UWB超寬帶技術挑戰最后一公里
發布時間:2023-01-07 文章來源:深度系統下載 瀏覽:
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網絡技術是從1990年代中期發展起來的新技術，它把互聯網上分散的資源融為有機整體，實現資源的全面共享和有機協作，使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計算機、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、大型數據庫、網絡、傳感器等。 當前的互聯網只限于信息共享，網絡則被認為是互聯網發展的第三階段。 盡管UWB的發展中存在著頻率管制、標準化及面對其他無線技術的競爭等難題，但是可以預見，它將在消費電子領域、通信領域獲得大規模應用。超寬帶(Ultra Wide band，UWB)技術始于20世紀60年代興起的脈沖通信技術，利用頻譜極寬的超短脈沖進行通信，又稱為基帶通信、無載波通信，主要用于軍用雷達、定位和通信系統中。該技術是一種新穎的無線通信方式，作為短距離無線高速數據傳輸的一種解決方案，國際電信聯盟第一研究組(ITU Study Group 1)宣布，UWB成為“全球性監管標準”，這意味著開發USB應用將成為全球業界競相追逐的新的技術熱點，目前已經引起了人們極大的關注和興趣。 由于UWB技術具有傳輸速率高(達1Gbit/s)、抗多徑能力強、功耗低、成本低、穿透能力強、低截獲概率、與現有其他無線通信系統共享頻譜等特點，已經成為無線個人域網(WPAN)的首選技術。 標準化情況 目前UWB標準化的工作還沒有完成，一些技術問題需要不斷完善，但它將可能成為新一代WLAN和WPAN的技術基礎，從而實現超高速寬帶無線接入。專家指出，在軍事需求和商業市場的推動下，UWB技術將會進一步發展和成熟起來。 在UWB物理層兩種技術方案中，DS-UWB產業發展相對領先，目前已有多款商用芯片問世，產業發展進入模塊階段(IEEE1394和PCI應用模塊，無線USB應用模塊)，2004年8月獲得了FCC的批準，嵌入DS-UWB的電子產品可以在美國市場銷售。 IEEE 802.15.3a高速UWB的上層協議由WiMedia Alliance負責。2005年3月，WiMedia聯盟與MB-OFDM聯盟合并，顯著提高了開發超寬帶標準和互操作性的效率，但這并沒有改變最終結果。經過四年爭論之后，IEEE負責802.15.3aUWB標準的任務小組經全體投票一致通過決定解散，消費者將自己選擇他們認為最方便、最實用的技術。與此同時，WiMedia聯盟建議歐洲的行業協會和標準化組織Ecma International的成員采用其MB-OFDM標準作為消費產品中使用的UWB全球標準，并將標準提交ISO/IECJTC1快速通過。 盡管標準爭奪激烈，但國際電信聯盟第一研究組(ITU Study Group 1)在2006年2月22日給予了UWB全球性監管標準的地位。該標準包括對共享頻帶能量裕度損失的計算方法、對于發射頻譜和帶寬的新定義、對于自由空間多余發射的限制、測量射頻噪聲的頻率獨立方法、UWB傳送測量、UWB的關鍵特性、UWB器件對其他RF系統的影響，以及用于推出UWB系統的框架等內容。業界認為，該標準的最富價值且最重要的部分，是長達800頁對UWB基于現有RF系統影響的描述。對于給出關于UWB監測方法的精確定義，以及為實現實用系統提供的指導方法等內容也都非常有用。據國外媒體報道，歐盟射頻頻譜委員會已經批準了歐洲的UWB規劃，為2007年初在歐洲采用這一技術鋪平道路。 UWB的技術和市場都在飛速發展，中國通信標準化協會(CCSA)日前在國內率先完成“UWB與TD-SCDMA干擾保護研究”的研究報告。今后還將陸續發布“UWB與IMT-2000FDD”、“UWB與GSM”、“UWB與IMT-Advanced”研究報告。 