banner.jpg)
相關(guān)專題：
無線個域網(wǎng)(WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN)是為了實現(xiàn)活動半徑小、業(yè)務(wù)類型豐富、面向特定群體、無線無縫的連接而提出的新興無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。WPAN能夠有效地解決“最后的幾米電纜”的問題，進(jìn)而將無線聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行到底。
WPAN介紹與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀
WPAN是一種與無線廣域網(wǎng)(WWAN)、無線城域網(wǎng)(WMAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)并列但覆蓋范圍相對較小的無線網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成上，WPAN位于整個網(wǎng)絡(luò)鏈的末端，用于實現(xiàn)同一地點終端與終端間的連接，如連接手機和藍(lán)牙耳機等。WPAN所覆蓋的范圍一般在10m半徑以內(nèi)，必須運行于許可的無線頻段。WPAN設(shè)備具有價格便宜、體積小、易操作和功耗低等優(yōu)點。
目前，IEEE、ITU和HomeRF等組織都致力于WPAN標(biāo)準(zhǔn)的研究，其中IEEE組織對WPAN的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)主要集中在802.15系列。802.15.1本質(zhì)上只是藍(lán)牙底層協(xié)議的一個正式標(biāo)準(zhǔn)化版本，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定工作仍由藍(lán)牙特別興趣組(SIG)完成，其成果由IEEE批準(zhǔn)，原始的802.15.1標(biāo)準(zhǔn)基于Bluetooth1.1，目前大多數(shù)藍(lán)牙器件中采用的都是這一版本。新的版本802.15.1a對應(yīng)于Bluetooth1.2，它包括某些QoS增強功能，并完全后向兼容。802.15.2負(fù)責(zé)建模和解決WPAN與WLAN間的共存問題，目前正在標(biāo)準(zhǔn)化。802.15.3也稱WiMedia，旨在實現(xiàn)高速率，原始版本規(guī)定的速率高達(dá)55Mb/s，使用基于802.11但與之不兼容的物理層。后來多數(shù)廠商傾向于使用802.15.3a，它使用超寬帶(UWB)的多頻段OFDM聯(lián)盟的物理層，速率高達(dá)480Mb/s。并且生產(chǎn)802.15.3a產(chǎn)品的廠商成立了WiMedia聯(lián)盟，其任務(wù)是對設(shè)備進(jìn)行測試和貼牌，以保證標(biāo)準(zhǔn)的一致性。802.15.4也稱Zigbee技術(shù)，主要任務(wù)是低功耗、低復(fù)雜度、低速率的WPAN標(biāo)準(zhǔn)制定，該標(biāo)準(zhǔn)定位于低數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。附表給出了各種技術(shù)之間的比較。
WPAN的關(guān)鍵技術(shù)
藍(lán)牙這是大家熟知的無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也是目前WPAN應(yīng)用的主流技術(shù)。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)是在1998年，由愛立信、諾基亞、IBM等公司共同推出的，即后來的IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙技術(shù)為固定設(shè)備或移動設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的無線空中接口，將通信技術(shù)與計算機技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合起來，使各種3C設(shè)備(通信產(chǎn)品、電腦產(chǎn)品和消費類電子產(chǎn)品)在沒有電線或電纜相互連接的情況下能在近距離范圍內(nèi)實現(xiàn)相互通信或操作。藍(lán)牙可以提供720kb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率和10m的傳輸距離。不過，藍(lán)牙設(shè)備的兼容性不好。
圖1為一款I(lǐng)BM的無線藍(lán)牙鼠標(biāo)，右邊是無線接收器。
