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時間：2023-03-14 15:20:21
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二、基于4G通信技術(shù)的煤礦無線通信系統(tǒng)
（一）無線移動通信系統(tǒng)架構(gòu)
針對當(dāng)前煤礦生產(chǎn)對無線移動通信系統(tǒng)的需求，利用4G中的TD-LTE通信技術(shù)來實現(xiàn)高傳輸速率的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)，建立信息化、自動化、智能化于一體的煤礦安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，打破當(dāng)前煤礦系統(tǒng)安全生產(chǎn)局面，將煤礦井下傳感器、視頻等各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)部署，有效解決信息孤島的問題，確保煤礦安全生產(chǎn)，從而提高煤礦的生產(chǎn)效率。因此，建立基于分時長期演進（TD-LTE）的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)，由于基于4G通信技術(shù)的無線移動通信系統(tǒng)可以在頻譜帶寬20MHz下可以實現(xiàn)上行峰值速率和下行峰值速率分別為50Mb/s，100Mb/s，其接入時延可以小于100ms，如表1所示[3]，表示4G通信系統(tǒng)與3G無線通信系統(tǒng)的對比，因此，采用TD-LTE無線通信技術(shù)不僅可以滿足語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實時傳輸，也可以有效避免數(shù)據(jù)丟包、延時等問題。下面對基于4G通信技術(shù)的無線移動通信系統(tǒng)進行對比分析：1.基于TD-LTE通信技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)。TD-TLE煤礦無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)主要由基站、接入網(wǎng)關(guān)、BRAS及核心網(wǎng)通信構(gòu)成，其中，核心網(wǎng)網(wǎng)元可以實現(xiàn)語音通信、數(shù)據(jù)傳輸及集群呼叫功能，其主要通過IMS+EPC+DSS集群模式來實現(xiàn)的[4]。2.建立基于TD-LTE通信技術(shù)的基站通信系統(tǒng)。將Femto/Pico基站應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)建設(shè)中，增強區(qū)域的覆蓋范圍，通過自身的傳輸網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一接入到安全網(wǎng)關(guān)中，采用IPSEC的方式，以保證網(wǎng)絡(luò)傳輸安全。當(dāng)基站通過提供WLANAP來承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)過程中[5]，其也可以通過PDG直接接入網(wǎng)絡(luò)來承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為了確保提高高質(zhì)量、高傳輸速率的數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)，則可以通過直接接入3GPP核心網(wǎng)來滿足不同的產(chǎn)品需求，實現(xiàn)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)活動，建立以SmallCell為基站的網(wǎng)管系統(tǒng)，從而實現(xiàn)下層無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)與上層網(wǎng)管系統(tǒng)的對接。3.建立基于IMS+EPC+DSS集群模式的核心網(wǎng)[6]。在系統(tǒng)中設(shè)置核心網(wǎng)，其主要作用是提供用戶連接、系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)承載等功能，分析該系統(tǒng)的核心網(wǎng)系統(tǒng)AXUNiEPC-5[7]，其主要依托電信級EPC核心網(wǎng)的優(yōu)勢來實現(xiàn)網(wǎng)元MME、PGW等功能融為一體的模式，該核心網(wǎng)實現(xiàn)了移動辦公、遙感業(yè)務(wù)、監(jiān)視控制及電子商務(wù)等基本業(yè)務(wù)，其可以為用戶提供安全可靠的LTE接入。另外，核心網(wǎng)系統(tǒng)還利應(yīng)用了IMS系統(tǒng)，其是一種全新的多媒體業(yè)務(wù)形式，其不僅可以滿足多樣化的多媒體業(yè)務(wù)需求，還可以實現(xiàn)LTE語音業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并且DSS核心網(wǎng)可以實現(xiàn)LTE的集群呼叫功能，DSS與EPC相比，其都采用了ATCA架構(gòu)，并且都可以實現(xiàn)設(shè)備小型化的核心網(wǎng)。4.建立綜合應(yīng)用無線通信系統(tǒng)平臺。利用分布式高性能計算機框架架構(gòu)來建立一個安全、可靠、統(tǒng)一的綜合應(yīng)用系統(tǒng)平臺，為了構(gòu)建靈活、適用強的處理平臺，應(yīng)在軟件處理平臺基礎(chǔ)上增加分析處理數(shù)據(jù)的專用支持工具，如支持LTE、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和終端的基站系統(tǒng)[8]，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、視頻及語音等各類業(yè)務(wù)，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲及應(yīng)用接口，從而實現(xiàn)自動化管理的應(yīng)用系統(tǒng)。
（二）無線移動通信系統(tǒng)功能概述
1.調(diào)度功能。調(diào)度系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的重要通信手段，生產(chǎn)調(diào)度員通過利用調(diào)度功能來統(tǒng)籌調(diào)度所有資源，并對煤礦生產(chǎn)中各種突發(fā)狀況進行處理，以保證煤礦生產(chǎn)順利進行。調(diào)度功能主要包括生產(chǎn)進程管理、煤礦生產(chǎn)流程整合及資源分配等功能。2.語音業(yè)務(wù)。其主要包括以下幾種業(yè)務(wù)：第一，移動電話，其可以提供語音通信功能；第二，緊急呼叫業(yè)務(wù)，當(dāng)煤礦井下的集群用戶發(fā)起緊急呼叫，呼叫中心將會做出答復(fù)，其類似與電話業(yè)務(wù)，具有簡單方便、快速的特點；第三，主叫號碼識別顯示業(yè)務(wù)，其主要功能是提供主叫用戶號碼給被叫用戶。3.集群通信。為了實現(xiàn)用戶之間的通信，利用無線集群通信系統(tǒng)來實現(xiàn)自動化的信息共享功能，與公眾無線移動通信相比，無線集群通信系統(tǒng)不僅可以提供系統(tǒng)內(nèi)部的全呼、組呼之外，還可以提高雙向通話功能，通過建立優(yōu)先等級呼叫和緊急呼叫功能，以滿足煤礦生產(chǎn)安全部門指揮調(diào)度的需求。4.增殖數(shù)據(jù)服務(wù)。在增殖數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，主要包括提供視頻通話、物聯(lián)網(wǎng)接入、手機終端定位、多種數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，其中，對于視頻通話，通過手機實時進行無線視頻業(yè)務(wù)，以便于井上工作人員的判斷和決策；數(shù)據(jù)網(wǎng)接入，通過利用3G通信技術(shù)來實現(xiàn)終端及無線傳感器等接口的采集，并利用物聯(lián)網(wǎng)提供終端接入；手機終端定位，即利用4G無線通信技術(shù)來實現(xiàn)語音通話及礦用無線通信手機終端定位，即通過操作人員攜帶的手機與基站之間的信號傳輸來獲得操作人員在井下的信息，這樣地面上的工作人員則可以通過計算機來了解井下工作人員的信息，其可以確保煤礦井下的安全生產(chǎn)，同時也可以提供實時信息；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為了滿足煤礦井下多種業(yè)務(wù)對寬帶的需求，實現(xiàn)高速分組無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并通過智能手機綁定內(nèi)部系統(tǒng)，實現(xiàn)信息、視頻監(jiān)控及安全生產(chǎn)實時監(jiān)控等功能，將綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用于系統(tǒng)中，實現(xiàn)組態(tài)軟件實時顯示功能，當(dāng)煤礦井下出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)將會提供自動報警提示功能。
無線通信技術(shù)信息溝通的靈活性，以及其在全球無縫覆蓋的特性，使其成為當(dāng)今世界最具競爭力的通信方式。目前的無線通信技術(shù)根據(jù)其傳輸?shù)木嚯x大致可以分為以下四種：WPAN、WLAN、WMAN、WWAN。長距離的無線接入技術(shù)代表有GSM、GPRS、3G，短距離的無線接入技術(shù)大致包括WLAN、UWB等。當(dāng)前的主流無線通信技術(shù)還是以O(shè)FDM+MIMO為核心的通信技術(shù)，以B3G、WiFi、WiMAX、WMN等四種為主。除了這幾種逐流無線通信技術(shù)外，還存在著IrDA、RFID、UWB、Bluetooth、集群通信等短距離內(nèi)的通信技術(shù)和MMDS、LMDS、衛(wèi)星通訊、點對點微波等長距離通信技術(shù)。而我國現(xiàn)無線通信技術(shù)還是以中國聯(lián)通和中國移動兩大公司所提供的2G業(yè)務(wù)服務(wù)為主，主要包括的是人們所熟知的語音、電子郵件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)頁瀏覽等，電信企業(yè)也推出了3G無線網(wǎng)絡(luò)TD-SCDMA，在接入方面，多個用戶可以通過WLAN技術(shù)實現(xiàn)Internet共享的高速接入。高接入速率的無線技術(shù)在我國還停留在技術(shù)研究階段，沒有實質(zhì)性進展，在這一方面，自主知識產(chǎn)權(quán)的無線通信技術(shù)還需大規(guī)模發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上，大中城市的使用率和覆蓋率還需要大力提高，特別是高速無線接入的應(yīng)用。
21世紀的通信技術(shù)還處于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折期，現(xiàn)目前的無線通信邁入大規(guī)模發(fā)展階段，呈現(xiàn)向?qū)拵Ф嗝襟w和數(shù)據(jù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)變的態(tài)勢，在未來的十年內(nèi)，無線通信技術(shù)還將朝著分組化、個人化、綜合化、分組化、多元化飛速發(fā)展。就目前看來，無線通技術(shù)的發(fā)展十分火熱，正以向高寬帶、大范圍快速躍進。將來，無線通信領(lǐng)域還可能會出現(xiàn)對無線通信產(chǎn)業(yè)有著更加強大推進作用的新技術(shù)。但就目前來看，對于無線通信技術(shù)，我們應(yīng)有一個科學(xué)理性的態(tài)度正確把握，我們對寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展應(yīng)該有一個理性的態(tài)度和科學(xué)的把握。無線通訊技術(shù)走向趨勢呈現(xiàn)出一下幾個態(tài)勢：
首先，就目前的通信領(lǐng)域來看，無線通信技術(shù)使用區(qū)域、技術(shù)特點、和接入速率存在一定的分化，在未來的發(fā)展中，各種通信領(lǐng)域的互補性會更加明顯。如現(xiàn)在人們比較熟悉的WLAN、3G、UWB等，在互補效應(yīng)上會更加成熟。WLAN更利于結(jié)局中等舉例的較高數(shù)據(jù)接收，3G則更加適應(yīng)強漫游和廣域無縫覆蓋的移動需求，而UWB則以低發(fā)射率、高傳輸速率、抗干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單和安全性高的為優(yōu)勢，可幫助實現(xiàn)短距離的高速無線連接。未來的無線網(wǎng)絡(luò)將是一個綜合一體化的系統(tǒng)，各種無線通信技術(shù)各自發(fā)揮作用，大范圍來看，3G或者超3G技術(shù)將成為該領(lǐng)域主導(dǎo)，而UWB、WLAN等技術(shù)則因各自不同的技術(shù)特點在相應(yīng)的區(qū)域和覆蓋范圍內(nèi)，與3G形成有效互補。因此，我們應(yīng)當(dāng)在各種無線的接入和組網(wǎng)的一體化，以及接入手段的多元化上做進一步的嘗試和推進發(fā)展，更加利于實現(xiàn)不同客戶群的需求，實現(xiàn)業(yè)務(wù)多元化和市場的細化，進一步平衡移動通信的發(fā)展?fàn)顩r，同時也達到合理規(guī)劃無線通信網(wǎng)絡(luò)和資源有效配置及利用的目的。將無線通信技術(shù)演變成為推動社會市場經(jīng)濟發(fā)展的強大動力。
第二，單純從公眾移動通信的發(fā)展來看，3G已成為現(xiàn)目前全球移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。歐美發(fā)達國家早已不采用以發(fā)展用戶數(shù)量的模式來實現(xiàn)利潤的增長，他們更希望可以通過3G網(wǎng)絡(luò)搭建更大、更廣、更全面的業(yè)務(wù)平臺。就這方面，他們的經(jīng)驗值得我們借鑒。據(jù)GSMA和CDG的數(shù)據(jù)顯示表明，目前全國已有超過86%的運營商已提供了3G服務(wù)，全球3G用戶已高達11.6億。動態(tài)觀察顯示，3G走勢還在繼續(xù)上升。新興經(jīng)濟體系為3G發(fā)展所作出的重要貢獻已被普遍認可。據(jù)調(diào)查，僅2010年上半年，全球3G用戶的增長率就高達37%，其中中國是94.1%。有機構(gòu)作出這樣的預(yù)測：今年全球?qū)幸话胍陨系?G手機用于新興市場。3G商務(wù)網(wǎng)絡(luò)部署的啟動，也在一定程度上給我們以提示，培育新興的移動市場將是移動業(yè)界所面臨的巨大機遇之一。
當(dāng)今，全球無線通信產(chǎn)業(yè)的兩個突出特點體現(xiàn)在：一是公眾移動通信保持增長態(tài)勢，一些國家和地區(qū)增勢強勁，但存在發(fā)展不均衡的現(xiàn)象；二是寬帶無線通信技術(shù)熱點不斷，研究和應(yīng)用十分活躍。
資料顯示，在全球電信市場普遍低調(diào)的背景下，移動通信依然保持了較好的增長態(tài)勢。統(tǒng)計顯示，2003年全球移動用戶數(shù)增長率在17％以上，總計達到13.54億戶。在市場值方面，全球移動業(yè)務(wù)市場在2003年已達到4680億歐元，比上年增長了11.3％以上。
盡管全球移動市場在增長，但這種增長也呈現(xiàn)出很大的不均衡性。從用戶數(shù)來看，在北美、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)，由于移動用戶普及率已經(jīng)很高，因此新增用戶數(shù)日益減少；而在亞洲、非洲等地區(qū)，特別是像中國這樣的發(fā)展中國家，移動用戶數(shù)增長迅猛。從用戶創(chuàng)造的價值來看，歐美發(fā)達國家的ARPU值遠遠超過了新興的發(fā)展中國家。從數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)市場的增長來看，韓國、日本呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢，已成為全球移動通信發(fā)展的新熱點。
目前，我國的移動通信市場呈現(xiàn)持續(xù)快速增長的局面，截至4月底，移動用戶總數(shù)達到2.96億，用戶普及率達到20.9％?？紤]閑置的充值卡和一人雙機的情況，我國移動通信由于用戶普及率相對還比較低，仍有相當(dāng)巨大和持久的增長空間。但我國的移動通信領(lǐng)域已進入了全面競爭的時代，GSM、CDMA乃至小靈通等網(wǎng)絡(luò)激烈爭奪用戶，這已導(dǎo)致了資費下降，用戶ARPU值下降的情況。目前我國的GPRS、CDMA1X等2.5G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展態(tài)勢不錯，并已逐步培育了用戶群。而3G還處在技術(shù)試驗階段，政府依然保持謹慎態(tài)度。
除傳統(tǒng)的公眾移動通信外，全球的寬帶無線接入領(lǐng)域近期研究和應(yīng)用十分活躍，熱點不斷出現(xiàn)，給無線通信業(yè)界帶來了清新的空氣。這包括寬帶固定無線接入技術(shù)、WLAN技術(shù)、WiMAX技術(shù)、UWB技術(shù)等等，呈現(xiàn)百花齊放的局面。這些技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，給整個無線通信產(chǎn)業(yè)注入了勃勃生機。
