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導讀--這里介紹介紹四種無線通訊技術：WPAN、WLAN、WMAN、WWAN
隨著新興的無線通訊技術、低價位的無線設施、網際網路的普及化，加速了無線網路的發(fā)展、變得愈來愈普及。因此，消費大眾能夠以全新的方式，在工作環(huán)境、家里，及旅途上，使用電腦及其他個人電子配備。
目前市面上有多種不同的無線通訊技術，分別以頻率、頻寬、范圍、應用方式等要素來加以區(qū)分。在這篇白皮書中，我們將一一探討這些技術。如(圖1)所示，這些技術可大略分成四大類，從涵蓋面積最廣的無線廣域網路(WWAN)，到通訊距離小于10公尺的無線個人區(qū)域網路(WPAN)等多種類型。
無線個人區(qū)域網絡(WPAN)
無線個人區(qū)域網絡是相當小型的隨意網絡(ad hoc network)，通常范圍不超過10公尺。由于通訊范圍有限，無線個人區(qū)域網絡通常用于取代實體傳輸線，讓不同的系統(tǒng)能夠近距離進行資料同步或連線。
無線通訊技術以范圍分成四大類
藍芽無線技術(Bluetooth)是目前最盛行的無線個人區(qū)域網絡(WPAN)技術，透過2.4 GHz的未管制頻帶來運作。(圖2)顯示藍芽技術由1.1版(資料速率為1 Mbps)演進為1.2版(強化了訊號傳輸以及頻率波段共存的機制)。此外，3 Mbps的藍芽2.0+進階資料速率(Enhanced Data Rate；EDR)標準于2004年11月正式通過，相關產品目前已陸續(xù)上市。
[附注：本報告書采用的資料傳輸率，通常稱為通道尖峰資料傳輸率(peak channel data rate)，而終端用戶所得的實際資料流量，會因為裝置無線電、訊號狀態(tài)、距離，及協(xié)定效率等因素的影響而較低。]
無線通訊技術的發(fā)展沿革
未來的3年中，一些需要更高資料傳輸率的無線個人區(qū)域網路(WPAN)應用方案，可能會選擇目前新興的高頻寬超寬頻(UWB)技術。因為UWB技術不但頻寬高，傳輸耗電量很低，而且采用相當寬的頻率范圍。UWB實體層介面(PHY)規(guī)格——802.15.3a——目前正由IEEE制定其標準。
此外尚有另一個可與之競爭的規(guī)格，則由多頻帶聯(lián)盟(MultiBand Orthogonal Frequency Division Multiplexing Alliance；MBOA)開發(fā)當中。初期的UWB產品，其資料傳輸率將介于100～480 Mbps之間，預計2006年初可開始上市，后續(xù)延伸的版本預計資料傳輸率可高達1 Gbps。但如果不能解決規(guī)格標準彼此競爭的問題，可能會阻礙UWB技術的市場商機。此外，雖然美國聯(lián)邦通訊委員會(Federal Communications Commission；FCC)已經開放大范圍頻譜供UWB在美國境內使用，但在美國以外的地區(qū)，仍然有一些法規(guī)及政策上的限制。
另外還有一套無線技術，約略也屬于無線個人區(qū)域網路的范疇-ZigBee(802.15.4)-最適合某些特定的低頻寬應用方案，例如測試儀器與家庭環(huán)境自動化。由于ZigBee這項標準除了上述的特定應用之外，不太可能應用于其他領域，因此并未列于(圖2)之中。
無線區(qū)域網絡(WLAN)
與無線個人區(qū)域網絡相較之下，無線區(qū)域網絡能提供強大的無線網絡連結能力，范圍可涵蓋存取點到客戶端中間大約100公尺的距離。目前的無線區(qū)域網絡以IEEE 802.11標準為基礎，稱為Wi-Fi網絡。802.11b是第一套成功商業(yè)化的無線區(qū)域網絡技術，提供2.4 GHz頻帶及11 Mbps的傳輸速率。在改變不同的資料傳輸方式之后，采用了802.11g, 2.4 GHz頻帶，及802.11a, 5 GHz頻帶，在2003年成功將資料傳輸率提高到54 Mbps。目前常見所謂的“雙頻”Wi-Fi存取點及客戶端無線網卡，同時結合了支援802.11a、802.11b、802.11g三種規(guī)格。另外還有高整合度的單晶片解決方案，不但體積較小，電量需求也較低，因而帶動了各種新型設計與應用。
除此之外，新標準也特別考量到Wi-Fi網絡的安全性，其中Wi-Fi保護存取規(guī)格(WPA)及802.11i規(guī)格(或WPA2)特別加強用戶的身份驗證與資料加密。WPA2采用新一代的先進加密安全(AES)技術進行加密。WPA及WPA2中采用的IEEE 802.1X標準，提供了連接埠層級的驗證架構。另外，即將問世的802.11e標準特別針對網絡服務品質(quality of service；QoS)加以強化，讓語音、多媒體等較不容許網絡延遲的資料，能在網絡上優(yōu)先傳送。Wi-Fi聯(lián)盟是業(yè)界專門負責Wi-Fi認證及相容性測試的機構，目前該聯(lián)盟已開發(fā)出Wi-Fi多媒體(WMM)測試規(guī)格，可認證新產品的802.11e相容性。
