為數據安全性很難保障。藍牙技術(shù)中的跳頻更快，在接收或發(fā)送一個(gè)分組數據后，即跳至另一頻點(diǎn)，因而更加穩定，同時(shí)它還具有低功耗、低成本和靈活安全等特點(diǎn)。另外，藍牙所采用的前向糾錯技術(shù)更是限制了較長(cháng)距離鏈路的無(wú)序噪聲影響，而經(jīng)優(yōu)化的編碼方式可使藍牙技術(shù)應用于各種惡劣的無(wú)線(xiàn)環(huán)境。藍牙協(xié)議是一個(gè)完整的綜合協(xié)議，其應用模式主要是將協(xié)議固化在芯片中，并內置于筆記本電腦及其他需要連線(xiàn)的智能化設備中，當然也可以把無(wú)線(xiàn)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(shù)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(shù)對各個(gè)商業(yè)操作系統中的嵌入式支持正在發(fā)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(zhuān)門(mén)為家庭用戶(hù)設計的，它利用跳頻擴譜方式，通過(guò)家庭中的一臺主機在移動(dòng)數據和語(yǔ)音設備之間實(shí)現通信，既可以通過(guò)時(shí)分復用支持語(yǔ)音通信，又能通過(guò)載波監聽(tīng)多重訪(fǎng)問(wèn)/沖突避免協(xié)議提供數據通信服務(wù)。同時(shí)，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(wǎng)絡(luò )前，必須為各網(wǎng)絡(luò )成員事先確定一個(gè)唯一識別代碼。也就是說(shuō)，它比藍牙技術(shù)更安全。HomeRF與藍牙技術(shù)的主要區別在于，HomeRF的SWAP協(xié)議是側重于PC及其外設的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，主要針對低成本的家庭話(huà)音與數據無(wú)線(xiàn)連接，速率和藍牙產(chǎn)品一樣。它的主要用途是在諸如PC、無(wú)繩電話(huà)、寬帶電纜或DSL調制解調器等設備之間提供數據、語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò )。而藍牙技術(shù)是一種在不同設備間實(shí)現無(wú)線(xiàn)連接的技術(shù)，它可實(shí)現多種移動(dòng)設備之間的短距離無(wú)線(xiàn)連接以及利用網(wǎng)橋設備將各種具有Internet功能的有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)接入Internet。此外，各種無(wú)線(xiàn)技術(shù)產(chǎn)品必須能協(xié)同工作，這是實(shí)際應用的需要。HomeRF技術(shù)產(chǎn)品與藍牙技術(shù)產(chǎn)品工作頻譜相同，但卻不會(huì )相互干擾。實(shí)際應用中，在某種環(huán)境或情況下，這兩種技術(shù)可能相互交疊。例如，如果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(jìn)行同步尋址。所以，藍牙產(chǎn)品和HomeRF產(chǎn)品之間要能協(xié)同工作。而且，在同一設備中應該可以同時(shí)實(shí)現HomeRF和藍牙技術(shù)功能。
IrDA是一種利用紅外線(xiàn)進(jìn)行通信的點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)。相對于其它技術(shù)，使用IrDA技術(shù)的無(wú)線(xiàn)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(chēng)要達到與有線(xiàn)連接相同性能的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，這應該接近了一定條件下無(wú)線(xiàn)連接可以實(shí)現的終端目標。類(lèi)似的能夠體現這種終極性的例子是高清晰度電視，它的目標是讓電視再現的圖像與肉眼直觀(guān)實(shí)物的效果相同，這也是一個(gè)終極目標。這種終極性意味著(zhù)它是真正的、一步至位的技術(shù)，將長(cháng)久地使用下去而無(wú)需不斷地升級。從表1可以看到UWB技術(shù)的優(yōu)勢較為明顯，主要的不足是發(fā)射功率過(guò)小限制了其傳輸的距離。也就是說(shuō)，對于10米以?xún)鹊木嚯x，UWB可以發(fā)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(wú)線(xiàn)PAN的性能將強于UWB。UWB和IEEE802.11以及HomeRF不會(huì )進(jìn)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，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(fā)展。事實(shí)上，把UWB看作藍牙技術(shù)的替代者可能更為適合，盡管藍牙技術(shù)有廉價(jià)和能耗低的優(yōu)點(diǎn)，但其速度卻遠不及UWB技術(shù)，只能達到500kbit/s～1Mbit/s，另外藍牙技術(shù)的協(xié)議也較為復雜。
總的來(lái)講，IEEE802.11比較適于辦公室中的企業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，HiperLAN2適于高速率、多業(yè)務(wù)、多種網(wǎng)絡(luò )結構的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，HomeRF可應用于家庭中的移動(dòng)數據和語(yǔ)音設備與主機之間的通信，而藍牙技術(shù)則可以應用于任何可以用無(wú)線(xiàn)方式替代線(xiàn)纜的場(chǎng)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(shù)還處于并存狀態(tài)，但是有可能引起干擾等問(wèn)題，從長(cháng)遠看，隨著(zhù)產(chǎn)品與市場(chǎng)的不斷發(fā)展，它們將最終走向融合。
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