分析:UWB技术具有广泛应用前景

2008-03-05 13:22:32来源: 人民邮电报

  编者按:当前,移动通信技术演进不断取得新的进展,对于新技术的应用研究也在不断丰富。作为下一代无线网络的关键技术之一,MIMO技术成为最热点的超宽带候选技术,给帧结构设计、资源分配、信道设计等技术带来了新的发展机遇。UMB作为一个系统技术,其提出和设计主要是为了满足市场的长足发展,大幅度地提升系统性能,保持相对于其它技术的竞争力。这些未来无线技术的应用前景值得关注。

  通常认为,短距离无线网络主要是指无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)。从网络覆盖半径区分,WLAN覆盖50~100m的范围,WPAN覆盖围绕个人空间10m左右的地理范围。根据对超宽带(UWB)的容量分析可知:UWB的容量优势主要体现在10m左右的覆盖区域。因此,UWB的应用主要定位于WPAN,结合多跳自组织网络(Adhoc)技术,网络拓扑可以灵活变化,覆盖范围可以不断延伸。

  目前,IEEE关于WPAN的技术标准可分为两个层次:高速WPAN标准IEEE802.15.1、IEEE802.15.3和低速WPAN标准IEEE802.15.4。其中,802.15.1采用蓝牙作为物理层传输技术,提供最高1Mb/s的传输速率和10m的传输距离,适用于中低速无线连接。802.15.3工作于2.4GHz免授权频段,采用网格编码调制技术,提供最高55Mb/s的传输速率,可支持高速视频流、大文件传输等应用。802.15.4采用ZigBee技术作为物理层传输技术,提供的最高传输速率为250kb/s,通过降低传输速率可将通信距离延伸至30m或更远。其优势在于价格和功耗,主要应用于遥控、传感器等低端产品。UWB技术凭借其自身的技术特点,在高、低速WPAN应用中都将成为有力的竞争者。

  在高速WPAN中的应用

  高速WPAN的主要目标是解决个人空间内各种办公设备及消费类电子产品之间的无线连接,以实现信息的快速交换、处理、存储等,其应用场合包括办公室、家庭。个人空间内的设备类型非常丰富,大体分为三大类:电脑及其外围设备家用音视频娱乐设备、便携式终端。这些设备大部分对通信速率和实时性要求很高,当前它们之间主要通过通用串行总线(USB)、1394总线等高速总线进行连接,通信速率高达几十兆比特每秒至几百兆比特每秒。采用UWB技术为这些设备提供高速无线连接将是比较理想的解决方案,配合上层协议灵活地改变网络拓扑,既可以实现点对点连接,也可以实现多个设备互联。下面给出几个应用实例

  ——家庭多媒体应用

  随着技术的不断进步,家用电器的范畴不断扩大,家用电器向数字化、智能化、网络化的方向发展,其中音视频娱乐设备最为普及。利用UWB技术为这些设备提供高速无线连接,无需使用电缆即可建立家庭多媒体网络。各种设备在小范围内组成自组织式的网络,相互传送多媒体数据,并可以通过安装在家中的宽带网关接入因特网,包括机顶盒、DVD和数码摄像机与数字电视的无线连接,数码照相机与电视机、打印机之间的连接等。

  ——计算机桌面应用

  在计算机桌面上,汇聚了个人PC/手提电脑及键盘、显示器、扬声器、打印机、扫描仪、鼠标、移动硬盘等一系列外部设备。当前,电脑与各种外设之间通过错综复杂的线路相互连接。如果采用UWB技术将它们以无线的方式连接起来,则将改善线路连接情况。用户甚至没有必要将所有这些设备都放置在同一个桌面或房间内,每种设备可以被自由地移动位置。这类应用一般只需要支持2~4m的传输距离,但速率要求可以从几万比特每秒至几百兆比特每秒。

  ——多媒体会议应用

  UWB技术还可应用于会议室等场所。参会人员坐在会议室中,能够利用自己的便携式电脑组建临时性的自组织网络。大家既可以自由地交换各种信息,也可以共享带有图像和音频的演示文档,还可以方便地共享投影仪、打印机等设备。

  在低速WPAN中的应用

  低速WPAN的主要应用包括家庭自动化、资产跟踪、工业控制、医疗监护、安全与风险控制等。这类应用对传输速率要求较低,通常为几千比特每秒至几万比特每秒,但它们对成本和功耗的要求很高,在很多应用中还要求提供精确的距离或定位信息。

  低速WPAN的应用很多可以归纳到无线传感器网络(WSN)的范畴。WSN在工业监测、环境监测、智能交通、家庭安全等方面具有广泛的应用前景。每个WSN由大量带有无线网络功能的独立传感器节点构成,多个传感器节点以无线的形式组成网络,彼此通信和交换各种信息。WSN在网络结构上通常采用自组织的形式,网络拓扑具有随机变化的特点,节点信息往往需要通过中间节点进行多次转发才能到达目的节点。因此,WSN中的路由问题相当重要,若将各节点的地理位置信息作为路由计算的辅助信息,将很大程度上简化路由算法,降低能量消耗。对某些特定应用,如资产跟踪、人员跟踪、家庭安全等,位置信息是最为关键的信息。因此,精确的测距和定位功能对这些应用非常重要。

  UWB具有功耗低、复杂度低、定位精度高的特点。因此,在WSN中采用UWB作为无线连接手段,不但可以满足低成本、低功耗的要求,同时可以提供非常精确的定位信息。

关键字:UWB  WPAN  技术  应用前景  应用实例  应用场合  无线连接  WSN  传输速率

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/rfandwireless/200803/article_18143.html
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