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无线数字家庭网络泛在接入技术

难得糊涂

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0楼发表于: 2008-03-08 22:55:24

摘要：数字家庭网络是通信领域的一个重要分支，近年来发展非常迅速。基于电信网络的数字家庭网络体系结构在中国已经标准化，但就接入方式而言，只是定义了可以使用无线方式，如何组建无线数字家庭网络是未来研究的重点。文章提出了无线数字家庭网络泛在接入概念，给出了无线泛在接入网络体系结构，并就其中的关键技术进行了探讨，包括感知无线电、无线网状网(Mesh)网络理论、通用接入点链路转换机制、业务的QoS保障机制以及电磁兼容和异构系统共存机制等。
　　
　　随着信息技术的迅猛发展，人类社会已经从工业社会进入信息社会，信息社会对人们的生活产生了巨大的影响，它改变着我们的行为、思维方式，20世纪80年代初美国学者托夫勒在其著作《第三次浪潮》中就预言信息社会中人们的生活中心将从工业社会的以社会为核心回归以家庭和个人为核心[1]，从通信领域来看，数字家庭网络将成为热点，在信息社会中具有重要的地位。
　　
　　数字家庭网络是为了满足用户的某些需求而组建的，为用户提供一定业务与应用的网络。用户的需求可以是有限范围内多个设备之间的信息流通，也可以是有限范围内的多个设备与公共网络之间的信息流通，甚至可以是有限范围内的所有设备之间以及这些设备与公共网络之间的信息流通。数字家庭网络可以基于无线也可以基于有线架构，需要注意的是，宽带无线接入在全球不断升温，近几年来中国的宽带无线用户数增长势头也十分强劲。作为宽带无线接入的研究重点，无线数字家庭网络拥有广阔的市场空间。据In-Stat/MDR公司预测，家庭网络市场将于2007年增长至53亿美元，在
　　
　　这个市场内，家庭多媒体无线网络技术将占据大约49%的份额，即26亿美元[2]。
　　
　　数字家庭网络采用无线接入方式有着广泛的应用前景。随着家用电气、移动设备和电脑设备技术不断更新和提高，三者之间的无缝交互，消费者在家电、移动设备和电脑设备上获取、查看和管理越来越多的数字媒体内容，在家中不同的地方通过不同的设备轻松便捷地欣赏媒体内容，实现无线数字家庭网络化已成为发展的趋势。无线数字家庭网络具有短程特性，更关注最后10m的接入，它将以超宽带(UWB)作为高速短程无线通信技术的核心，这样能够保证家庭环境下的消费电子、办公设备、计算机周边设备和移动通信终端等通信速度。但是，只是具有链路间的高速传输速度，无法保证能够组建一个高速的无线数据家庭网络，必须定义其网络架构和媒体介入层的相关协议。
　　
　　1 无线数字家庭网络研究和标准化现状
　　
　　从无线空中接口来看，无线数字家庭网络属于数字家庭网络的接入子网，从其无线通信的距离来看，属于短程无线个域网(WPAN)的技术范畴。对于短程无线个域网来说，目前主要侧重使用超宽带(UWB)技术来提供短程的高速信息传输，也可以用来提供测距和定位等功能。超宽带技术相对于扩频通信等传统窄带和宽带通信方式而言是一种全新的通信方式，从信号的产生角度看，超宽带技术可以不采用正弦波将基带信号调制到信道上，而采用基带信号直接激励天线发射超短时宽的冲激脉冲，以时域窄脉冲作为信息载体。目前，UWB主要有两种通信技术，一种为基于窄脉冲的超宽带技术，主要由Motorola等公司倡导；另一种为类似于正交频分技术的脉冲化多波超宽带技术，主要由Intel公司倡导。但这两种超宽带通信技术中国并不具有自己的知识产权，而且其相应的标准和应用还没有成熟，相反，冲激脉冲型的UWB技术中国具有一定的知识产权优势，并且就冲激脉冲型UWB技术本身而言，具有数据传输率高，定位精确等特点，能支撑更多的业务类型。超宽带的技术标准主要在IEEE802.15工作组进行。该标准有两个，一个是极短程、极高数据率的802.15.3a协议，另一个是较长距离、低数据率的802.15.4a协议。
　　
　　蓝牙技术是另一种目前使用较广泛的无线通信方式，是一种实现无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其标准工作主要由蓝牙特别兴趣组(Bluetooth SIG)完成，传输频段为全球公众通用的2.4 GHz免许可证频段(ISM)，提供1Mb/s的传输速率和10 m的传输距离。
　　
　　还有一种主要的短程无线个域网技术是Zigbee技术。Zigbee是一种新兴的短程、低功率、低速率无线接入技术。它工作于无需注册的2.4GHz ISM频段，传输速率为10～250 kb/s，传输距离为10～75m。它看起来更接近于蓝牙，但比蓝牙更为简单，具有更低的传输速率和功率消耗，且大多数时间处于睡眠模式，更加适用于那些不需要实时传输或连续更新的场合，如工业控制领域和传感器网络。Zigbee的主要支持者联合起来成立了Zigbee联盟，共同推进该技术的进一步发展和应用，该联盟目前已有70个成员。该联盟7个最初的发起企业是：Emer、Honeywell、Invensys、三菱、摩托罗拉 ..

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