二、熱點解析：五大技術(shù)引領(lǐng)應(yīng)用模式各展所長
前文對全球無線通信領(lǐng)域的發(fā)展情況作了概要性介紹，以下將重點就當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的焦點問題和熱點技術(shù)展開較深入的介紹和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大熱點。
1.舉世矚目的3G
今天，第三代移動通信3G格外引人矚目，成為無線通信產(chǎn)業(yè)的最大熱點。
首先，從技術(shù)角度來看，3G主流技術(shù)已經(jīng)基本成熟。cdma2000由于技術(shù)本身的平滑演進特性，進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響，阻礙了商用進程，但目前主體標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定型，具備了規(guī)模商用的基礎(chǔ)。TD－SCDMA技術(shù)要相對滯后一些。
總的說來，當(dāng)前的3G技術(shù)已經(jīng)能夠支持規(guī)模化的商用網(wǎng)絡(luò)部署。
其次，目前歐美等運營商已經(jīng)進入了3G網(wǎng)絡(luò)部署階段。3G網(wǎng)絡(luò)的商用部署正在全球一步步地鋪展開來。截至2004年3月底，就WCDMA而言，全球已經(jīng)發(fā)放了120份牌照，簽署了91份商業(yè)部署合同，目前已有二十多家網(wǎng)絡(luò)投入商用，預(yù)計到2004年年底總數(shù)將超過40家。目前兩家韓國運營商STK和KTF在使用cdma20001xEV－DO，日本KDDI也開始了EV－DO網(wǎng)絡(luò)的商用，而Verizon也即將參與該制式下3G網(wǎng)絡(luò)的部署。
應(yīng)該說，2004年已經(jīng)進入了全球3G的商用部署年。
第三，部分運營商的3G用戶數(shù)量開始呈現(xiàn)快速增長的局面。最早推出3G商用業(yè)務(wù)的NTTDoCoMo近期宣布，在距離突破200萬用戶僅僅兩個月的時間內(nèi)，他們的3G用戶總數(shù)就增長至300萬大關(guān)。5月中下旬，和記黃埔表示，在過去兩個月中，3G用戶數(shù)出現(xiàn)了快速增加，目前在全球范圍內(nèi)已經(jīng)達到了173萬。截至2004年1月1日，全球使用cdma2000（包括CDMA1X）系列和WCDMA標(biāo)準(zhǔn)制式的3G用戶數(shù)已經(jīng)達到了7300萬。
從全球來看，3G商用在部分地區(qū)已取得了初步成功。
第四，我國3G處在黎明的前夕。我國對3G一直采取積極穩(wěn)健的態(tài)度，目前，我國正在進行第二階段的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗，或稱外場測試。自今年3月起，開始啟動WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的測試工作，由6大運營商分別在北京、上海、廣州三地進行。測試的重點包括：3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量等性能試驗；不同3G技術(shù)之間、3G和2G技術(shù)之間的干擾、共存；各種3G業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)兼容性試驗；3G終端和系統(tǒng)之間互操作試驗；3G和2G之間的互操作試驗。
預(yù)計此階段試驗將在今年10月份完成，試驗將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗由運營商參與，且屬于網(wǎng)絡(luò)試驗。因此，預(yù)計若此次試驗結(jié)果令人滿意的話，我國的3G牌照發(fā)放工作有可能順勢展開。
趨勢分析3G一波三折，曾經(jīng)有一段時間，人們對3G的前途失去了信心，并在今天留下了心理陰影。對3G問題，我國應(yīng)如何把握呢？筆者認為，目前，3G已處在商用的爆發(fā)階段，由于3G技術(shù)和產(chǎn)品的成熟，3G的商用已不容置疑地擺在了我們面前。歐美等國運營商加緊部署3G網(wǎng)絡(luò)以及日韓等國3G用戶的快速增長，表明3G已經(jīng)成為全球移動通信領(lǐng)域新的成長點，我國需要當(dāng)機立斷，盡快開展3G牌照的發(fā)放工作和商用部署工作。這樣才不至于坐失機遇，在本來領(lǐng)先的移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中落后。同時，3G也為國內(nèi)的電信制造商提供了絕佳的機遇，這也是我國移動通信產(chǎn)業(yè)的一次發(fā)展良機。
應(yīng)該說，目前3G還存在一些問題，主要表現(xiàn)在市場還處在啟蒙階段，殺手級的業(yè)務(wù)還沒有呈現(xiàn)，終端還不夠多。在我國，政府將考慮對市場競爭度的把握，涉及3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)放幾張牌照的問題，同時，還將考慮設(shè)備國產(chǎn)化問題。這些問題已經(jīng)屬于次要矛盾，目前最重要的是要選擇恰當(dāng)時機盡快推動3G網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)，這才是解決以上矛盾的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和引導(dǎo)環(huán)節(jié)。
這主要是因為我國3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不同于西方發(fā)達國家，我國移動話音用戶市場還有很大的成長空間，這就能夠避免出現(xiàn)因為發(fā)展初期新應(yīng)用新業(yè)務(wù)不足無法支撐網(wǎng)絡(luò)生存的狀況。同時，我國有迫切需要進入移動市場的“新”運營商，中國電信和中國網(wǎng)通如果被允許經(jīng)營移動通信業(yè)務(wù)，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必然會選擇3G，這從中遠期的網(wǎng)絡(luò)成本上要遠遠低于2G技術(shù)。此外，盡快發(fā)放3G牌照，對解決現(xiàn)有的小靈通（PHS）的矛盾，也有重要的戰(zhàn)略意義。目前，日本都已經(jīng)棄PHS而轉(zhuǎn)攻3G，其目的十分明顯，即要糾正自己早期大上帶有強烈本土化特征的PHS導(dǎo)致失去移動領(lǐng)域國際領(lǐng)先地位的失誤，重新用全球性的先進技術(shù)武裝自己的移動通信產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)在該領(lǐng)域的戰(zhàn)略性崛起。如果我國反其道而行之，將是不明智的，這關(guān)鍵還是政府的決策引導(dǎo)問題，而不能抱怨運營商?？傊?，3G不是一蹴而就的，如果遲遲不進行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其他的矛盾將繼續(xù)積聚，難以得到根本性的解決。
2.3.5GHz寬帶固定無線接入的推廣應(yīng)用
3.5GHz寬帶固定無線接入技術(shù)MMDS，是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術(shù)。今年4月份，第三批3.5GHz寬帶固定無線接入頻率評選（招標(biāo)）工作在我國進行，使MMDS技術(shù)在我國的應(yīng)用進一步擴大，這也使3.5GHz固定無線接入技術(shù)成為今年業(yè)界的熱點之一。
在此次評選（招標(biāo)）工作中，中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動、中國聯(lián)通、中國鐵通五大運營商分別獲得河北、山西、內(nèi)蒙古等27個?。▍^(qū)）的3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權(quán)，并將獲準(zhǔn)經(jīng)營相應(yīng)電信業(yè)務(wù)。加上此前的兩次3.5GHz頻率使用權(quán)分配，我國3.5GHz頻段已在絕大部分地區(qū)分配完畢。這表明，我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進入了規(guī)模商用。
前一段時間，無線電管理局副局長劉巖率領(lǐng)由無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調(diào)研組，對第二批3.5GHz中標(biāo)企業(yè)的工作情況進行了調(diào)研。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在第二批中標(biāo)的9家企業(yè)中有7家建設(shè)開通了網(wǎng)絡(luò)，這7家企業(yè)在一半以上的中標(biāo)城市建設(shè)了自己的網(wǎng)絡(luò)。目前運營商傾向于提供的業(yè)務(wù)包括：語音接入業(yè)務(wù)（本地和IP電話），數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)，Internet接入業(yè)務(wù)等。調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，如果將3.5GHz網(wǎng)絡(luò)作為單一網(wǎng)絡(luò)來經(jīng)營，盈利困難比較大，特別是對于大型企業(yè)。調(diào)研中，運營企業(yè)對進一步獲得3.5GHz頻率資源表現(xiàn)出了很大熱情。
趨勢分析寬帶固定無線接入技術(shù)因為其高帶寬、建設(shè)速度快、接入方式靈活等特點，受到了業(yè)界的關(guān)注。但這項技術(shù)也有其局限性，比如高頻段26GHz的LMDS技術(shù)受天氣影響較大，而3.5GHzMMDS技術(shù)在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。因此，對于寬帶固定無線接入技術(shù)，我們應(yīng)該回歸理性的認識。它具有自身的優(yōu)勢，但也有其固有的缺陷，因此在應(yīng)用中要實事求是。
就目前重點推廣的3.5GHz技術(shù)來看，運營商的經(jīng)營經(jīng)驗表明，若單獨把MMDS技術(shù)作為一個獨立網(wǎng)絡(luò)來運作，由于其技術(shù)、用戶規(guī)模和頻率帶寬的限制，較難實現(xiàn)盈利。因此，我們應(yīng)該進一步放寬眼光，把它推廣至更大的應(yīng)用領(lǐng)域。比如可以考慮像現(xiàn)在某些運營商所采用的，將之作為移動基站的回路。
對于3.5GHzMMDS技術(shù)，我們一方面要積極推動其綜合業(yè)務(wù)的應(yīng)用，比如數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)的開發(fā)和經(jīng)營。同時也要從全局的角度考慮，使之成為移動通信網(wǎng)絡(luò)的有效補充手段。這樣才能充分發(fā)揮3.5GHz頻段的效率。未來，隨著3G技術(shù)的商用，3.5GHz將有望成為移動網(wǎng)絡(luò)重要的接入補充手段，并對3G網(wǎng)絡(luò)的搭建起到支撐作用。
3.沸沸揚揚的WLAN標(biāo)準(zhǔn)之爭
無線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN（Wi－Fi），其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802.11，可實現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)絡(luò)，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術(shù)，WLAN在歐美等國快速發(fā)展，在我國近兩年也得到了幾大運營商的追捧。而自去年開始的WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，吸引了全球的關(guān)注目光。
2003年5月12日，由中國寬帶無線IP標(biāo)準(zhǔn)工作組負責(zé)起草的無線局域網(wǎng)兩項國家標(biāo)準(zhǔn)（即WAPI標(biāo)準(zhǔn)），由國家信息產(chǎn)業(yè)部報送國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會正式頒布。2003年12月1日，國家認證認可監(jiān)督管理委員會2003年第113號公告，宣布對無線局域網(wǎng)產(chǎn)品實施強制性產(chǎn)品認證，要求所有產(chǎn)品都要加載我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的安全保密協(xié)議WAPI，從2004年6月1日起，不符合WAPI標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品不得出廠、進口、銷售或者在其他經(jīng)營活動中使用。但2004年4月22日，國務(wù)院副總理吳儀表示中國已經(jīng)同意美方提出的要求，不在2004年6月1日最后期限到來之時強制實施WAPI標(biāo)準(zhǔn)。2004年4月29日，國家質(zhì)檢總局、認監(jiān)委、國標(biāo)委聯(lián)合了2004年第44號公告。公告強調(diào)：WAPI標(biāo)準(zhǔn)實施時間只是推遲，并沒有取消，也沒有取消標(biāo)準(zhǔn)的強制性屬性。
筆者認為，之所以出現(xiàn)WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，除了國家出于自身信息安全的考慮外，我國無線通信設(shè)備廠商希望成長壯大，占領(lǐng)新興技術(shù)市場的渴望也是重要因素。但該標(biāo)準(zhǔn)的無限期推遲，也暴露出一些問題。那就是，我國的無線技術(shù)的核心能力，與國際水平相比還有一定差距，還難以撼動國際主流的技術(shù)集團。同時，我國通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂策略，還存在封閉性的問題，這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當(dāng)然，WAPI標(biāo)準(zhǔn)的推遲執(zhí)行，也是出于更大的國家利益的考慮。
趨勢分析WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，表明WLAN技術(shù)在全球的重要戰(zhàn)略地位。其戰(zhàn)略意義不只在于網(wǎng)絡(luò)的部署、用戶的發(fā)展、業(yè)務(wù)的經(jīng)營范疇，更在于其對IT通信產(chǎn)品領(lǐng)域的巨大拉動力量，特別是對計算機芯片的突出貢獻。因此，我國應(yīng)該積極推進WLAN核心技術(shù)的研究工作，這不僅涉及通信產(chǎn)業(yè)，而且涉及IT領(lǐng)域的巨大利益。
拋開WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，我們?nèi)绾伟盐誛LAN技術(shù)的發(fā)展趨勢呢？應(yīng)該說，WLAN在我國目前的工作，陷入了低潮階段。這主要是受制于WLAN技術(shù)自身的限制，比如其漫游性、安全性、如何計費等等，還沒有得到妥善的解決。另外，高端商業(yè)用戶的不足，使網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資收益比較低，因此也影響了運營商的積極性。未來，隨著技術(shù)的進一步成熟，WLAN技術(shù)將在特定的區(qū)域和范圍，特別是熱點區(qū)域和高速信息接入領(lǐng)域，發(fā)揮對移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要補充作用。3G網(wǎng)絡(luò)商用后，WLAN將成為彌補3G固定區(qū)域高速覆蓋的不足?？傮w來看，WLAN具有很強的生命力，但其在運營領(lǐng)域的發(fā)展速度估計會低于過去的預(yù)期。
4.寬帶無線技術(shù)新寵WiMAX
有資料顯示，“WiMAX”已經(jīng)成為近期互聯(lián)網(wǎng)上搜索量最大的通信關(guān)鍵詞，該項技術(shù)以其遠覆蓋和高帶寬特性，成為無線業(yè)界的新寵。
WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系統(tǒng)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.16。WiMAX也組織了自己的聯(lián)盟。目前這個聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十家會員，該聯(lián)盟由Intel牽頭，我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標(biāo)是促進IEEE802.16的應(yīng)用。