根據市場研究機構Northern Sky Research(NSR)的最新報告顯示，2006年是UWB極其重要的一年，相關產品已經在全球大量涌現。 據In-Stat預測，從2006年開始到2008年，UWB設備將以每年400%的增長率增長。美國UnstrungInsider公司也預測，2007年全球基于UWB的電子產品和芯片組的出貨量將達到4500萬個，而這一市場可能會增長到6.3億美元。 關注干擾問題 由于UWB系統使用很寬的頻帶，所以和很多其他的無線通信系統頻段重疊。雖然從理論上說超寬帶系統的發射功率頻譜密度很低，應能和其他系統“安靜地共存”，但實際應用中超寬帶系統對其他系統的兼容性需要用實驗證明。特別是超寬帶系統的工作機理和特性還有很多不清楚的方面，比如超寬帶系統的帶外干擾問題，即超寬帶設備也有可能對在其工作頻段之外的無線系統產生一定的干擾，這部分干擾還很難用理論計算的方法準確估計。因此雖然FCC將UWB工作頻段定為3.1GHz以上，但超寬帶設備對3.1GHz以下頻段系統(如2G/3G蜂窩移動通信系統、PHS、無線局域網系統)的干擾也需要考慮。 干擾問題始終是制約民用超寬帶技術發展和應用的一個重要問題。FCC規定UWB設備主要的工作頻段將位于3.1GHz和10.6GHz之間這個頻段內，其發射功率被限制在-41.3dBm/MHz以下。而在此頻段以外，實行更嚴格的功率控制標準。除了要考慮對已有通信系統的干擾外，還要考慮對已有非通信業務有可能產生的干擾。除FCC之外，日本在2006年也提出了自己的UWB頻率范圍和發射功率控制標準。另外，來自于其他無線通信系統的信號對UWB接收機的帶內干擾問題。UWB設備發射功率譜密度很低，UWB接收機中容易受到噪聲和干擾影響，特別是來自窄帶無線系統的阻塞干擾。目前，隨著4G標準化進程的加快，UWB與4G的“和平共處”也值得深入研究。UWB使用頻段與4G候選頻段有重疊，為了對未來的4G系統提供保護，必須開展UWB與4G的共存研究。DAA(detect and avoid)作為UWB的防干擾技術在日本和歐洲越來越受到重視，為了保護未來4G移動通信系統，一些國家提出UWB必須使用DAA的限制方案。 理論體系需完善 ITU-RSG1(頻譜規劃研究組)下曾經設立了1/8任務組(TaskGroup1/8)，研究范圍為“UWB設備和無線通信業務之間的兼容性”。在該任務組研究期內，提出了全球UWB頻譜分配和監管的若干原則。UWB具有極寬的發送帶寬，當與其它窄帶業務共存時，多個UWB設備產生的集總效應或者當UWB設備距離很近時有可能對其他設備造成干擾，因此CCSA于2005年初在無線通信技術工作委員會成立專門工作組，研究UWB與其他無線通信系統干擾保護問題。 由于UWB傳輸距離非常有限，在很多家庭應用中必須與有線系統結合才能發揮作用，這就使其無論在產品設計階段還是在實際環境的安全保護工作中，都需要考慮到與有線系統融合后的情況。 802.11n對UWB構成威脅是不爭的事實，802.11n的應用領域和UWB“撞車”，而且其500Mbit/s的高速數據率也使UWB的高速優勢面臨挑戰。 迄今為止，超寬帶理論體系還不完善，關于其工作機理和特性還有很多疑問，如超寬帶信號傳播特性、信道模型、超寬帶天線設計理論以及超寬帶信號處理理論等，而這對超寬帶系統的設計和應用至關重要。 盡管UWB的發展中存在著頻率管制、標準化及面對其他無線技術的競爭等難題，但是可以預見，隨著這項新技術的發展，UWB將在消費電子領域、通信領域獲得大規模應用。開發USB的大規模應用將成為全球業界競相追逐的技術新熱點，將為產業鏈各環節創造效益，為用戶帶來方便。 網絡的神奇作用吸引著越來越多的用戶加入其中，正因如此，網絡的承受能力也面臨著越來越嚴峻的考驗―從硬件上、軟件上、所用標準上......，各項技術都需要適時應勢，對應發展，這正是網絡迅速走向進步的催化劑。 |
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