《電子技術(shù)應(yīng)用》
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寬帶泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及UWB技術(shù)特性
摘要: 寬帶泛在網(wǎng)絡(luò)從提出到實(shí)際發(fā)展,已經(jīng)越來(lái)越被業(yè)界所重視,。其中,,UWB技術(shù)是現(xiàn)今正被廣泛研究和推向應(yīng)用的一種新興無(wú)線(xiàn)技術(shù),為包括寬帶泛在/普適通信在內(nèi)的各類(lèi)無(wú)線(xiàn)技術(shù)新發(fā)展與新應(yīng)用開(kāi)辟了大量新機(jī)遇,。
Abstract:
Key words :

寬帶泛在網(wǎng)絡(luò)從提出到實(shí)際發(fā)展,,已經(jīng)越來(lái)越被業(yè)界所重視。其中,UWB技術(shù)是現(xiàn)今正被廣泛研究和推向應(yīng)用的一種新興無(wú)線(xiàn)技術(shù),,為包括寬帶泛在/普適通信在內(nèi)的各類(lèi)無(wú)線(xiàn)技術(shù)新發(fā)展與新應(yīng)用開(kāi)辟了大量新機(jī)遇,。

寬帶泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展走勢(shì)

邁向NGN、NGBWM途徑中,,全球無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信發(fā)展呈八大走勢(shì),,即寬帶移動(dòng)化、移動(dòng)寬帶化,、傳輸IP化,、接入多樣化、網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)化,、系統(tǒng)互補(bǔ)綜合化,、應(yīng)用個(gè)性/個(gè)體泛在化及有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)與“三網(wǎng)”融合一體化。

從廣義角度觀察,,由聯(lián)合國(guó)下屬的ITU提出的NGN可望為一種向GII邁進(jìn)的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò),。NGN目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)不是下一代Internet網(wǎng),亦不是下一代PSTN電話(huà)網(wǎng)及下一代電信網(wǎng)與下一代有線(xiàn)電視網(wǎng)及廣播電視網(wǎng),,而是一代逐步由新的分組交換傳送及IP協(xié)議為基礎(chǔ)的有機(jī)融語(yǔ)音,、視像、數(shù)據(jù)于一體的面貌全新的網(wǎng)絡(luò),,它將真正使網(wǎng)絡(luò)設(shè)施不受時(shí)間,、空間和帶寬的限制,充分實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)個(gè)性化與個(gè)體化,。

軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)(SDR)及認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電(CR)等等一系列有效的軟硬件工程技術(shù)的誕生與改進(jìn),,將使各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)均可采用分層及全開(kāi)放模式,基于獨(dú)立的模塊化結(jié)構(gòu),,實(shí)施業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng),,使業(yè)務(wù)、呼叫控制,、承載完全分離,,實(shí)施有效與逐步完善的自適應(yīng)資源管理,從而以?xún)?yōu)良的性能價(jià)格比,、兼顧好前后向兼容的過(guò)渡方式,,平滑地向IP化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

我國(guó)目前在推進(jìn)的新一代寬帶無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信,,將緊密結(jié)合中國(guó)國(guó)情,,并積極自主創(chuàng)新,將寬帶移動(dòng)通信,、寬帶無(wú)線(xiàn)接入及RFID/NID/UWB等WPAN/WBAN技術(shù)有機(jī)集成融合于一體,,有效構(gòu)建有中國(guó)特色的個(gè)性化/個(gè)體化寬帶泛在/普適無(wú)縫連接的NGBWMC網(wǎng)絡(luò),。

日本與韓國(guó)由“e”目標(biāo)轉(zhuǎn)向“u”目標(biāo)、ITU及IEEE對(duì)泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重視,、我國(guó)“863”及新一代寬帶無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信目標(biāo)均實(shí)質(zhì)描準(zhǔn)“u”等等,,均為支持未來(lái)寬帶泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的明顯示例。2009年2月巴塞羅那舉行的移動(dòng)世界大會(huì)上亮相的全球?qū)拵o(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)軟硬件及終端與應(yīng)用最新進(jìn)展,,也都反映了寬帶泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的階段進(jìn)展與亮點(diǎn),。

UWB技術(shù)發(fā)展與市場(chǎng)前景

UWB技術(shù)是現(xiàn)今正被廣泛研究和推向應(yīng)用的一種新興無(wú)線(xiàn)技術(shù),由于其窄脈沖高浸透能力,、高數(shù)據(jù)速率(100Mbit/s—1.3Gbit/s),、低功耗、低費(fèi)用等特點(diǎn),,為包括寬帶泛在/普適通信在內(nèi)的各類(lèi)無(wú)線(xiàn)技術(shù)新發(fā)展與新應(yīng)用開(kāi)辟了大量新機(jī)遇,;同時(shí),,由于其占用極寬帶寬資源,,與其它系統(tǒng)共享頻譜,這給干擾,、協(xié)調(diào),、兼容等相關(guān)領(lǐng)域的研究又帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