WiMAX相對于Wi－Fi的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在Wi－Fi解決的是無線局域網(wǎng)的接入問題，而WiMAX解決的是無線城域網(wǎng)的問題。Wi－Fi只能把互聯(lián)網(wǎng)的連接信號傳送到300英尺遠的地方，WiMAX則能把信號傳送31英里之遠。Wi－Fi網(wǎng)絡(luò)連接速度為每秒54兆，而WiMAX為每秒70兆。有專家認為，WiMAX的覆蓋范圍和傳輸速度將對3G構(gòu)成威脅。在成本等各個方面的優(yōu)勢使得業(yè)內(nèi)人士將WiMAX技術(shù)看作是一項打破產(chǎn)業(yè)格局的技術(shù)。
近期，英國電信（BT）、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇，目前WiMAX論壇已經(jīng)擁有98個成員，運營商占25％。今年初，Intel也宣布，下半年開始將會在其生產(chǎn)的芯片中部分采用WiMAX標(biāo)準(zhǔn)。
趨勢分析對于今天異常火熱的WiMAX技術(shù)，我們該如何看待？它會成為3G技術(shù)的終結(jié)者嗎？筆者認為，這種觀點不盡正確。首先，從技術(shù)自身角度來看，WiMAX還不具備公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性。其次，WiMAX標(biāo)準(zhǔn)還不成熟，因此預(yù)計商用還需要至少兩年以上的時間，規(guī)模普及還要五年左右的時間。其三，WiMAX的特點是高速的數(shù)據(jù)傳輸能力，但其還沒有對實時話音業(yè)務(wù)的高效支持能力，這將限制其作為公眾移動通信的應(yīng)用。其四，WiMAX的產(chǎn)業(yè)規(guī)模以及技術(shù)和設(shè)備成熟性還遠遠難以和3G相抗衡，其推廣期也將滯后于已經(jīng)開始啟動的3G技術(shù)。其五，WiMAX技術(shù)有可能受到傳統(tǒng)移動通信運營商或制造商的抵制，從而限制其發(fā)展。
對于WiMAX技術(shù)，筆者認為它具有巨大的潛力，但尚處在襁褓階段，目前還難以對當(dāng)前的全球無線通信格局產(chǎn)生重大的影響。由于3G的實施，WiMAX將可能成為未來3G網(wǎng)絡(luò)的補充手段，在高速信息接入領(lǐng)域發(fā)揮其特性。但受其自身移動性和話音支持能力的限制，WiMAX不大可能殺死3G。
5.超寬帶無線接入技術(shù)UWB
無線技術(shù)領(lǐng)域的活躍除表現(xiàn)在新技術(shù)不斷涌現(xiàn)外，還表現(xiàn)在其傳輸能力的不斷拓展。近兩年，一項超高速的無線接入技術(shù)受到了大家的關(guān)注，那就是UWB。
UWB是一種時域通信技術(shù)，它采用超短周期脈沖進行調(diào)制，把信號直接按照0或1發(fā)送出去，而不使用載波，這與此前的無線通信截然不同。脈沖調(diào)制產(chǎn)生的信號為超寬帶信號，譜密度極低，信號的中心頻率在650MHz～5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級，抗干擾和多徑的能力強，具有多個可利用信道。與CDMA系統(tǒng)相比，時域通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本相對較低。UWB技術(shù)具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。
UWB最引人注目的特點是具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。XtremeSpectrum公司預(yù)測，他們即將開發(fā)出的產(chǎn)品具有在10米內(nèi)傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標(biāo)定在了500Mbps。
趨勢分析對于UWB技術(shù)，我們應(yīng)該這樣看待，它以其獨特的速率鋒芒以及特殊的應(yīng)用范圍，也將在無線通信領(lǐng)域占據(jù)一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點，它很適合組建家庭的高速信息網(wǎng)絡(luò)。它對藍牙技術(shù)具有一定的沖擊，但對當(dāng)前的移動技術(shù)、WLAN等技術(shù)的威脅不大，甚至可以成為其良好的能力補充。
三、走勢把握：接入多元網(wǎng)絡(luò)一體綜合布局代表方向
以上，就當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的熱點和焦點問題進行了敘述和討論。那么，我們該如何把握中期未來無線領(lǐng)域的發(fā)展趨勢呢？
首先，無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍，不同的適用區(qū)域，不同的技術(shù)特點，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可實現(xiàn)互補效應(yīng)。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實現(xiàn)近距離的超高速無線接入。因此，在政策上我們應(yīng)該綜合推進各種無線接入的發(fā)展，推進組網(wǎng)的一體化進程，通過建網(wǎng)的接入手段多元化，實現(xiàn)對不同用戶群體的需求覆蓋，達到市場細分和業(yè)務(wù)的多元化，解決移動通信發(fā)展不均衡的狀況。
其次，我國政府應(yīng)該給企業(yè)配置更多的無線頻率資源，推進不同技術(shù)相關(guān)頻譜的規(guī)劃和應(yīng)用工作。這樣才有利于不同的企業(yè)根據(jù)不同的發(fā)展策略和市場需求，綜合地規(guī)劃自己的無線通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)資源的有效配置和利用。當(dāng)然，政府也需要加強對有限頻率資源的管理，對于企業(yè)閑置不用的頻率占用，考慮適當(dāng)?shù)氖侄斡枰允栈亍?/p>
其三，從公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來看，3G已經(jīng)成為全球包括中國移動網(wǎng)絡(luò)演進的主要進程。從歐美發(fā)達國家的經(jīng)驗來看，由于其移動話音用戶的普及率高，通過發(fā)展用戶實現(xiàn)增長的模式已成為歷史。因此，他們期望通過3G搭建更大的業(yè)務(wù)平臺，從而實現(xiàn)利潤的新來源。由于3G技術(shù)的成熟，目前3G商用網(wǎng)絡(luò)部署已經(jīng)在全球范圍內(nèi)啟動。就我國而言，也要借鑒歐美的經(jīng)驗，在用戶數(shù)量增長放緩之前，就應(yīng)提前培育新興移動市場。目前，政府應(yīng)該開始積極考慮3G牌照發(fā)放和商用問題，把握住這個移動業(yè)界的巨大歷史機遇。
其四，從寬帶無線接入技術(shù)來看，全球該領(lǐng)域發(fā)展十分火熱。該領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來，該領(lǐng)域還可能出現(xiàn)更強大的新技術(shù)，從另一個角度對整個無線通信產(chǎn)業(yè)起到推進作用。但從近期來看，我們對寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展應(yīng)該有一個理性的態(tài)度和科學(xué)的把握。目前的寬帶無線接入技術(shù)主要集中在固定環(huán)境下的高速接入，其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)抗衡。在發(fā)展中，我們應(yīng)該從全局的觀點來把握，使之成為與移動網(wǎng)絡(luò)互補的重要技術(shù)手段，這樣既可以充分發(fā)揮其技術(shù)個性，又防止出現(xiàn)不必要的資源競爭和浪費。
其五，未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是怎樣的呢？專家認為，未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)將是一個綜合的一體化的解決方案。各種無線技術(shù)都將在這個一體化的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮自己的作用，找到自己的天地。從大范圍公眾移動通信來看，3G或超3G技術(shù)將是主導(dǎo)，從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋；而WLAN、WiMAX、UWB等寬帶接入技術(shù)，將因其自己不同的技術(shù)特點，在不同覆蓋范圍或應(yīng)用區(qū)域內(nèi)，與公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)形成有效互補。
其六，更遠的未來，按當(dāng)前專家們的預(yù)想，通信信息網(wǎng)絡(luò)將向下一代網(wǎng)絡(luò)NGN融合。在未來NGN概念中，固定網(wǎng)絡(luò)將形成一個高帶寬、IP化、具有強QoS保證的信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺。在這一平臺上，各種接入手段將成為網(wǎng)絡(luò)的觸手，向各個應(yīng)用領(lǐng)域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網(wǎng)或城域網(wǎng)方案，都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發(fā)揮效用，各種業(yè)務(wù)形成全網(wǎng)絡(luò)配置的一體化綜合網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，這一進程將是漫長的，也必將遇到很多挫折。
這主要是由于網(wǎng)絡(luò)故障引起的瀏覽器無法正常運行上網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)通信中斷等問題。對這樣問題的解決辦法則是通過運行網(wǎng)絡(luò)故障修復(fù)的診斷命令或者根據(jù)提示的故障原因報修等。除此之外，計算機網(wǎng)絡(luò)通信常常提示計算機設(shè)置錯誤等，則應(yīng)該根據(jù)實際狀況進行設(shè)置即可。
2、網(wǎng)絡(luò)通信安全
網(wǎng)絡(luò)通信安全問題越來越成為人們頭疼的問題，尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)在電子商務(wù)、電子銀行、電子購物等B2C、B2B領(lǐng)域的發(fā)展，使得計算機網(wǎng)絡(luò)安全問題越來越受到關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)信息安全問題的出現(xiàn)，很大程度上是由當(dāng)前技術(shù)發(fā)展過快、人們保護信息意識較差等原因造成的。這樣的問題，雖然給計算機網(wǎng)絡(luò)通信帶來了一定的障礙，但是卻可以在短時間內(nèi)解決。
二、新時期計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
1、多網(wǎng)融合技術(shù)
由于當(dāng)前社會手機終端的發(fā)展、平板電腦的出現(xiàn)，在很大程度對傳統(tǒng)筆記本或家用電腦產(chǎn)生了沖擊。在這樣的背景下，移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光通信技術(shù)以及多媒體通信技術(shù)的融合發(fā)展，成為了人們在新時期新時代下的新要求。利用光通信技術(shù)的快速、移動通信技術(shù)的便利性以及多媒體技術(shù)的多樣性等優(yōu)勢，融合成為一種快速、便利、多樣的新技術(shù)，這樣不僅可以滿足人們對移動通信技術(shù)的要求，也可以促進人們在工作、生活中辦公的效率，大大提升人們由于計算機網(wǎng)絡(luò)通訊不便、不暢所帶來的工作效率低下等問題的解決效率。而且，還可以滿足不同人群、不同地點對計算機網(wǎng)絡(luò)通信的不同要求，一舉多得。
2、無線通信技術(shù)的跨越
在新時期網(wǎng)絡(luò)通信的改革中，人們對于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的便利性提出了越來越高的要求，因此，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向無線通信技術(shù)的發(fā)展越成為了必然的趨勢。目前，無線通信技術(shù)主要是指WiFi技術(shù)，包括中國電信的chinanet、中國移動的CMCCauto等。這些率先使用無線通信技術(shù)的移動通信公司，在很大程度上是借鑒外國無線通信技術(shù)，缺少獨立自主的開發(fā)。所以，完成無線通信技術(shù)的消化吸收，完成無線技術(shù)的跨越，成為了擺在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)公司的嚴峻問題。把無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展作為基礎(chǔ)設(shè)施來建設(shè)，把便利性提高，惠澤民眾，使得社會的發(fā)展更加得益于此，也是當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)通信公司所要解決的重大問題之一。
3、移動通信技術(shù)的革新
現(xiàn)如今，移動通信技術(shù)的發(fā)展正在由2G向4G跨越。然而，就目前的狀況來說，對4G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的追求，是為了保護三家移動通訊巨頭的市場占有率，并沒有真正的做到方便民眾，而是作為營銷的策略才進行的通信技術(shù)革新。因此，在未來的移動網(wǎng)絡(luò)通信中，如何做到通信技術(shù)革命真正的有益于使用者，這才是移動網(wǎng)絡(luò)通信所需要解決的首要問題。
2中心服務(wù)器通道管理軟件
中心服務(wù)器通道管理軟件包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、下位機管理模塊通信協(xié)議棧模塊、數(shù)據(jù)加密模塊以及GPRS通信模塊通道管理軟件是目前所有電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中的通信方式與通信規(guī)約的集成所在。其中通道管理軟件每個模塊都有各自的功能，系統(tǒng)設(shè)置模塊主要是擁有用戶權(quán)限管理、用戶注銷以及更改用戶等功能系統(tǒng)設(shè)置在數(shù)據(jù)庫中保存；數(shù)據(jù)庫模塊由系統(tǒng)配置庫、報表庫以及采集轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)庫三個子庫組成，而系統(tǒng)配置庫又包括系統(tǒng)設(shè)置庫、下位機信息庫以及通信協(xié)議棧庫三個子庫；每個子庫又都有不同的模塊來組成，每個模塊都有其各自的作用，這里就不再進行一一的描述了。
3GPRS的安全性分析
3.1GPRS所采用的安全措施
與固定網(wǎng)絡(luò)相比，無線網(wǎng)絡(luò)在安全性方面做得還不夠到位，為了使這種狀況得到改善，對用戶的傳輸信息進行保密，GPRS采用了GSM中大量的安全保證措施。
（1）為了不讓未注冊的用戶接入，GPRS采用了GSM的移動終端鑒別方法進行加密，從而對SIM卡的有效性進行確認。
（2）運營商和用戶首先商量好使用GPRS服務(wù)的區(qū)域，一旦離開這個區(qū)域就不能享受一定級別的QOS這是接入控制。
（3）由于GPRS中的所有安全功能都與SIM卡有關(guān)，所以對SIM卡進行了獨特的設(shè)計，想要對其進行復(fù)制或偽造都是很難的，從而為網(wǎng)絡(luò)以及用戶的安全提供了可靠保障。根據(jù)對GPRS四點安全機制的描述不難看出，在GPRS的安全性已經(jīng)能使電力系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用要求得到滿足，最重要的就是對SIM卡的安全保護，確保用戶信息不被泄露；除此之外GPRS本身也有不足之處，不能確保用戶連接的GPRS網(wǎng)絡(luò)都是真實的。
3.2應(yīng)用GPRS的安全性建議
根據(jù)GPRS的變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)情況，不光要在GPRS本身安全機制上作改變，還要加強應(yīng)用層的安全保護。
（1）采用APN接入方式，利用SIM卡的唯一性來進行保護，只有是規(guī)定的SIM卡手機號才能訪問，在移動終端與數(shù)據(jù)中心采用專門的APN進行無線網(wǎng)絡(luò)接入，普通手機做不到。
（2）使用V.25協(xié)議的點對點傳輸方式。從調(diào)度自動化系統(tǒng)所處的位置來看，為了安全性考慮其不能采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與其他分區(qū)直接相連。利用V.25協(xié)議的點對點傳輸方式，不僅使調(diào)度自動化系統(tǒng)與外部公網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)有所區(qū)分，而且這樣是符合國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會第30號令《電網(wǎng)和電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護規(guī)定》，同時也滿足了電力系統(tǒng)二次安全防護的分區(qū)要求。
