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關于無線個人局域網的發展研究

2010-08-28 10:45:15來源:西部e網作者:

   IrDA具有移動通信設備所必需的體積小、功率低的特點。藍牙很容易穿透障礙物,實現全方位的數據傳輸。HomeRF把共享無線連接協議作為未來家庭內聯網的幾項技術指標,這幾種技術各有所長,所以在一段時間內,它們之間的競爭是必然,相互問取長補短也是必然的。

  隨著人們對移動通信專用化要求的進一步提高,某個特定區域內的無線移動通信正成
為國際標準化組織、各個廠商和科研機構開發的熱點。雖然無線局域通信存在性價比相對不高、速率較低、安越喜畹取跋忍觳蛔恪保⒄骨熬盎故潛籌T行業所看好。如股票大廳、港口、醫院、人煙稀少的地區,這些鋪設電纜投資巨大、維修不便、氣候惡劣但實時通信要求很高的特殊場合,使用無線局域網有其優越性。

  個人局域網是一種新興網絡,如果說居民接入網是邁向數字家庭的“最后一公里”,那么,PAN就是“最后的50米”。

  隨著外圍設備的逐漸增多,用戶們不僅在自己的PC機上連接打印機、掃描儀、調制解調器等外圍設備,有時還要插上USB接口,將數碼相機中的像片傳輸并存儲到硬盤中去。頻繁地插入拔出某一接口、PC機后纏繞著亂如麻的各種線纜,都使用戶在體驗新技術帶來的享受的同時,又不得不忍受一些不便。此外,企業內部各個部門工作人員之間的信息傳遞,在現代化企業中也對信息傳送的移動化提出更高的要求,在有限的辦公環境中,組成LAN以實現信息共享和設備共享,但是密密麻麻的布線又令人心煩。目前,為大家所熟悉的技術有IrDA、HomeRF、Bluetooth和WPAN四種。下面,分別就這四種技術的產生背景、核心技術、應用范圍和市場前景進行分析。

  依然生機勃勃的IrDA

  紅外線數據標準協會IrDA(Infrared Data Association)成立于1993年,是非營利性組織,致力于建立無線傳播連接的國際標準,目前在全球擁有160個會員,參與的廠商包括計算機及通信硬件、軟件及電信公司等。

  簡單地講,IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術,其相應的軟件和硬件技術都已比較成熟。它在技術上的主要優點有:

  無需專門申請特定頻率的使用執照,這一點,在當前頻率資源匱乏,頻道使用費用增加的背景下是非常重要的。

  具有移動通信設備所必需的體積小、功率低的特點。HP公司目前已推出結合模塊應用的約從2.5×8.0×2.9(mm)到5.3×13.0×3.8(mm)的專用器件,與同類技術相比,耗電量也是最低的。

表1 wlan homerf irda和bluetooth各項指標的比較
  最高速率 相對價格 數據 語音 傳輸內容 功耗 應用現狀 傳輸半徑
wlan 2mb/s tcp/ip via ip 語音數據 10ma~400ma 較少 >50m
homerf 8mb/s 中等 tcp/ip via ip&pstn 語音數據 <1~300ma >50m
irda 16mb/s ppp via ip&cellular 數據 <1~60ma 廣泛 <2m
bluetooth 1mb/s 中等 ppp和 via ip 語音數據 <10ua~300ma 較少 <10m

  傳輸速率在適合于家庭和辦公室使用的微微網(Piconet)中是最高的,由于采用點到點的連接,數據傳輸所受到的干擾較少,速率可達16Mb/s。

  除了在技術上有自己的技術特點外,IrDA的市場優勢也是十分明顯的。目前,全世界有5000萬臺設備采用IrDA技術,并且仍然每年以50%的速度增長。有95%的手提電腦安裝了IrDA接口。在成本上,紅外線LED及接收器等組件遠較一般RF組件來得便宜,IrDA端口的成本在5美元以內,如果對速度要求不高,甚至可以低到1.5美元以內,相當于日前藍牙產品的十分之一。

  面對其他技術的挑戰,IrDA并沒有停滯不前。除了傳輸速率由原來的FIR(Fast Infrared)的4Mb/s提高到最新VFIR的16Mb/s標準;接收角度也由傳統的30度擴展到120度。這樣,在臺式電腦上采用低功耗、小體積、移動余度較大的含有IrDA接口的鍵盤、鼠標,就有了基本的技術保障。同時,由于Internet的迅猛發展和圖形文件逐漸增多,IrDA的高速率傳輸優勢在掃描儀和數碼相機等圖形處理設備中更可大顯身手。

  但是,IrDA也的確有其不盡如人意的地方。首先,IrDA是一種視距傳輸技術,也就是說兩個具有IrDA端口的設備之間如果傳輸數據,中間就不能有阻擋物,這在兩個設備之間是容易實現的,但在多個電子設備間就必須彼此調整位置和角度等。這也是Bluetooth和HomeRF未來打敗IrDA技術的超級法寶。其次,IrDA設備中的核心部件-紅外線LED不是一種十分耐用的器件,對于不經常使用的掃描儀、數碼相機等設備雖然游刃有余,但如果經常用裝配IrDA端口的手機上網,可能很快就不堪重負了。