UWB(超寬帶)即802.15.3a技術(shù)，是一種無載波通信技術(shù)。它是一種超高速的短距離無線接入技術(shù)。它在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號，能在10m左右的范圍內(nèi)實現(xiàn)每秒數(shù)百兆比特的數(shù)據(jù)傳輸率，具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、保密性好、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢。UWB早在1960年就開始開發(fā)，但僅限于軍事應(yīng)用，美國FCC于2002年2月準(zhǔn)許該技術(shù)進(jìn)入民用領(lǐng)域。不過，目前，學(xué)術(shù)界對UWB是否會對其他無線通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾仍在爭論當(dāng)中。
圖2為一款FreescaleUWB芯片組。
Zigbee這是一種新興的短距離、低功率、低速率無線接入技術(shù)。Zigbee標(biāo)準(zhǔn)是基于IEEE802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的關(guān)于組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是IEEE802.15.4的擴展集，它由Zigbee聯(lián)盟與IEEE802.15.4工作組共同制定。Zigbee工作在2.4GHz頻段，共有27個無線信道，數(shù)據(jù)傳輸速率為20kb~250kb/s，傳輸距離為10~75m。
圖3為美國Crossbow公司開發(fā)的一款符合Zigbee協(xié)議的產(chǎn)品MPR2400CA。
RFID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。RFID可被廣泛應(yīng)用于物流業(yè)、交通運輸、醫(yī)藥、食品等各個領(lǐng)域。然而，由于成本、標(biāo)準(zhǔn)等問題的局限，RFID技術(shù)和應(yīng)用環(huán)境還很不成熟。主要表現(xiàn)在：制造技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高；標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一；應(yīng)用環(huán)境和解決方案不夠成熟，安全性將接受考驗。
圖4為一款RFID讀卡器。
WPAN的未來展望
在過去的幾年里，WPAN技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，藍(lán)牙、UWB、Zigbee、RFID、Z-Wave、NFC以及Wibree等各種技術(shù)競相提出，在功耗、成本、傳輸速率、傳輸距離、組網(wǎng)能力等方面又各有特點。而WPAN的初衷是實現(xiàn)各種外圍設(shè)備小范圍內(nèi)的無縫互聯(lián)，這種想法在未來很長的一段時間內(nèi)可能還只是一個美好的愿望。但是，無論如何，在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)林立的短距離無線通信市場，我們所要做的應(yīng)該是完善和創(chuàng)新。未來這些技術(shù)的命運，是走向融合，還是多足鼎立，我們只能等待市場的選擇。
藍(lán)牙、UWB、Zigbee與RFID技術(shù)對比
鏈接:其他無線個域網(wǎng)技術(shù)
NFC這是由飛利浦、諾基亞和索尼主推的一種由RFID衍生出來的短距離無線通信技術(shù)。使用雙方只需互相接近，就可以完成信息交換，并訪問內(nèi)容和服務(wù)。NFC可以對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速、主動設(shè)置，也可以用作虛擬連接器，服務(wù)于現(xiàn)有蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙和802.11設(shè)備。
Wibree這是諾基亞在赫爾基辛的研究中心宣布的一種新的短距離無線通信技術(shù)。該技術(shù)可以在設(shè)備間進(jìn)行連接，并且突破了藍(lán)牙固有的能量局限，功耗僅為藍(lán)牙的1/10。2007年6月12日，SIG與Wibree論壇宣布Wibree并入藍(lán)牙，Wibree將作為藍(lán)牙的超低耗電通信標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行定義。
Z-Wave2005年1月，為了開發(fā)家庭自動化應(yīng)用市場，美國芯片和軟件開發(fā)商Zensys公司與其他60多家廠商在CES(ConsumerElectronicsShow)大會上宣布成立Wave聯(lián)盟。該聯(lián)盟推出了基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠的適于組網(wǎng)的雙向無線通信技術(shù)，即Z-Wave。Z-Wave的數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6kb/s，信號有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m，室外可達(dá)100m，適合窄寬帶應(yīng)用場合。隨著通信距離的增大，設(shè)備的復(fù)雜度、功耗以及系統(tǒng)成本都在增加。相對于現(xiàn)有的各種無線通信技術(shù)，Z-Wave技術(shù)是最低功耗和最低成本的技術(shù)，Z-Wave正有力地推動著低速率無線個域網(wǎng)的發(fā)展。