4GPRS技術(shù)特點
GPRS的分組交換技術(shù)與以前的GSM拔號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式相比有許多優(yōu)點，例如：（1）高速率。GPRS在理論上的最高速率能夠達到171.2kbit/s。相比于現(xiàn)有的電路交換數(shù)據(jù)服務(wù)與短消息服務(wù)GPRS雖不能分配所有的時隙給數(shù)據(jù)服務(wù)但相比之下已有非常大的優(yōu)越性。除此之外，與電路交換數(shù)據(jù)服務(wù)按連接時長計費法GPRS按數(shù)據(jù)通信量進行計費比較，后者更能享受實惠。（2）永遠在線。無論是發(fā)送或者接收信息，GPRS能夠立刻連接起來在無線信道內(nèi)。當(dāng)用戶一直處在在線狀態(tài)的時候，用戶可以更快的進行連接不再需要復(fù)雜的程序。（3）費用低廉。GPRS付費按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)來進行付費，當(dāng)用戶不接收數(shù)據(jù)包時就算在網(wǎng)上掛著也不會有費用的流出。中國移動對GPRS的收費是按照1K數(shù)據(jù)1min來收取的，而且不收漫游費，非常有利于野外施工以及長途運輸?shù)刃袠I(yè)。
2車載式移動醫(yī)療通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計
2.1業(yè)務(wù)需求分析
圍繞醫(yī)療通訊車設(shè)置“帳篷醫(yī)療點”，帳篷相當(dāng)于科室，內(nèi)設(shè)醫(yī)療設(shè)備和電腦等，設(shè)備需要通過本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)，訪問車內(nèi)數(shù)據(jù)中心的醫(yī)院信息系統(tǒng)、實驗室信息系統(tǒng)和影像歸檔及傳輸系統(tǒng)。同時，本地桌面會診、遠程醫(yī)療及物資管理信息等也需要通過無線網(wǎng)絡(luò)進行通信。
2.2帶寬設(shè)計
根據(jù)現(xiàn)場救援環(huán)境需要，本網(wǎng)絡(luò)按可承受全網(wǎng)80臺業(yè)務(wù)訪問終端進行設(shè)計。其中帶寬需求最大的是PACS傳輸、遠程視頻及本地桌面會診3個業(yè)務(wù)；HIS、LIS訪問及語音通信等業(yè)務(wù)帶寬需求較小。文件傳輸保留1.2Mbps帶寬，桌面共享平均每方60K。由于終端的局限性，本研究設(shè)計語音按8并發(fā)、2路視頻并發(fā)、1路文件傳輸及5路桌面共享計算，共需帶寬設(shè)計為4種。
2.3傳輸距離設(shè)計
通常帳篷醫(yī)療點圍繞在通訊車220m范圍以內(nèi)，相互間距＜60m。在特殊地形地貌的救援現(xiàn)場，系統(tǒng)應(yīng)能支持擴展1倍的距離，提供400m左右的通信能力。為進一步發(fā)揮移動醫(yī)療通信車的作用，如與離開一定距離的醫(yī)護人員進行通信、從山上對山溝下需要救助人員進行現(xiàn)場環(huán)境采集等，系統(tǒng)若能提供千米(km)級的無線通信能力則更好，如支持4km長距離的通信，能夠使醫(yī)療通信系統(tǒng)適應(yīng)各種救援現(xiàn)場環(huán)境下的靈活部署。
3基于LTE和WLAN的無線通信技術(shù)
LTE技術(shù)，即3.9G無線寬帶技術(shù)(準(zhǔn)4G)，是未來的通信發(fā)展趨勢和發(fā)展目標(biāo)?；贚TE的無線寬帶專網(wǎng)集群系統(tǒng)作為新一代寬帶無線移動通訊技術(shù)，具備同時傳輸大容量的下行和上行數(shù)據(jù)的能力。單站情況下，單小區(qū)的下行峰值速率可達到90Mbps，上行峰值速率可達到40Mbps。在4km超長距離下，系統(tǒng)認可提供0.9Mbps的通信帶寬。通過強大的寬帶數(shù)據(jù)接入功能，現(xiàn)場人員可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠端數(shù)據(jù)快速查詢、現(xiàn)場采集信息便捷上報以及工作電子流現(xiàn)場處理等業(yè)務(wù)，極大的提高應(yīng)急救援人員的工作效率。單個CPE的WiFi可覆蓋40～90m的范圍，＜60m范圍的WiFi信號衰減較弱，不影響通信帶寬，相鄰數(shù)個CPE同時存在時WiFi設(shè)備可以接入信號最強的CPE中。為保障系統(tǒng)能夠提供WLAN無線定位功能，本研究在系統(tǒng)設(shè)計時將LTE網(wǎng)絡(luò)上疊加WLAN網(wǎng)絡(luò)，形成LTE和WLAN的本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)。AP通過CPE提供的LAN接口接入到網(wǎng)絡(luò)中，以LTE為管道承載數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，AP由AC集中管控，上電后可自動部署。采用LTE通信技術(shù)能夠同時提供基于LTE的集群通信功能，實現(xiàn)清晰、易于操作的語音通話以及語音對講功能。
4LTE和WLAN安全性分析
醫(yī)療信息涉及個人隱私，屬于保密信息，故整個系統(tǒng)建設(shè)需要充分考慮信息安全。LTE高安全加密集群通信和WLAN無線信號支持WIDS/WIPS無線攻擊檢測；MAC/802.1x接入認證等保障無線網(wǎng)絡(luò)安全，能夠滿足一般民用設(shè)計的要求。
當(dāng)今，全球無線通信產(chǎn)業(yè)的兩個突出特點體現(xiàn)在：一是公眾移動通信保持增長態(tài)勢，一些國家和地區(qū)增勢強勁，但存在發(fā)展不均衡的現(xiàn)象；二是寬帶無線通信技術(shù)熱點不斷，研究和應(yīng)用十分活躍。
資料顯示，在全球電信市場普遍低調(diào)的背景下，移動通信依然保持了較好的增長態(tài)勢。統(tǒng)計顯示，2003年全球移動用戶數(shù)增長率在17％以上，總計達到13.54億戶。在市場值方面，全球移動業(yè)務(wù)市場在2003年已達到4680億歐元，比上年增長了11.3％以上。
盡管全球移動市場在增長，但這種增長也呈現(xiàn)出很大的不均衡性。從用戶數(shù)來看，在北美、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)，由于移動用戶普及率已經(jīng)很高，因此新增用戶數(shù)日益減少；而在亞洲、非洲等地區(qū)，特別是像中國這樣的發(fā)展中國家，移動用戶數(shù)增長迅猛。從用戶創(chuàng)造的價值來看，歐美發(fā)達國家的ARPU值遠遠超過了新興的發(fā)展中國家。從數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)市場的增長來看，韓國、日本呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢，已成為全球移動通信發(fā)展的新熱點。
目前，我國的移動通信市場呈現(xiàn)持續(xù)快速增長的局面，截至4月底，移動用戶總數(shù)達到2.96億，用戶普及率達到20.9％?？紤]閑置的充值卡和一人雙機的情況，我國移動通信由于用戶普及率相對還比較低，仍有相當(dāng)巨大和持久的增長空間。但我國的移動通信領(lǐng)域已進入了全面競爭的時代，GSM、CDMA乃至小靈通等網(wǎng)絡(luò)激烈爭奪用戶，這已導(dǎo)致了資費下降，用戶ARPU值下降的情況。目前我國的GPRS、CDMA1X等2.5G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展態(tài)勢不錯，并已逐步培育了用戶群。而3G還處在技術(shù)試驗階段，政府依然保持謹慎態(tài)度。
除傳統(tǒng)的公眾移動通信外，全球的寬帶無線接入領(lǐng)域近期研究和應(yīng)用十分活躍，熱點不斷出現(xiàn)，給無線通信業(yè)界帶來了清新的空氣。這包括寬帶固定無線接入技術(shù)、WLAN技術(shù)、WiMAX技術(shù)、UWB技術(shù)等等，呈現(xiàn)百花齊放的局面。這些技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，給整個無線通信產(chǎn)業(yè)注入了勃勃生機。
二、熱點解析：五大技術(shù)引領(lǐng)應(yīng)用模式各展所長
前文對全球無線通信領(lǐng)域的發(fā)展情況作了概要性介紹，以下將重點就當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的焦點問題和熱點技術(shù)展開較深入的介紹和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大熱點。
1.舉世矚目的3G
今天，第三代移動通信3G格外引人矚目，成為無線通信產(chǎn)業(yè)的最大熱點。
首先，從技術(shù)角度來看，3G主流技術(shù)已經(jīng)基本成熟。cdma2000由于技術(shù)本身的平滑演進特性，進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響，阻礙了商用進程，但目前主體標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定型，具備了規(guī)模商用的基礎(chǔ)。TD－SCDMA技術(shù)要相對滯后一些。
總的說來，當(dāng)前的3G技術(shù)已經(jīng)能夠支持規(guī)?；纳逃镁W(wǎng)絡(luò)部署。
其次，目前歐美等運營商已經(jīng)進入了3G網(wǎng)絡(luò)部署階段。3G網(wǎng)絡(luò)的商用部署正在全球一步步地鋪展開來。截至2004年3月底，就WCDMA而言，全球已經(jīng)發(fā)放了120份牌照，簽署了91份商業(yè)部署合同，目前已有二十多家網(wǎng)絡(luò)投入商用，預(yù)計到2004年年底總數(shù)將超過40家。目前兩家韓國運營商STK和KTF在使用cdma20001xEV－DO，日本KDDI也開始了EV－DO網(wǎng)絡(luò)的商用，而Verizon也即將參與該制式下3G網(wǎng)絡(luò)的部署。
應(yīng)該說，2004年已經(jīng)進入了全球3G的商用部署年。
第三，部分運營商的3G用戶數(shù)量開始呈現(xiàn)快速增長的局面。最早推出3G商用業(yè)務(wù)的NTTDoCoMo近期宣布，在距離突破200萬用戶僅僅兩個月的時間內(nèi)，他們的3G用戶總數(shù)就增長至300萬大關(guān)。5月中下旬，和記黃埔表示，在過去兩個月中，3G用戶數(shù)出現(xiàn)了快速增加，目前在全球范圍內(nèi)已經(jīng)達到了173萬。截至2004年1月1日，全球使用cdma2000（包括CDMA1X）系列和WCDMA標(biāo)準(zhǔn)制式的3G用戶數(shù)已經(jīng)達到了7300萬。
從全球來看，3G商用在部分地區(qū)已取得了初步成功。
第四，我國3G處在黎明的前夕。我國對3G一直采取積極穩(wěn)健的態(tài)度，目前，我國正在進行第二階段的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗，或稱外場測試。自今年3月起，開始啟動WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的測試工作，由6大運營商分別在北京、上海、廣州三地進行。測試的重點包括：3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量等性能試驗；不同3G技術(shù)之間、3G和2G技術(shù)之間的干擾、共存；各種3G業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)兼容性試驗；3G終端和系統(tǒng)之間互操作試驗；3G和2G之間的互操作試驗。
預(yù)計此階段試驗將在今年10月份完成，試驗將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗由運營商參與，且屬于網(wǎng)絡(luò)試驗。因此，預(yù)計若此次試驗結(jié)果令人滿意的話，我國的3G牌照發(fā)放工作有可能順勢展開。
趨勢分析3G一波三折，曾經(jīng)有一段時間，人們對3G的前途失去了信心，并在今天留下了心理陰影。對3G問題，我國應(yīng)如何把握呢？筆者認為，目前，3G已處在商用的爆發(fā)階段，由于3G技術(shù)和產(chǎn)品的成熟，3G的商用已不容置疑地擺在了我們面前。歐美等國運營商加緊部署3G網(wǎng)絡(luò)以及日韓等國3G用戶的快速增長，表明3G已經(jīng)成為全球移動通信領(lǐng)域新的成長點，我國需要當(dāng)機立斷，盡快開展3G牌照的發(fā)放工作和商用部署工作。這樣才不至于坐失機遇，在本來領(lǐng)先的移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中落后。同時，3G也為國內(nèi)的電信制造商提供了絕佳的機遇，這也是我國移動通信產(chǎn)業(yè)的一次發(fā)展良機。
應(yīng)該說，目前3G還存在一些問題，主要表現(xiàn)在市場還處在啟蒙階段，殺手級的業(yè)務(wù)還沒有呈現(xiàn)，終端還不夠多。在我國，政府將考慮對市場競爭度的把握，涉及3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)放幾張牌照的問題，同時，還將考慮設(shè)備國產(chǎn)化問題。這些問題已經(jīng)屬于次要矛盾，目前最重要的是要選擇恰當(dāng)時機盡快推動3G網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)，這才是解決以上矛盾的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和引導(dǎo)環(huán)節(jié)。
這主要是因為我國3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不同于西方發(fā)達國家，我國移動話音用戶市場還有很大的成長空間，這就能夠避免出現(xiàn)因為發(fā)展初期新應(yīng)用新業(yè)務(wù)不足無法支撐網(wǎng)絡(luò)生存的狀況。同時，我國有迫切需要進入移動市場的“新”運營商，中國電信和中國網(wǎng)通如果被允許經(jīng)營移動通信業(yè)務(wù)，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必然會選擇3G，這從中遠期的網(wǎng)絡(luò)成本上要遠遠低于2G技術(shù)。此外，盡快發(fā)放3G牌照，對解決現(xiàn)有的小靈通（PHS）的矛盾，也有重要的戰(zhàn)略意義。目前，日本都已經(jīng)棄PHS而轉(zhuǎn)攻3G，其目的十分明顯，即要糾正自己早期大上帶有強烈本土化特征的PHS導(dǎo)致失去移動領(lǐng)域國際領(lǐng)先地位的失誤，重新用全球性的先進技術(shù)武裝自己的移動通信產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)在該領(lǐng)域的戰(zhàn)略性崛起。如果我國反其道而行之，將是不明智的，這關(guān)鍵還是政府的決策引導(dǎo)問題，而不能抱怨運營商?？傊?G不是一蹴而就的，如果遲遲不進行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其他的矛盾將繼續(xù)積聚，難以得到根本性的解決。
2.3.5GHz寬帶固定無線接入的推廣應(yīng)用
3.5GHz寬帶固定無線接入技術(shù)MMDS，是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術(shù)。今年4月份，第三批3.5GHz寬帶固定無線接入頻率評選（招標(biāo)）工作在我國進行，使MMDS技術(shù)在我國的應(yīng)用進一步擴大，這也使3.5GHz固定無線接入技術(shù)成為今年業(yè)界的熱點之一。
在此次評選（招標(biāo)）工作中，中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動、中國聯(lián)通、中國鐵通五大運營商分別獲得河北、山西、內(nèi)蒙古等27個?。▍^(qū)）的3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權(quán)，并將獲準(zhǔn)經(jīng)營相應(yīng)電信業(yè)務(wù)。加上此前的兩次3.5GHz頻率使用權(quán)分配，我國3.5GHz頻段已在絕大部分地區(qū)分配完畢。這表明，我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進入了規(guī)模商用。
前一段時間，無線電管理局副局長劉巖率領(lǐng)由無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調(diào)研組，對第二批3.5GHz中標(biāo)企業(yè)的工作情況進行了調(diào)研。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在第二批中標(biāo)的9家企業(yè)中有7家建設(shè)開通了網(wǎng)絡(luò)，這7家企業(yè)在一半以上的中標(biāo)城市建設(shè)了自己的網(wǎng)絡(luò)。目前運營商傾向于提供的業(yè)務(wù)包括：語音接入業(yè)務(wù)（本地和IP電話），數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)，Internet接入業(yè)務(wù)等。調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，如果將3.5GHz網(wǎng)絡(luò)作為單一網(wǎng)絡(luò)來經(jīng)營，盈利困難比較大，特別是對于大型企業(yè)。調(diào)研中，運營企業(yè)對進一步獲得3.5GHz頻率資源表現(xiàn)出了很大熱情。