  最熱門的藍牙

  藍牙技術從應用的角度來講,與日前廣泛應用于微波通信中的一點多址技術十分相似,因此,它很容易穿透障礙物,實現全方位的數據傳輸。

  早在藍牙標準制定的前一年,IEEE的有關工作組就已經開始WPAN的準備工作。起初,IEEE執行委員會認為,由于這是局域網內部的無線通信技術,所以就將此任務交給了對WLAN有著突出貢獻的“802.11工作組”,當時主要的工作就是實現無線局域網和無線個人局域網的無縫隙連接。經過一年的努力工作,小組成員的結論是,現有的IEEE 802.11中有關支持三種物理媒介層的MAC(Medium Access Control,媒介訪問控制)中規定的基礎結構,并不適用于WPAN。

  802.15工作組于1999年秋天開始起草一項以藍牙1.0版本為基礎的標準,2000年11月提交到IEEE標準委員會討論。之所以如此迅速,主要是IEEE 802.11工作組在制定WLAN標準時過于滯后于市場,繼而造成了WLAN標準重蹈“ATM”的覆轍。雖然IEEE 802.11是國際公認的技術標準,但市場份額并不大,因此藍牙才決定使用無線局域網使用的2.4GHz波段(由于頻率的沖突,很可能造成現有無線局域網性能的下降)。藍牙的支持者甚至大膽地預測,隨著藍牙技術的不斷發展,采用IEEE 802.11標準的無線局域網將不復存在,從而雙方的頻段之爭將迎刃而解。

  力不從心的HomeRF

  HomeRF把共享無線連接協議(SWAP)作為未來家庭內聯網的幾項技術指標,使用IEEE802.11無線以太網作為數據傳輸標準,通信頻段也是2.4GHz,HomeRF工作組像當初人們構造ATM一樣,提出了一整套應用于家庭聯網的完整體系,包括外圍設備和家庭主機之間的連接、外圍設備之間的連接、主機和HomeRF中央控制的連接、接入網、PSIN等。2000年8月31日,美國聯邦通信委員會批準了Intel、Microsoft、Motorola和Proxim等HomeRF組織成員的要求,允許HomeRF的傳輸速率在原來的2Mb/s的基礎上提高四倍,達到8M~11Mb/s傳送速率;而且和藍牙一樣,HomeRF可以實現多個(最多5個)設備之間的互聯。但FCC的這一決定,招致了來自包括內部成員和藍牙組織成員的反對,主要理由是頻率沖突、功耗較大。同時,HomeRF工作組的一些成員提出,將原來的發射帶寬由1MHz提高到5MHz,這樣速率能夠提高得更多,但反對者認為,信息本來在狹窄的信號通道里跳動,現在如果將狹窄的通道加寬,就會像一輛卡車在幾條車道上橫沖直撞,從而造成SWAP設備之間的互相干擾。因此,很多業界人士對這一技術并不表示樂觀。

  物競天擇,共同發展

  無論是成熟可靠的IrDA,還是朝氣蓬勃的藍牙、WPAN,都在互相取長補短。從藍牙協議看仍然采用分層的體系結構,在串行電纜仿真協議之上或直接加在“邏輯鏈路控制與適配協議(L2CAP)”之上的是專用協議,包括現有的多種協議,如PPP、UDP/TCP/IP、WAP、OBEX等。

  事實上,藍牙系統和WPAN的概念相輔相成,它已經是WPAN的一個雛形。在其1999年12月發布的藍牙1.O版的標準中,已定義了包括使用WAP協議連接互聯網的多種應用軟件。它能夠使蜂窩電話系統、無繩通信系統、無線局域網和互聯網等現有網絡增添新功能,使各類計算機、傳真機、打印機設備增添無線傳輸和組網功能,在家庭和辦公自動化、家庭娛樂、電子商務、無線公文包應用、各類數字電子設備、工業控制、智能化建筑等場合開辟了廣闊的應用。隨著WPAN的發展,IEEE 802.15的一個工作小組正在制訂速率可達20Mb/s以上的WPAN標準,這一標準也是基于藍牙規范。因此,WPAN和藍牙必然會趨于融合,由SIG參與藍牙計劃的公司和IEEE 802.15工作組協力合作,共同創造明天的WPAN。

  通過對于四種技術指標的比較(表1),可以認為:

  對于要求傳輸速率高、使用次數少、移動范圍小、價格比較低的設備,如打印機、掃描儀、數碼像機等,IrDA技術是首選。

  如果設備是屬于那種活動范圍比較廣、要求能和多種設備迅速互聯,如,筆記本電腦、數字無繩電話、個人數字助理、手機等,采用藍牙或WPAN是十分理想的。

  HomeRF技術對于小型公司或者類似別墅的家庭是再方便不過的了,因為這兩種環境的活動半徑都比Bluetooth和WAPN規定的活動范圍大,同時,一般又小于無線局域網的半徑。但這也并非是說HomeRF的地位是高枕無憂的。因為,一項技術如果想要成為國際認可的標準,其獨特性是必不可少的。HomeRF在傳輸距離方面的優勢,很有可能被藍牙所擊敗。

關鍵詞:局域網
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