UWB的定義與三大特征

UWB以FCC工作為基礎(chǔ),,定義為其傳輸頻帶超越其中心頻率25%以上或者其傳輸帶寬超越1.5GHz(后為擴(kuò)展其商業(yè)應(yīng)用,,將此要求放松為500GHz)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。美國(guó)FCC已于2002年2月14日批準(zhǔn)UWB技術(shù)商用,,運(yùn)行頻率必須高于3.1GHz或低于960MHz,,限制在GPS占用的1559~1601MHz頻帶運(yùn)作,以避免干擾GPS,,并正在探索制訂一個(gè)更靈活的UWB標(biāo)準(zhǔn),,以便共享帶寬,更好地利用緊缺的頻譜資源,。但不同國(guó)家與區(qū)域往往會(huì)根據(jù)其實(shí)際情況制定UWB的頻率使用范圍,。

UWB的優(yōu)越性在于它有三大技術(shù)特征,一是瞬間高速脈沖運(yùn)作,,大大降低了其耗電量,,傳輸期間亦僅為數(shù)十微瓦,為現(xiàn)有通常系統(tǒng)的1/100~1/10000,,并以很低功率譜密度運(yùn)作,,從而獲得很強(qiáng)的電磁兼容能力;二是此低能耗狀況可導(dǎo)致能以CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)面向Gbit/s量級(jí)高速傳送的RF電路裝備,,這是目前Ku/Ka/V/Q/W等高頻段系統(tǒng)所難以實(shí)現(xiàn)的,;三是不僅此高速脈沖技術(shù)可用于極高精度的人與物的定位應(yīng)用,,同時(shí)還能穿透墻壁等障礙可實(shí)現(xiàn)貫穿性視頻傳送及地質(zhì)勘探傳感等,具有巨大軍用,、商用潛能,。

UWB通過(guò)一種特殊的芯片,可以實(shí)現(xiàn)方園50英尺范圍內(nèi)穿墻數(shù)字視頻傳送,,這對(duì)方興未艾的寬帶無(wú)線(xiàn)接入是一個(gè)鼓舞人心的信號(hào),。FCC已確定了需規(guī)定其發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)的三類(lèi)具體商用對(duì)象:地質(zhì)勘探及可穿透障礙物的傳感,汽車(chē)防沖撞傳感及家電設(shè)備與便攜終端間的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信等,。因此,,不難理解許多國(guó)際大企業(yè)爭(zhēng)相加大UWB的研發(fā)力度。

這種抗干擾能力極強(qiáng)的高精度,、并具很強(qiáng)墻壁等障礙物穿透能力的寬帶視頻定位系統(tǒng)亦有很高的軍事應(yīng)用潛力,。索尼、西門(mén)子,、英特爾,、飛利浦、微軟,、三星及Diamler,、Chrysler等諸多公司均看中UWB的商用前景,擬運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行未來(lái)大量普及應(yīng)用的高速數(shù)字視頻多媒體信號(hào)傳送,,其傳輸速度能力將為目前有線(xiàn)電視的10倍以上,。當(dāng)然,從軍用角度,,一些公司也在利用UWB技術(shù)取得其運(yùn)作支持,。

無(wú)論商用或軍用,UWB的應(yīng)用前景是毫無(wú)疑問(wèn)的,。具體而言,,如UWB技術(shù)可用于穿墻成像、大地成像,、公路調(diào)度,、生命探測(cè)、信息通信,、車(chē)載雷達(dá),、醫(yī)療電子、物體探傷,、近距離高精度定位,、半導(dǎo)體集成電路布線(xiàn)及UWB測(cè)量等各種領(lǐng)域應(yīng)用。

就信息通信領(lǐng)域而言,,UWB可應(yīng)用于移動(dòng)通信,、計(jì)算機(jī)及其外設(shè),、消費(fèi)電子、信息安全等諸多方面,,如家用HDTV圖像傳送,、數(shù)字家庭寬帶無(wú)線(xiàn)連線(xiàn)、高速集成電路設(shè)計(jì)乃至取代模塊間連線(xiàn),、消費(fèi)電子中高速數(shù)據(jù)傳輸,、個(gè)人無(wú)線(xiàn)存儲(chǔ)、高清圖片及視頻顯示,、高分辨彩照打印,、汽車(chē)視頻與媒體中心、手機(jī)遙控個(gè)人設(shè)備寬帶互聯(lián)以及個(gè)體域?qū)用孢M(jìn)行投影在眼鏡上的屏幕,、戴在手腕上的鍵盤(pán)及穿戴在身上的計(jì)算機(jī)及手機(jī)等設(shè)備間的寬帶高速無(wú)線(xiàn)互聯(lián)等等,。UWB的高速下載速度快速且有效,如帶硬盤(pán)10Gbit的MP3播放器下載,,用藍(lán)牙需32小時(shí),,用802.11b需2小時(shí),而用高速UWB僅需3分鐘不到,。

關(guān)于UWB全球產(chǎn)品增長(zhǎng)預(yù)測(cè),,ETSI的一些早期數(shù)據(jù)為2005年1500萬(wàn)臺(tái)、2007年1.65億臺(tái),、2009年5.43億臺(tái);就硬件版權(quán)保護(hù)安全設(shè)備UWBDongle(常稱(chēng)UWB“加密狗”或“硬件鑰匙”)的發(fā)展,,一些機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)稱(chēng)2011年可達(dá)100萬(wàn)~200萬(wàn)件,,以后每年可能按1~2倍速率增長(zhǎng)!

 

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