趨勢分析寬帶固定無線接入技術(shù)因為其高帶寬、建設(shè)速度快、接入方式靈活等特點，受到了業(yè)界的關(guān)注。但這項技術(shù)也有其局限性，比如高頻段26GHz的LMDS技術(shù)受天氣影響較大，而3.5GHzMMDS技術(shù)在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。因此，對于寬帶固定無線接入技術(shù)，我們應(yīng)該回歸理性的認識。它具有自身的優(yōu)勢，但也有其固有的缺陷，因此在應(yīng)用中要實事求是。
就目前重點推廣的3.5GHz技術(shù)來看，運營商的經(jīng)營經(jīng)驗表明，若單獨把MMDS技術(shù)作為一個獨立網(wǎng)絡(luò)來運作，由于其技術(shù)、用戶規(guī)模和頻率帶寬的限制，較難實現(xiàn)盈利。因此，我們應(yīng)該進一步放寬眼光，把它推廣至更大的應(yīng)用領(lǐng)域。比如可以考慮像現(xiàn)在某些運營商所采用的，將之作為移動基站的回路。
對于3.5GHzMMDS技術(shù)，我們一方面要積極推動其綜合業(yè)務(wù)的應(yīng)用，比如數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)的開發(fā)和經(jīng)營。同時也要從全局的角度考慮，使之成為移動通信網(wǎng)絡(luò)的有效補充手段。這樣才能充分發(fā)揮3.5GHz頻段的效率。未來，隨著3G技術(shù)的商用，3.5GHz將有望成為移動網(wǎng)絡(luò)重要的接入補充手段，并對3G網(wǎng)絡(luò)的搭建起到支撐作用。
3.沸沸揚揚的WLAN標(biāo)準(zhǔn)之爭
無線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN（Wi－Fi），其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802.11，可實現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)絡(luò)，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術(shù)，WLAN在歐美等國快速發(fā)展，在我國近兩年也得到了幾大運營商的追捧。而自去年開始的WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，吸引了全球的關(guān)注目光。
2003年5月12日，由中國寬帶無線IP標(biāo)準(zhǔn)工作組負責(zé)起草的無線局域網(wǎng)兩項國家標(biāo)準(zhǔn)（即WAPI標(biāo)準(zhǔn)），由國家信息產(chǎn)業(yè)部報送國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會正式頒布。2003年12月1日，國家認證認可監(jiān)督管理委員會2003年第113號公告，宣布對無線局域網(wǎng)產(chǎn)品實施強制性產(chǎn)品認證，要求所有產(chǎn)品都要加載我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的安全保密協(xié)議WAPI，從2004年6月1日起，不符合WAPI標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品不得出廠、進口、銷售或者在其他經(jīng)營活動中使用。但2004年4月22日，國務(wù)院副總理吳儀表示中國已經(jīng)同意美方提出的要求，不在2004年6月1日最后期限到來之時強制實施WAPI標(biāo)準(zhǔn)。2004年4月29日，國家質(zhì)檢總局、認監(jiān)委、國標(biāo)委聯(lián)合了2004年第44號公告。公告強調(diào)：WAPI標(biāo)準(zhǔn)實施時間只是推遲，并沒有取消，也沒有取消標(biāo)準(zhǔn)的強制性屬性。
筆者認為，之所以出現(xiàn)WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，除了國家出于自身信息安全的考慮外，我國無線通信設(shè)備廠商希望成長壯大，占領(lǐng)新興技術(shù)市場的渴望也是重要因素。但該標(biāo)準(zhǔn)的無限期推遲，也暴露出一些問題。那就是，我國的無線技術(shù)的核心能力，與國際水平相比還有一定差距，還難以撼動國際主流的技術(shù)集團。同時，我國通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂策略，還存在封閉性的問題，這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當(dāng)然，WAPI標(biāo)準(zhǔn)的推遲執(zhí)行，也是出于更大的國家利益的考慮。
趨勢分析WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，表明WLAN技術(shù)在全球的重要戰(zhàn)略地位。其戰(zhàn)略意義不只在于網(wǎng)絡(luò)的部署、用戶的發(fā)展、業(yè)務(wù)的經(jīng)營范疇，更在于其對IT通信產(chǎn)品領(lǐng)域的巨大拉動力量，特別是對計算機芯片的突出貢獻。因此，我國應(yīng)該積極推進WLAN核心技術(shù)的研究工作，這不僅涉及通信產(chǎn)業(yè)，而且涉及IT領(lǐng)域的巨大利益。
拋開WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，我們?nèi)绾伟盐誛LAN技術(shù)的發(fā)展趨勢呢？應(yīng)該說，WLAN在我國目前的工作，陷入了低潮階段。這主要是受制于WLAN技術(shù)自身的限制，比如其漫游性、安全性、如何計費等等，還沒有得到妥善的解決。另外，高端商業(yè)用戶的不足，使網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資收益比較低，因此也影響了運營商的積極性。未來，隨著技術(shù)的進一步成熟，WLAN技術(shù)將在特定的區(qū)域和范圍，特別是熱點區(qū)域和高速信息接入領(lǐng)域，發(fā)揮對移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要補充作用。3G網(wǎng)絡(luò)商用后，WLAN將成為彌補3G固定區(qū)域高速覆蓋的不足?？傮w來看，WLAN具有很強的生命力，但其在運營領(lǐng)域的發(fā)展速度估計會低于過去的預(yù)期。
4.寬帶無線技術(shù)新寵WiMAX
有資料顯示，“WiMAX”已經(jīng)成為近期互聯(lián)網(wǎng)上搜索量最大的通信關(guān)鍵詞，該項技術(shù)以其遠覆蓋和高帶寬特性，成為無線業(yè)界的新寵。
WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系統(tǒng)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.16。WiMAX也組織了自己的聯(lián)盟。目前這個聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十家會員，該聯(lián)盟由Intel牽頭，我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標(biāo)是促進IEEE802.16的應(yīng)用。
WiMAX相對于Wi－Fi的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在Wi－Fi解決的是無線局域網(wǎng)的接入問題，而WiMAX解決的是無線城域網(wǎng)的問題。Wi－Fi只能把互聯(lián)網(wǎng)的連接信號傳送到300英尺遠的地方，WiMAX則能把信號傳送31英里之遠。Wi－Fi網(wǎng)絡(luò)連接速度為每秒54兆，而WiMAX為每秒70兆。有專家認為，WiMAX的覆蓋范圍和傳輸速度將對3G構(gòu)成威脅。在成本等各個方面的優(yōu)勢使得業(yè)內(nèi)人士將WiMAX技術(shù)看作是一項打破產(chǎn)業(yè)格局的技術(shù)。
近期，英國電信（BT）、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇，目前WiMAX論壇已經(jīng)擁有98個成員，運營商占25％。今年初，Intel也宣布，下半年開始將會在其生產(chǎn)的芯片中部分采用WiMAX標(biāo)準(zhǔn)。
趨勢分析對于今天異?；馃岬腤iMAX技術(shù)，我們該如何看待？它會成為3G技術(shù)的終結(jié)者嗎？筆者認為，這種觀點不盡正確。首先，從技術(shù)自身角度來看，WiMAX還不具備公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性。其次，WiMAX標(biāo)準(zhǔn)還不成熟，因此預(yù)計商用還需要至少兩年以上的時間，規(guī)模普及還要五年左右的時間。其三，WiMAX的特點是高速的數(shù)據(jù)傳輸能力，但其還沒有對實時話音業(yè)務(wù)的高效支持能力，這將限制其作為公眾移動通信的應(yīng)用。其四，WiMAX的產(chǎn)業(yè)規(guī)模以及技術(shù)和設(shè)備成熟性還遠遠難以和3G相抗衡，其推廣期也將滯后于已經(jīng)開始啟動的3G技術(shù)。其五，WiMAX技術(shù)有可能受到傳統(tǒng)移動通信運營商或制造商的抵制，從而限制其發(fā)展。
對于WiMAX技術(shù)，筆者認為它具有巨大的潛力，但尚處在襁褓階段，目前還難以對當(dāng)前的全球無線通信格局產(chǎn)生重大的影響。由于3G的實施，WiMAX將可能成為未來3G網(wǎng)絡(luò)的補充手段，在高速信息接入領(lǐng)域發(fā)揮其特性。但受其自身移動性和話音支持能力的限制，WiMAX不大可能殺死3G。
5.超寬帶無線接入技術(shù)UWB
無線技術(shù)領(lǐng)域的活躍除表現(xiàn)在新技術(shù)不斷涌現(xiàn)外，還表現(xiàn)在其傳輸能力的不斷拓展。近兩年，一項超高速的無線接入技術(shù)受到了大家的關(guān)注，那就是UWB。
UWB是一種時域通信技術(shù)，它采用超短周期脈沖進行調(diào)制，把信號直接按照0或1發(fā)送出去，而不使用載波，這與此前的無線通信截然不同。脈沖調(diào)制產(chǎn)生的信號為超寬帶信號，譜密度極低，信號的中心頻率在650MHz～5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級，抗干擾和多徑的能力強，具有多個可利用信道。與CDMA系統(tǒng)相比，時域通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本相對較低。UWB技術(shù)具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。
UWB最引人注目的特點是具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。XtremeSpectrum公司預(yù)測，他們即將開發(fā)出的產(chǎn)品具有在10米內(nèi)傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標(biāo)定在了500Mbps。
趨勢分析對于UWB技術(shù)，我們應(yīng)該這樣看待，它以其獨特的速率鋒芒以及特殊的應(yīng)用范圍，也將在無線通信領(lǐng)域占據(jù)一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點，它很適合組建家庭的高速信息網(wǎng)絡(luò)。它對藍牙技術(shù)具有一定的沖擊，但對當(dāng)前的移動技術(shù)、WLAN等技術(shù)的威脅不大，甚至可以成為其良好的能力補充。
三、走勢把握：接入多元網(wǎng)絡(luò)一體綜合布局代表方向
以上，就當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的熱點和焦點問題進行了敘述和討論。那么，我們該如何把握中期未來無線領(lǐng)域的發(fā)展趨勢呢？
首先，無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍，不同的適用區(qū)域，不同的技術(shù)特點，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可實現(xiàn)互補效應(yīng)。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實現(xiàn)近距離的超高速無線接入。因此，在政策上我們應(yīng)該綜合推進各種無線接入的發(fā)展，推進組網(wǎng)的一體化進程，通過建網(wǎng)的接入手段多元化，實現(xiàn)對不同用戶群體的需求覆蓋，達到市場細分和業(yè)務(wù)的多元化，解決移動通信發(fā)展不均衡的狀況。
其次，我國政府應(yīng)該給企業(yè)配置更多的無線頻率資源，推進不同技術(shù)相關(guān)頻譜的規(guī)劃和應(yīng)用工作。這樣才有利于不同的企業(yè)根據(jù)不同的發(fā)展策略和市場需求，綜合地規(guī)劃自己的無線通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)資源的有效配置和利用。當(dāng)然，政府也需要加強對有限頻率資源的管理，對于企業(yè)閑置不用的頻率占用，考慮適當(dāng)?shù)氖侄斡枰允栈亍?/p>
其三，從公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來看，3G已經(jīng)成為全球包括中國移動網(wǎng)絡(luò)演進的主要進程。從歐美發(fā)達國家的經(jīng)驗來看，由于其移動話音用戶的普及率高，通過發(fā)展用戶實現(xiàn)增長的模式已成為歷史。因此，他們期望通過3G搭建更大的業(yè)務(wù)平臺，從而實現(xiàn)利潤的新來源。由于3G技術(shù)的成熟，目前3G商用網(wǎng)絡(luò)部署已經(jīng)在全球范圍內(nèi)啟動。就我國而言，也要借鑒歐美的經(jīng)驗，在用戶數(shù)量增長放緩之前，就應(yīng)提前培育新興移動市場。目前，政府應(yīng)該開始積極考慮3G牌照發(fā)放和商用問題，把握住這個移動業(yè)界的巨大歷史機遇。
其四，從寬帶無線接入技術(shù)來看，全球該領(lǐng)域發(fā)展十分火熱。該領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來，該領(lǐng)域還可能出現(xiàn)更強大的新技術(shù)，從另一個角度對整個無線通信產(chǎn)業(yè)起到推進作用。但從近期來看，我們對寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展應(yīng)該有一個理性的態(tài)度和科學(xué)的把握。目前的寬帶無線接入技術(shù)主要集中在固定環(huán)境下的高速接入，其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)抗衡。在發(fā)展中，我們應(yīng)該從全局的觀點來把握，使之成為與移動網(wǎng)絡(luò)互補的重要技術(shù)手段，這樣既可以充分發(fā)揮其技術(shù)個性，又防止出現(xiàn)不必要的資源競爭和浪費。
其五，未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是怎樣的呢？專家認為，未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)將是一個綜合的一體化的解決方案。各種無線技術(shù)都將在這個一體化的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮自己的作用，找到自己的天地。從大范圍公眾移動通信來看，3G或超3G技術(shù)將是主導(dǎo)，從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋；而WLAN、WiMAX、UWB等寬帶接入技術(shù)，將因其自己不同的技術(shù)特點，在不同覆蓋范圍或應(yīng)用區(qū)域內(nèi)，與公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)形成有效互補。
其六，更遠的未來，按當(dāng)前專家們的預(yù)想，通信信息網(wǎng)絡(luò)將向下一代網(wǎng)絡(luò)NGN融合。在未來NGN概念中，固定網(wǎng)絡(luò)將形成一個高帶寬、IP化、具有強QoS保證的信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺。在這一平臺上，各種接入手段將成為網(wǎng)絡(luò)的觸手，向各個應(yīng)用領(lǐng)域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網(wǎng)或城域網(wǎng)方案，都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發(fā)揮效用，各種業(yè)務(wù)形成全網(wǎng)絡(luò)配置的一體化綜合網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，這一進程將是漫長的，也必將遇到很多挫折。
1.1適應(yīng)范圍廣
藍牙無線通信技術(shù)之所以能夠在全球范圍內(nèi)廣泛使用就在于其工作頻段的范圍,由于藍牙技術(shù)研發(fā)之時選擇在全球統(tǒng)一開發(fā)的2.4GHz醫(yī)學(xué)、工業(yè)和科學(xué)ISM頻段,全世界范圍內(nèi)多數(shù)國家所使用的SM頻段是在2.4到2.4835GHz之間,SM頻段包含在全球統(tǒng)一的頻段之中,各種在使用藍牙無線通信技術(shù)的時候可以不受限于其所在地區(qū)的無線電資源部門的許可與否皆可使用。
1.2可同時傳輸語音和數(shù)據(jù)
藍牙采用的是分組交換和電力交換技術(shù),支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語音信道或者語音和異步數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)男诺?。除此之?藍牙定義了面向同步鏈接鏈路SCO以及異步無連接鏈路ACL兩種鏈路類型,其中ACL主要負責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸,而SCO主要負責(zé)語音傳輸。也就是說藍牙無線通信技術(shù)可以同時進行語音和數(shù)據(jù)的傳輸。
1.3能實現(xiàn)臨時性對等鏈接
藍牙設(shè)備在進行對等連接的時候,主動發(fā)起連接請求的一方為主設(shè)備,被發(fā)起連接請求的一方為從設(shè)備。藍牙的基本網(wǎng)絡(luò)為由鏈接通信組成的微微網(wǎng),當(dāng)一個微微網(wǎng)形成時有一個主設(shè)備和主設(shè)備以外的一個或者多個從設(shè)備。
1.4抗干擾能力強
藍牙無線通信技術(shù)具備良好的抗干擾能力主要在于其使用跳頻的工作方式來進行頻譜的擴展。現(xiàn)在很多生活中使用的電器設(shè)備、局域網(wǎng)和無線設(shè)備等會在ISM頻段工作,這就和藍牙設(shè)備所在的頻段可能會有沖突,這樣的情況下,藍牙設(shè)備將2.402到2.48GHz的頻段分割成79個頻點,相鄰頻點之間間隔1MHz,數(shù)據(jù)分組在任意頻點發(fā)出之后繼續(xù)跳到另一個頻點發(fā)送,并且頻點的選擇順序沒有規(guī)律性,頻率改變?yōu)?600次/s每個頻率只持續(xù)625μs,由此,藍牙設(shè)備的工作就不會受到其他設(shè)備的頻段的干擾。
1.5體積小,功耗小
現(xiàn)在電子設(shè)備的更新?lián)Q代越來越快,體積越來越小越來越薄,所以這些設(shè)備中的藍牙模塊的體積也需隨之改善,以便更好的集成到各種電子設(shè)備中去。藍牙設(shè)備的耗能會根據(jù)其工作狀態(tài)的不同會有所增減,處于工作狀態(tài)的藍牙一般耗能不多,而非工作狀態(tài)下的呼吸模式(Sniff)、保持模式(Hold)、休眠模式(Park)消耗的能量較之更少。也就是說,藍牙設(shè)備的體積比較小而且使用的時候均為低耗能模式。
1.6開放接口標(biāo)準(zhǔn),成本低廉
在藍牙無線通信技術(shù)推廣的過程中,SIG將該技術(shù)各種標(biāo)準(zhǔn)向全世界公開,所以,企業(yè)在研發(fā)和生產(chǎn)產(chǎn)品的時候要是能夠兼容SIG的藍牙產(chǎn)品,那么這樣的產(chǎn)品在市場上的適用性就更強,與此同時,藍牙相關(guān)的應(yīng)用程序也隨之得到極大的推廣。在這樣的背景之下,藍牙技術(shù)得到廣范圍的普及,制造藍牙產(chǎn)品所需的投資也很大程度上降低了。
2藍牙無線通信技術(shù)的應(yīng)用
藍牙無線通信技術(shù)的研發(fā)初衷就是要在盡可能多的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字移動設(shè)備之間的非電纜的無線通訊連接和相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸,很多數(shù)字和電子設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)信息能夠?qū)崿F(xiàn)實時的共享,藍牙技術(shù)讓設(shè)備的功能得到一定范圍內(nèi)的擴充。加之,藍牙設(shè)備大多是成本比較低且體積比較小的集成模塊,將其集成于電子設(shè)備中之后有利于形成了一些應(yīng)用模型的出現(xiàn)。無線鍵盤和鼠標(biāo)是以電子計算機為連接中心的無線連接;一臺打印機可以覆蓋多臺計算機的打印任務(wù)或者其他資源的共享;掌上電腦、數(shù)字照相機、智能手機可以通過打開藍牙無線連接電腦進行信息數(shù)據(jù)的傳輸;辦公室多臺電腦通過藍牙形成一個無線網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng);以及可以實現(xiàn)無線語音通信的新型的藍牙擴展技術(shù),如無線耳機的應(yīng)用;集成藍牙技術(shù)的電子小設(shè)備,腕表、車鑰匙、電子筆等的應(yīng)用也涉及到各個領(lǐng)域。這些都是對藍牙無線通信技術(shù)的很好應(yīng)用。藍牙技術(shù)可以通過網(wǎng)絡(luò)接入點和撥號上網(wǎng)兩種方式連接互聯(lián)網(wǎng),撥號上網(wǎng)可以讓便攜式計算機通過移動電話接入internet,藍牙無線網(wǎng)絡(luò)接入還可以作為公用電話交換網(wǎng)的接入點使用,這有利于家用電器的無線組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)控制,使得上網(wǎng)更加方便快捷。
3藍牙技術(shù)的應(yīng)用前景的新思考
3.1藍牙所產(chǎn)生的電磁波對于人的身體健康不會有傷害
因為藍牙設(shè)備在工作的時候起功率比較低,向?qū)Φ?移動電話這樣的高功率設(shè)備一般都會產(chǎn)生有損人體健康的電磁輻射,所以集成藍牙設(shè)備的各種類型的電子裝置將有很好的應(yīng)用市場,比如用藍牙耳機代替手機聽筒進行手機對話將會減少手機輻射對大腦的影響。
3.2紅外線技術(shù)應(yīng)用的時候會受制于紅外線兩個傳輸口的位置和防線
而藍牙技術(shù)則能夠突破這樣的限制,將其適用范圍拓展到三維立體覆蓋的面,能夠在一定范圍內(nèi)自動的識別和連接設(shè)備。除此之外,藍牙無線通信的1MB/s的速度比紅外線技術(shù)快,也就是說藍牙技術(shù)相比較于紅外線技術(shù)能夠適用于更多的場合和更復(fù)雜的環(huán)境。鑒于這些特征,在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域很多需要立體空間多方位的移動產(chǎn)品的檢索識別、信息采集和數(shù)據(jù)整合等工作都得應(yīng)用到藍牙設(shè)備。
3.3在信息技術(shù)時代,藍牙技術(shù)在電子傳感器的信息傳輸方面應(yīng)用廣泛。
超寬帶無線通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)相比，有許多獨特的優(yōu)點。通常情況下，超寬帶無線通信系統(tǒng)的信號調(diào)制方式主要有以下這兩種方式。
1.1.1基帶窄脈沖方式。
基帶窄脈沖方式是超寬帶無線通信系統(tǒng)中的一種主要信號調(diào)制方式，這種信號調(diào)制方式主要是通過發(fā)射機產(chǎn)生基帶窄脈沖序列來進行通信，超寬帶無線通信過程中所采用的脈沖信號寬度非常窄，通常都是納秒級與亞納秒級，其信號調(diào)制主要經(jīng)歷了脈沖位置調(diào)制以及二進制移相健控等方式來對攜帶信息，最終實現(xiàn)無線通信。整個信號的具體調(diào)制過程包括以下幾個步驟，首先在發(fā)送端由發(fā)射機發(fā)射脈沖信號，之后調(diào)制器將發(fā)射機中發(fā)射出來的脈沖信號采用待發(fā)送數(shù)據(jù)進行脈沖振幅調(diào)制，也可以是脈沖位置調(diào)制。在調(diào)制完成之后，將其與跳時碼發(fā)生器中所生成的偽隨機碼，共同送入帶可編程的延遲電路中，從而產(chǎn)生時延控制脈沖信號發(fā)生器的具體發(fā)生時刻，最終完成信號的調(diào)制與發(fā)射。而在信號的接受端，則是將傳來的超寬帶無線信號收集起來，經(jīng)過相應(yīng)的處理之后送入帶基帶信號處理電路中，這樣就能夠根據(jù)時延產(chǎn)生的本地模塊波形接收到信號相?；鶐д}沖方式整體結(jié)構(gòu)比較簡單，并且還具有很強的多徑信號分辨能力，因此被廣泛應(yīng)用與通信領(lǐng)域中。
1.1.2載波調(diào)制方式。
超寬帶無線通信技術(shù)中的載波信號調(diào)制方式，主要是根據(jù)基帶窄脈沖方式而提出了一種信號調(diào)制方式。這種信號調(diào)制方式，主要是將單脈沖信號中所占據(jù)的頻譜分解成多個子頻帶，不同的脈沖信號在同一個脈沖寬度中將會產(chǎn)生不同的周期，從而對應(yīng)了不同的中心頻率。這種信號調(diào)制方式與基帶窄脈沖方式相比，能夠?qū)㈩l譜資源利用的更加靈活，并且效率也能夠得到提升，因此如今的超寬帶無線通信系統(tǒng)一般都是采用這種信號調(diào)制方式。
1.2超寬帶無線通信技術(shù)的優(yōu)點
1.2.1帶寬大且傳輸速率高。
超寬帶無線信號在傳輸過程主要是采用脈沖為信息載體，因此持續(xù)的時間非常短，所占用的帶寬一般都在1~10GHz，因此其具有非常寬的頻率帶寬來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，在傳輸中只需要與其他無線技術(shù)共享頻帶就能夠?qū)崿F(xiàn)通信。超寬帶無線通信技術(shù)在通信領(lǐng)域中的傳輸速率能夠達到幾十Mbit/s~幾百Mbit/s。
1.2.2功耗小。
因為傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)都需要連續(xù)發(fā)射載波才能夠?qū)崿F(xiàn)通信，所以消耗的電能比較大，但是在超寬帶無線通信系統(tǒng)中發(fā)射的是脈沖電波，并且不需要連續(xù)發(fā)射，只有在需要的時候才發(fā)射，其耗電量只有傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)的1/100~1/1000。
1.2.3抗干擾能力強。
超寬帶無線通信系統(tǒng)在通信的過程中，采用的是跳時擴頻信號，在信號發(fā)射的過程中能夠?qū)o線電脈沖信號分散到寬闊的頻帶中，其輸出功率非常的小，而在信號接收的過程中將原信號能量都還原出來，并且還能夠在解擴的過程中將產(chǎn)生的擴頻進行增益。因此超寬帶無線通信技術(shù)與傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)相比，具有非常強的抗干擾能力。同時因為超寬帶無線通信技術(shù)在信號發(fā)射的過程中所產(chǎn)生的功率非常小，因此在與其他無線通信共享帶寬的過程中也不會產(chǎn)生干擾，能夠與其它的無線通信技術(shù)共同實現(xiàn)信號傳輸。
1.2.4保密性強。
超寬帶無線通信系統(tǒng)在進行信息傳輸?shù)倪^程中，還具有非常強的保密性能。超寬帶無線通信系統(tǒng)的保密性強主要的因素有兩個。首先，超寬帶無線通信系統(tǒng)在信號發(fā)射時采用的是跳時擴頻，并且接收機只有具備與發(fā)送端相應(yīng)的脈沖序列才能夠解讀發(fā)射數(shù)據(jù)。其次就是系統(tǒng)的發(fā)射頻率低，被竊取的概率小，傳統(tǒng)的信號接收方式根本無法接收到超寬帶無線系統(tǒng)中發(fā)射的信號。
二、通信領(lǐng)域中超寬帶無線的應(yīng)用
2.1個域網(wǎng)中的超寬帶無線的應(yīng)用。
超寬帶無線通信技術(shù)具有傳輸速率高且發(fā)射功率低等特點，因此在通信領(lǐng)域中能夠為用戶提供無線外設(shè)訪問功能，并且其供應(yīng)速度也非?？?。這樣用戶也在使用的過程中，就能夠音頻與文化信息進行快速傳輸，因此將超寬帶無線通信技術(shù)應(yīng)用與個域網(wǎng)中，具有獨特的優(yōu)勢。比如在工作與生活當(dāng)中，可以充分利用超寬帶無線通信技術(shù)將攝像機中視頻轉(zhuǎn)移到個人的電腦中，利用超寬帶無線通信能夠以極快的傳輸速率實現(xiàn)不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。
2.2無線傳感網(wǎng)中的超寬帶無線的應(yīng)用。
超寬帶無線通信技術(shù)不僅擁有非?？斓膫鬏斔俾剩瑫r還具有成本低以及耗能小等特點。而在無線傳感網(wǎng)中，傳感器一般只有在一些比較特殊的地方才會使用，因此一般都是采用無線傳輸?shù)姆绞絹磉M行，并且無線傳感網(wǎng)內(nèi)的通信必須要具備耗能小且成本低等特點，能夠讓無線傳感網(wǎng)更好的運行。因此在這樣的一種情況下，將超寬帶無線通信技術(shù)應(yīng)用進無線傳感網(wǎng)中，能夠幫助無線傳感網(wǎng)更好的工作。
2.3軍事通信中超寬帶無線的應(yīng)用。
在軍事通信領(lǐng)域中，其通信的保密性必須要非常強，因為一旦出現(xiàn)軍事信息的泄露，將會產(chǎn)生非常嚴重的后果。而超寬帶無線通信技術(shù)的信號頻譜非常寬、發(fā)射功率小以及功率譜密度低，在傳輸?shù)倪^程中很難檢測到，在接受的過程中也需要有與發(fā)送機相應(yīng)的脈沖序列才能夠解讀數(shù)據(jù)，因此具有非常良好的保密性能。同時超寬帶無線通信系統(tǒng)在通信的過程中，不需要聯(lián)系發(fā)送信號，超寬帶無線通信系統(tǒng)的信號屬于突發(fā)信號，從而使得通信過程中的保密性能進一步提升。再加上超寬帶無線通信技術(shù)還具有非常強的抗干擾能力以及耗能少等特點，使得超寬帶無線通信在軍事通信領(lǐng)域中應(yīng)用，具有非常顯著的優(yōu)勢。
2.4智能交通系統(tǒng)中超寬帶無線的應(yīng)用。
超寬帶無線通信技術(shù)除了具備以上的相關(guān)特點之外，這種無線通信技術(shù)在通信領(lǐng)域中進行應(yīng)用還具有良好的定位與搜索功能。將超寬帶無線通信技術(shù)中的這兩種功能結(jié)合起來，能夠制造出一種防碰與防障礙物的車用雷達。在汽車駕駛的過程中，通過這種雷達就能夠精確的分布出汽車周圍的障礙物以及車輛，從而降低交通事故的發(fā)生幾率。將超寬帶無線通信技術(shù)的特點應(yīng)用進行智能交通系統(tǒng)中，不僅能夠在車內(nèi)轉(zhuǎn)上特有的雷達來降低交通事故，同時還能夠?qū)⒔煌ㄖ械恼九_裝置與車輛裝置整合起來形成一個無線通信網(wǎng)絡(luò)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的隨時定位、車速的測量以及車輛在形式過程中的道路信息等。因此將超寬帶無線通信技術(shù)應(yīng)用進行智能交通系統(tǒng)中，能夠進一步促進智能交通系統(tǒng)的發(fā)展。
2.5超寬帶無線通信在成像系統(tǒng)的應(yīng)用。
超寬帶無線通信系統(tǒng)在信號傳輸?shù)倪^程中，還具有非常強的穿透性能，超寬帶無線通信技術(shù)所發(fā)射的無線電脈沖具有很強的穿透性能，在應(yīng)用的過程中能夠形成很強的樓層作用以及穿墻作用，因此將超寬帶無線通信技術(shù)應(yīng)用在成像系統(tǒng)中同樣有顯著的效果。比如說將利用超寬帶無線通信技術(shù)的這種特點，制造成穿墻雷達，就能夠在防爆活動以及現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，將敵人的位置進行定位。同時還能夠用于礦產(chǎn)的探測，并且如果發(fā)生了各種災(zāi)難災(zāi)害之后，還能夠?qū)⑦@種技術(shù)用于搜救遇難人員等。由此可以看出，超寬帶無線通信技術(shù)在通信領(lǐng)域中進行應(yīng)用，有很大的優(yōu)勢。
二、無線技術(shù)介紹
（一）無線通信技術(shù)的概念
目前，無線通信及其應(yīng)用已成為當(dāng)今信息科學(xué)技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。其一般由無線基站、無線終端及應(yīng)用管理服務(wù)器等組成。
（二）無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
無線通信技術(shù)按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術(shù)，即基于IEEE802.15的無線個域網(wǎng)（WPAN）、基于IEEE802.11的無線局域網(wǎng)（WLAN）、基于IEEE802.16的無線城域網(wǎng)（WMAN）及基于IEEE802.20的無線廣域網(wǎng)（WWAN）。
總的來說，長距離無線接入技術(shù)的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術(shù)的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固定無線接入技術(shù)主要有：3.5GHz無線接入（MMDS）、本地多點分配業(yè)務(wù)（LMDS）、802.16d；移動無線接入技術(shù)主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。其中寬帶無線接入技術(shù)的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無線接入技術(shù)的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)。
1.主流無線通信技術(shù)
從技術(shù)發(fā)展的趨勢可以看出，以O(shè)FDM+MIMO為核心的無線通信技術(shù)將成為未來無線通信發(fā)展的主流方向。而目前基于該技術(shù)的無線通信技術(shù)主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術(shù)。
2.其他無線通信技術(shù)
除了上述主流的無線通信技術(shù)外，目前已存在的無線通信技術(shù)還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術(shù)及LMDS、MMDS、點對點微波、衛(wèi)星通信等長距離通信技術(shù)。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質(zhì)為波長900納米左右的近紅外線。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術(shù)，通信介質(zhì)為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射頻識別，俗稱電子標(biāo)簽。它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID由標(biāo)簽、解讀器和天線三個基本要素組成。
（4）UWB：UltraWideband，即超寬帶技術(shù)。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信，幾乎是全數(shù)字通信系統(tǒng)，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低成本。
三、無線技術(shù)優(yōu)劣分析
（一）WLAN技術(shù)分析
Wi-Fi的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且大批量生產(chǎn)。該技術(shù)適用于無線局域網(wǎng)，作為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，對于特殊地點寬帶應(yīng)用，盡管Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術(shù)，通過空氣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于無線網(wǎng)絡(luò)使用無線電波傳輸數(shù)據(jù)信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內(nèi)盜取數(shù)據(jù)甚至進入未受保護的公司內(nèi)部局域網(wǎng)。
（二）WiMax技術(shù)分析
WiMax是一個先進的技術(shù)，推出相對較晚，存在頻率復(fù)用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標(biāo)準(zhǔn)化，該技術(shù)的大規(guī)模推廣還需要實踐考驗。從應(yīng)用前景看，該技術(shù)可以在較大范圍內(nèi)滿足上網(wǎng)要求，覆蓋可以包括室外和室內(nèi)，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數(shù)基站就可以實現(xiàn)全城覆蓋。WiMax由于其技術(shù)的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業(yè)界看好，是未來移動技術(shù)的發(fā)展方向，并提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。
（三）WMN技術(shù)分析
WMN是正在研究中的技術(shù)，在研究中不斷地在不同方面結(jié)合各種技術(shù)的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產(chǎn)品系列來支持該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。從應(yīng)用前景看，WMN這一新興網(wǎng)絡(luò)不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應(yīng)用空間，在其他方面如結(jié)合數(shù)據(jù)、圖像采集模塊可以對目標(biāo)對象進行監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集，并廣泛應(yīng)用到環(huán)境檢測、工業(yè)、交通等領(lǐng)域。隨著其他技術(shù)的不斷更新完善，WMN更好地與之相融合、互補，從而能夠揚長避短，發(fā)揮出各自的優(yōu)勢。
（四）3G技術(shù)分析
3G于1996年提出標(biāo)準(zhǔn)，2000年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。3G網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當(dāng)?shù)膶嵺`經(jīng)驗，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算、傳播模型預(yù)算以及計算機仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區(qū)已得到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經(jīng)建設(shè)了3G的網(wǎng)絡(luò)。3G技術(shù)已經(jīng)進入可以實用的階段，還有很多國家和地區(qū)正在建設(shè)或?qū)⒁ㄔO(shè)3G網(wǎng)絡(luò)。
（五）LMDS技術(shù)分析
本地多點分布業(yè)務(wù)系統(tǒng)LMDS是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術(shù)，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內(nèi)提供數(shù)字雙工語音、數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)和視頻業(yè)務(wù)，是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優(yōu)情況下，距離可達8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通過扇區(qū)或基站設(shè)備將ATM骨干網(wǎng)基帶信息調(diào)制為射頻信號發(fā)射出去，在其覆蓋區(qū)域內(nèi)的許多用戶端設(shè)備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，在無需為每個用戶專門鋪設(shè)光纖或銅纜情況下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向?qū)ΨQ高帶寬無線傳輸。
（六）MMDS技術(shù)分析
MMDS的主要缺點是有阻塞問題且信號質(zhì)量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠?qū)?，最多不超過200MHz。其次，MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調(diào)制技術(shù)主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調(diào)制QAM調(diào)制技術(shù)，無法做到非視距傳輸，在目前復(fù)雜的城市環(huán)境下難以推廣應(yīng)用。另外，MMDS沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，各廠家的設(shè)備存在兼容性問題。
（七）集群通信技術(shù)分析
數(shù)字集群系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，它的頻譜利用率有很大提高，可進一步提高集群系統(tǒng)的用戶容量；它提高了信號抗信道衰落的能力，使無線傳輸質(zhì)量變好；由于使用了發(fā)展成熟的數(shù)字加密理論和實用技術(shù)，所以對數(shù)字系統(tǒng)來說，保密性也有很大改善。
數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)可提供多業(yè)務(wù)服務(wù)，也就是說除數(shù)字語音信號外，還可以傳輸用戶數(shù)字、圖像信息等。由于網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)氖墙y(tǒng)一的數(shù)字信號，因此極大地提高了集群網(wǎng)的服務(wù)功能。
（八）點對點微波通信技術(shù)分析
微波傳輸?shù)膬?yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，可以降低運營商的運營成本。與租用線路相比，微波系統(tǒng)的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統(tǒng)部署簡潔快速。與傳統(tǒng)的傳輸手段相比，其快速部署的優(yōu)勢可以更快地滿足新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。第三，目前的微波產(chǎn)品對未來的發(fā)展是有保障的，對于運營商的新業(yè)務(wù)和新需求都可以給予很好的支撐。未來，微波傳輸系統(tǒng)將升級到全IP的平臺之上，可以全面支持運營商未來的發(fā)展。
（九）衛(wèi)星通信技術(shù)分析
利用衛(wèi)星在有些人口不很密集的地區(qū)來配合陸地通信。在這些地區(qū)散布著范圍較廣但不密集的用戶，可以利用衛(wèi)星作為用戶連至固定有線網(wǎng)的接入設(shè)施。在陸地通信網(wǎng)已經(jīng)構(gòu)成寬帶多媒體通信網(wǎng)的環(huán)境下，利用衛(wèi)星建成寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)是比較好而切合實際的方案，經(jīng)濟又可靠。
但是衛(wèi)星通信畢竟是采用衛(wèi)星作為通信平臺，其地面站的建設(shè)、通信信道租用費用都需要花費大量資金，而且通信資源為衛(wèi)星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數(shù)據(jù)的傳輸需要付出非常大的代價。因此，作為日常生產(chǎn)、生活使用是極為不經(jīng)濟的；而將衛(wèi)星通信作為應(yīng)急通信、作戰(zhàn)通信、海外通信等則比較適合。
四、無線技術(shù)綜合比較
目前無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術(shù)特點、不同的接入速率。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實現(xiàn)近距離的超高速無線接入。
首先，從標(biāo)準(zhǔn)化程度上看，本報告所涉及的技術(shù)中，僅僅WMN技術(shù)沒有成熟的標(biāo)準(zhǔn)體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標(biāo)準(zhǔn)，只是沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，其余的技術(shù)均已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)化工作，并且都進行了試驗網(wǎng)建設(shè)和商業(yè)網(wǎng)建設(shè)。
從頻率上看，Wi-Fi技術(shù)、WMN均使用的是開放頻段，WiMax技術(shù)、3G技術(shù)等其他技術(shù)使用的是授權(quán)頻段。
從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術(shù)、WMN技術(shù)屬于局域網(wǎng)無線接入技術(shù)，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術(shù)、3G技術(shù)、LMDS技術(shù)、MMDS技術(shù)、集群通信屬于城域網(wǎng)接入技術(shù)，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛(wèi)星通信、點對點微波則屬于廣域網(wǎng)技術(shù)，通常用于通信主干組網(wǎng)建設(shè)。
從傳輸速率上看，點對點微波和衛(wèi)星通信屬于干線傳輸技術(shù)，不同的情況速率變化較大，而其余的技術(shù)均為接入技術(shù)，僅僅是3G技術(shù)接入速率最小，僅為384k，而其余技術(shù)均為幾十M甚至上百M的速率。
從調(diào)制技術(shù)上看，其中WiFi技術(shù)、WiMax技術(shù)、WMN、3G技術(shù)均采用最新的調(diào)制技術(shù)OFDM，其余的技術(shù)均未采用OFDM調(diào)制技術(shù)。
近年來，可穿戴計算機(WearableComputer，WearComp)悄然成為研究熱點，發(fā)展勢頭非常迅猛。可穿戴計算機技術(shù)打破了傳統(tǒng)的交互模式，使人與計算機成為一體，提高了人的整體交互和計算能力。它提供了一種無處不在的計算和無時不有的交互方式。
可穿戴計算機系統(tǒng)的硬件在應(yīng)用的促進下得到了長足發(fā)展?；谄涮攸c，可穿戴計算機的各個組成部分(終端設(shè)備)一般都處于分置狀態(tài)，即“穿戴”在人體的不同部位。傳統(tǒng)的WearComp一般是利用線纜將各終端設(shè)備連接到主機的各種接口，使穿戴人肢體活動受到限制且主機的端口顯得比較冗雜。而將以藍牙(Bluetooth)以及GPRS技術(shù)為代表的無線通信技術(shù)引人可穿戴計算機中，可以進一步使可穿戴計算機的交互方式向移動性、可獲取性、自然性和簡潔性發(fā)展。相對于傳統(tǒng)的有線接口方式，無線方式的設(shè)計則更具有人性化。其中，藍牙技術(shù)解決了WearComp中各終端設(shè)備與主機的通信問題，除去了眾多線纜對人的束縛；GPRS技術(shù)使得WearComp能夠輕松地享受電信服務(wù)商提供的各項無線通信業(yè)務(wù)，且時時在線。另外，藍牙和USB總線技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)可穿戴計算機過于冗雜的主機接口得以精簡。在這些基礎(chǔ)上，筆者提出了一種無線通信技術(shù)在可穿戴計算機中的應(yīng)用。
1可穿戴計算機
隨著計算機及相關(guān)元器件不斷超微型化的發(fā)展，可穿戴計算機應(yīng)運而生，是人們追求“計算機以人為本”這一理念和市場需求的必然產(chǎn)物。WearComp是計算機方面具有挑戰(zhàn)性的前沿研究領(lǐng)域，是繼PC機、筆記本電腦和掌上電腦之后的新一代計算機，也是計算機的尖端技術(shù)產(chǎn)品。它拓展了計算機的功能，開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域，用途廣泛，市場潛力巨大。作為新一代計算機(而不是新的機型)，可穿戴計算機將形成一個新的產(chǎn)業(yè)，并將深刻地改變計算機市場的競爭格局，其社會和經(jīng)濟效益不可估量。
可穿戴計算機在許多領(lǐng)域具有特殊用途，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、情報、新聞、醫(yī)療、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、金融與證券、搶險與救災(zāi)乃至日常生活等領(lǐng)域。它與UC技術(shù)、智能化住宅、智能化商業(yè)、智能化交通等相結(jié)合將使未來人類的生活方式發(fā)生巨大的變革，進入一個高度數(shù)字化和自動化的時代。工業(yè)是目前最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一，特別是在室外、野外、水下等一些特殊場合，可穿戴計算機將發(fā)揮非常重要的作用。例如：大型復(fù)雜設(shè)備的安裝與檢修、巡視與檢查、采掘、野外勘探等。軍事是目前可穿戴計算機另一個最具潛力的應(yīng)用領(lǐng)域，主要用于偵察、作戰(zhàn)指揮、通信、復(fù)雜武器系統(tǒng)的操作與維護及仿真演習(xí)等。根據(jù)不同的用途，可穿戴計算機的種類也是多樣化的，分別有偵察兵、炮兵、裝甲兵、步兵、后勤人員及飛行員等專用的可穿戴計算機[1]。
可穿戴計算機的主要組成部分包括低功耗嵌入式CPU、多種多樣的便攜式外設(shè)及其接口設(shè)備和能量高體積小的電源；基本外設(shè)主要有輸出設(shè)備和輸入設(shè)備。為了便于攜帶，輸出設(shè)備用頭盔顯示器或眼鏡顯示器代替了傳統(tǒng)的桌面臺式顯示器，輸入設(shè)備用語音控制或較少按鍵的袖珍鍵盤代替了傳統(tǒng)的鍵盤。另外，根據(jù)用戶不同的需求，還需配備相應(yīng)的外部設(shè)備，如無線通信設(shè)備、語音輸入輸出設(shè)備、圖像采集設(shè)備、全球定位系統(tǒng)(GPS)以及各種各樣的傳感器。然而，為了將眾多的外設(shè)集成在一起，必需將相應(yīng)的接口電路集成在主板上。所以接口電路設(shè)計技術(shù)是可穿戴技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。
可穿戴計算機使人機關(guān)系變得非常緊密。同時，由于各種設(shè)備裝備在人的身上，因此，安裝的位置、形狀、操作的便捷性等都要與人的自然屬性密切結(jié)合，形成一個綜合的、和諧的人機界面。這對新一代人機交互的研究提出了新的挑戰(zhàn)。藍牙技術(shù)的日漸興起為實現(xiàn)人機交互方式的最大自由度提供了一個很好的解決方案。
2藍牙技術(shù)在可穿戴計算機中的應(yīng)用
2．1藍牙技術(shù)概述
藍牙是短距離無線數(shù)據(jù)的開放性規(guī)范。它以低成本近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動設(shè)備通信環(huán)境建立一個特別連接。藍牙技術(shù)最初以取消各種電器之間的連線為目標(biāo)。隨著研究的深入，藍牙技術(shù)已經(jīng)用于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù)及語音設(shè)備之間的無縫資源共享，以及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)之中。
藍牙體系主要由藍牙主機和藍牙模塊兩大結(jié)構(gòu)組成。藍牙模塊中最下層是無線電(Radio)，負責(zé)最終的物理鏈接，包括信號的調(diào)制、發(fā)送和接收。
基帶(Baseband)：負責(zé)基帶鏈路控制器的數(shù)字信號處理規(guī)范?；鶐ф溌房刂破髫撠?zé)處理基帶協(xié)議和其它一些低層常規(guī)協(xié)議。基帶鏈路控制器中包含三種糾錯方案：1／3比例前向糾錯(FEC)碼、2／3比例前向糾錯碼、數(shù)據(jù)自動重發(fā)請求(ARQ)方案。
鏈路管理層(LinkManager)：攜帶了鏈路的數(shù)據(jù)設(shè)置、鑒權(quán)、鏈路硬件配置和其它一些協(xié)議。LM能夠發(fā)現(xiàn)其它遠端的LM并通過LMP(鏈路管理協(xié)議)與之通信。
主機控制接口(HCl)：通過主機控制接口HCI，可以方便地把藍牙模塊嵌入到各種數(shù)字設(shè)備中作為一個終端。
應(yīng)用層：在藍牙主機上，是一些應(yīng)用程序。
2．2藍牙無線個域網(wǎng)
無線個域網(wǎng)WPAN的目的就是為了在小范圍內(nèi)能夠?qū)€人設(shè)備互聯(lián)而組成網(wǎng)絡(luò)。藍牙作為一種小范圍無線連接技術(shù)，能夠在設(shè)備間實現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數(shù)據(jù)和語音通信，是目前實現(xiàn)無線個域網(wǎng)的主流技術(shù)之一。
藍牙個人區(qū)域網(wǎng)PAN有兩種應(yīng)用模型：一種被稱為組網(wǎng)絡(luò)GN(GroupAd-hocNetworking)；另一種被稱為網(wǎng)絡(luò)訪問點NAP(NetworkingAccessPoint)。這兩種實現(xiàn)模式分別有不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議模型[3]。組網(wǎng)被設(shè)計用來允許一個或多個藍牙設(shè)備組成一個局域網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)訪問點提供藍牙設(shè)備進入Intemet網(wǎng)絡(luò)的能力。無論是NAP還是GN都必須提供與TCP／IP和其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的無縫實現(xiàn)。圖1是GN在協(xié)議棧部分圖示[4]。
根據(jù)可穿戴計算機將組成的個域網(wǎng)的特點，采用組網(wǎng)絡(luò)模型顯然是比較合適的。
2．3WearComp藍牙個域網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)
2．3．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
下面以從事?lián)岆U救災(zāi)技術(shù)勘察工作人員的可穿戴計算機為例，具體介紹藍牙技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)工作人員的實際需求，該套可穿戴計算機應(yīng)具有頭戴顯示器、耳機、耳麥、微型攝像機、手寫輸入板、腕式鍵盤和無線通信模塊等外設(shè)。
根據(jù)藍牙個人區(qū)域網(wǎng)PAN的組網(wǎng)絡(luò)GN模式，筆者設(shè)計的可穿戴計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。其中各個終端設(shè)備和主機均內(nèi)置了藍牙模塊。
2．3．2可穿戴計算機終端設(shè)備和藍牙技術(shù)集成的實現(xiàn)
藍牙協(xié)議支持點對點和點對多點的鏈接。每個藍牙的微微網(wǎng)(piconet)中有Master和Slave兩種權(quán)限，除了Slave和Master以外，各個Slave節(jié)點之間也可以通信。在這里只以單個的piconet為主干構(gòu)建WearComp無線網(wǎng)絡(luò)。Master節(jié)點為WearComp網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點，實現(xiàn)信息的匯集處理功能；Slave節(jié)點為無線設(shè)備?？紤]到各個無線設(shè)備之間是互相獨立的，信息融合只在Master節(jié)點完成，所以僅實現(xiàn)Master點對多Slave點的通信，形成一個星型的拓撲結(jié)構(gòu)。每個piconet有3位地址碼，即piconet的容量最多為8個節(jié)點，各個Slave節(jié)點負責(zé)對原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理(包括濾波、補償、數(shù)字化等)和處理后數(shù)據(jù)的發(fā)送，上層是基于普通PC機或其他類型上位機(如嵌入式計算機)的Master節(jié)點，所有無線設(shè)備的信息在這
里進行更高一級處理。
在通用異步收發(fā)(UART)模式下，藍牙模塊依照標(biāo)準(zhǔn)接口使用，主控接口HCI已定義好，可以在RS232接口上實現(xiàn)。終端設(shè)備模塊攜帶與藍牙模塊兼容的接口，如RS232。通過這個標(biāo)準(zhǔn)接口，終端設(shè)備接口模塊可以與藍牙模塊連接在一起，實現(xiàn)對藍牙模塊的控制。這樣不同廠家生產(chǎn)的藍牙模塊就可以與同一種終端設(shè)備銜接。
軟件部分：整個系統(tǒng)的應(yīng)用軟件可分為三部分：
(1)運行在上位機上的應(yīng)用程序，包括面向用戶的圖形用戶界面、面向終端設(shè)備接口模塊層的操作(主要是對終端設(shè)備的控制和通信)，以及同藍牙模塊上的HCI固件(firmware)的通信程序。這部分可用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言實現(xiàn)，把每個終端設(shè)備節(jié)點作為一個節(jié)點類的
實例對象，應(yīng)用程序通過與實例對應(yīng)的句柄訪問控制各個終端設(shè)備節(jié)點。
(2)嵌入到終端設(shè)備模塊的MCU上的程序。針對不同的MCU用匯編或是C語言寫成。主要完成原始信息的采集、處理、讀取、與HCI固件的通信、利用終端設(shè)備接口模塊層與上位機通信。
(3)藍牙模塊上的HCI固件固化在藍牙基帶模塊的Flash存儲器里。通過它實現(xiàn)終端設(shè)備模塊、上位機中軟件與藍牙硬件的通信。
硬件部分：藍牙模塊采用愛立信公司的ROK101007，由無線電、基帶和閃存構(gòu)成，內(nèi)置支持HCI的固件，有適于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)腢ART接口和USB接口，也有適于語音傳輸?shù)腜CM接口。功耗小，具有內(nèi)置屏蔽功能。主機CPU采用嵌入式Pentium，功耗僅為
1．5W，不需要風(fēng)扇即可正常使用。
3USB接口技術(shù)應(yīng)用子可穿戴計算機
體積小、功能強、設(shè)備多、集成度高是可穿戴計算機的主要特點之一。由于可穿戴計算機對多媒體的要求很高，要實現(xiàn)的功能很多，以至于其外設(shè)種類很多，所以要求其接口種類也比較多，如串口、MCP接口、USB接口及PCMCIA接口等。若將眾多接口都集成在一起，不但設(shè)計復(fù)雜，而且集成后的體積仍然較大，且其擴充性也較低。USB接口則將這些不同的接口統(tǒng)一起來，使用一個4針插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭。在可穿戴計算機的設(shè)計中采用USB接口作為主要的外設(shè)接口，可彌補上述不足。
具體實現(xiàn)：
(1)硬件部分：在主機端采用PHILIPS公司生產(chǎn)的PDIUSBDl2獨立USB控制器。PDIUSBDl2的突出特點是特別適用于便攜式USB設(shè)備、產(chǎn)品的改型設(shè)計，以及需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
(2)軟件部分：USB設(shè)備的軟件設(shè)計主要包括兩部分：一是USB設(shè)備端的單片機軟件，主要完成USB協(xié)議處理和數(shù)據(jù)交換(多數(shù)情況下是一個中斷子程序)以及其它應(yīng)用功能程序(例如A／D轉(zhuǎn)換、MP3解碼等)；二是PC端的程序由USB通信程序和用戶服務(wù)程序兩部分組成，用戶服務(wù)程序通過USB通信程序與系統(tǒng)USBDI(USBDeviceInterface)通信，由系統(tǒng)完成USB協(xié)議的處理與數(shù)據(jù)傳輸。PC端程序的開發(fā)難度非常大，程序員不僅要熟悉USB協(xié)議，還要熟悉WINDOWS體系結(jié)構(gòu)并能熟練運用DDK工具。
USB總線驅(qū)動設(shè)計主要包括五部分，分別是向上對USB設(shè)備驅(qū)動和應(yīng)用提供的函數(shù)接口USBDAPI、向下對主機控制器驅(qū)動提供的函數(shù)接口HCDAPI、USB系統(tǒng)資源、集線器驅(qū)動、系統(tǒng)配置及總線枚舉器(如圖3所示)。定義好這些接口之后，后三部分可并行設(shè)計和開發(fā)。
目前嵌入式系統(tǒng)中軟硬件產(chǎn)品種類很多。由于本文設(shè)計的USB總線驅(qū)動與USB設(shè)備和USB主機之間通過定義的標(biāo)準(zhǔn)軟件接口，對USB設(shè)備和USB主機的操作分別通過各自的驅(qū)動完成，從而避免了與硬件直接打交道，所以這部分設(shè)計與硬件和操作系統(tǒng)的相關(guān)性不大，適于各種不同的系統(tǒng)。
4GPRS技術(shù)在可穿戴計算機中的應(yīng)用
4．1GPRS技術(shù)概述
通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)是在現(xiàn)有的全球移動通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加了一個新的網(wǎng)絡(luò)，’它充分利用了現(xiàn)有移動通信網(wǎng)的設(shè)備，在GSM網(wǎng)絡(luò)上增加一些硬件設(shè)備并進行軟件升級，形成一個新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實體。它突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維定式，以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9．6kbps更高的數(shù)據(jù)速率，其數(shù)據(jù)速率可達170kbps；它可以給GSM用戶提供移動環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括收發(fā)電子郵件、因特網(wǎng)瀏覽等IP業(yè)務(wù)功能[5]。
由于GPRS是分組交換技術(shù)，應(yīng)用了統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)，因此GPRS開通的數(shù)據(jù)通信是按用戶數(shù)據(jù)的傳輸信息量計費，而不是按傳統(tǒng)的按時計費方式，所以對用戶而言還可以節(jié)省費用。另外，由于GPRS支持X．25協(xié)議和IP協(xié)議，因此，對于GSM網(wǎng)現(xiàn)有電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(CSD)和短信息業(yè)務(wù)(SMS)，GPRS是補充而不是替代。
GPRS開啟了大眾移動數(shù)據(jù)應(yīng)用的大門。采用GPRS技術(shù)，用戶可以得到以下好處：只對傳輸數(shù)據(jù)收費(實際用量)而對連接間隙不收費；保持永久連接；通過IP的直接ISP接人更廉價；新的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)真正的插人及操作方案；用戶可以即時接人多種服務(wù)，如：在上網(wǎng)的同時可以進行語音呼叫；手機的IP功能(互聯(lián)網(wǎng)、遙測、電子商務(wù)等)。
基于可穿戴計算機的可移動性和靈活性，能夠與外界進行良好的無線通信成為其必備的功能。因此，筆者為WearComp配備了一個基于GPRS技術(shù)的無線網(wǎng)卡。
4．2USB接口的GPRSModem的設(shè)計
4．2．1硬件設(shè)計
本Modem設(shè)計中用到的主要元件包括51系列單片機W77E58、獨立的USB接口芯片PDIUSBD12及愛立信公司生產(chǎn)的GPRS模塊GM47(如圖4所示)。
圖4
W77E58是由Winbond公司生產(chǎn)的與51系列兼容的單片機。它支持40MHz晶振頻率且縮短了指令周期，具有與51系列兼容的指令集和與80C52兼容的引腳排列，以及32KB的FlashEPROM和1KB的片上SRAM；另外，它所提供的CMOS電平也與GM47模塊所提供的CMOS電平完全兼容，無需再進行電平轉(zhuǎn)換。以上這些特性都說明將單片機W77E58用于本Modem的設(shè)計是非常合適的[6]。
由PDIUSBD12和W77E58構(gòu)成的USB接口電路：PDIUSBD12的8位并行數(shù)據(jù)接人W77E58的P0口，P2．6作為PDIUSBD12的命令或數(shù)據(jù)的選擇線。PDIUSBD12與W77E58的數(shù)據(jù)交換采用中斷方式(外部中斷0)。USB設(shè)備通過四線電纜接入主機或USBHub，這四線分別是：Vbus(總線電源)、GND(地線)、D+和D-(數(shù)據(jù)線)。主機通過D+和D-上的電壓變化檢測設(shè)備的狀態(tài)：刊。
由GM47模塊和W77E58構(gòu)成的GPRS接口電路：作為一種應(yīng)用終端模塊，GM47通過自帶的UART端口與控制它的MCU或PC機聯(lián)系。在UART端口引腳中，RD(串行數(shù)據(jù)輸出)和TD(串行數(shù)據(jù)輸入)作為數(shù)據(jù)口分別與W77E58的RXD和TXD連接，而CTS(發(fā)送清零)、TS(發(fā)送請求)、DTR(數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好)、DED(數(shù)據(jù)有效檢測)作為控制口分別與W77E58的P1．0～P1．3連接。這樣就完成了GM47與W77E58的通信控制連接。為了實現(xiàn)GPRS的功能，GM47模塊還需要完成SIM卡、天線、電源等部分的連接。
4．2．2軟件設(shè)計
USB部分：W77E58對PDIUSBD12的控制軟件主要完成USB協(xié)議處理與數(shù)據(jù)交換以及其它應(yīng)用功能程序。在本設(shè)計中，要求利用W77E58相對高的處理速度完成可穿戴計算機主機發(fā)來的較大數(shù)據(jù)量的處理(如經(jīng)壓縮過的視頻、音頻信號等)。
GPRS部分：GM47GPRS模塊的軟件部分對外提供了一個控制系統(tǒng)操作的AT指令集，通過接收來自UART的AT指令，解釋并執(zhí)行相應(yīng)的操作，從而實現(xiàn)無線Modem的對應(yīng)功能。所有的Modem命令都是從一個特定的指令前綴(AT)開始，到一個命令結(jié)束標(biāo)志結(jié)束。以下介紹幾個常用的AT指令[8]：
ATD／／撥號指令：在后面接電話號碼，并可通過ME、SM、LD等控制字選擇號碼的來源是機器、SIM卡或是最近所撥號；
ATH／／掛起：提示終止通話；
ATO／／返回至在線數(shù)據(jù)模式：在通話過程中從在線控制模式轉(zhuǎn)換到在線數(shù)據(jù)模式；
AT+CGATr／／是移動終端進入或離開GPRS服務(wù)(后接“1”為進入，“0”為離開)；
AT+CGDATA／／進人數(shù)據(jù)狀態(tài)：利用PPP等協(xié)議完成將移動終端連接到網(wǎng)絡(luò)上的操作；