下一代的無線區(qū)域網絡標準為IEEE 802.11n，其規(guī)格目前還在制訂當中。802.11n將具備與802.11a、b、g的回溯相容性，并提供超過100 Mbps的資料傳輸率。802.11n的效能提升，主要來自于新型多重輸入/輸出(Multiple-Input, Multiple-Output；MIMO)無線電技術、更寬的射頻(RF)頻道、以及通訊協(xié)定堆疊(protocol stack)的改良。MIMO技術藉由增加無線裝置中無線電以及天線的數目，提升資料傳輸率。IEEE預計于2006年中制定核準802.11n的規(guī)格，戴爾公司目前正在Wi-Fi聯(lián)盟積極推動一套產品認證方案，預計將與IEEE 802.11n標準同步推出。
無線社區(qū)區(qū)域網絡(WMAN)
無線都會區(qū)域網絡是一種可涵蓋城市或郊區(qū)等較大地理區(qū)域的無線通訊網絡。以往具備T1或T3等級資料速率的長距離無線技術都是由大型電話業(yè)者、獨立區(qū)域電信業(yè)者(Independent Local Exchange Carriers；ILEC)、以及其他供應商所專有及經營，用來連接距離較遠的地區(qū)或大范圍校園。目前IEEE已經將一套新的無線都會區(qū)域網絡技術加以標準化，這套新技術采用需要執(zhí)照以及免執(zhí)照的多個頻帶。
其中最為人知的是IEEE 802.16d，也稱為“WiMax”，將在2～11 GHz之間的頻率范圍運作(在美國將采用2.5 GHz、3.5 GHz、5.8 GHz三個頻帶)，在理想狀況下若無障礙物阻隔，50公里距離的最高資料傳輸率高達70 Mbps。最初建設，需要在用戶所在的建筑物外加天線，另外還有一個移動版(802.16e)預計于2007年推出。目前還不確定電信運營商、網間網絡服務供應商何時或是否愿意建構WiMax，以及業(yè)界何時才會大規(guī)模架設定點式或移動式WiMax所需的基礎設施。但是，業(yè)界大多預測WiMax的建設，將會運用現(xiàn)有以及新增的“塔臺”基礎設施與安裝配備。
無線廣域網絡(WWAN)
無線廣域網絡是行動電話及數據服務所使用的數字移動通訊網絡，由電信運營商所經營，例如Cingular Wireless、Vodafone、Verizon Wireless等公司。無線廣域網絡的連線能力可涵蓋相當廣泛的地理區(qū)域，但到目前為止資料傳輸率都偏低，只有115 Kbps，和其他較為區(qū)域性的無線技術相去甚遠。目前全球的無線廣域網絡主要采用兩大技術——分別是GSM及CDMA技術，預計將來這兩套技術仍將以平行的步調發(fā)展。
歐洲對GSM的標準化相當早，目前包括GSM以及相關的無線數據技術：GPRS及新一代EDGE技術(Enhanced Data GSM Evolution)，大約共掌握了全球三分之二的市場，分布的范圍包括北美、歐洲及亞洲。新一代的EDGE 技術可提升GPRS的資料傳輸率達3～4倍。而其他GSM業(yè)者，尤其已經購買新3G頻譜的業(yè)者，則主打WCDMA規(guī)格(Wideband CDMA)，WCDMA預計資料傳輸率可達2 Mbps。另外還有一套延伸技術稱為HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)，預期將于2006年開始架設，其資料傳輸率可高達3.6 Mbps以上。
主導CDMA技術的發(fā)展在美國，CDMA2000無線廣域網路技術在北美、日本、韓國及中國的建設已有相當規(guī)模。CDMA2000 1xRTT技術(Single-Carrier Radio Transmission Technology)已相當廣泛地建置。而下一代的1xEV-DO技術(1xEvolution-Data Optimized)也正由美國的Verizon Wireless以及Sprint PCS公司緊鑼密鼓建置之中，預計可支援2.4 Mbps的資料傳輸率。之后，電信業(yè)者將采用規(guī)格A版繼續(xù)發(fā)展EV-DO，以支援更高的資料傳輸率，以及VoIP(Voice over Internet Protocol)通話功能。
新興之RFID技術
一種新類型的無線通訊技術─無線射頻識別系統(tǒng)(Radio Frequency Identification；RFID)，目前正開始由大型零售商及其他企業(yè)率先采用，以取代傳統(tǒng)條碼，用于物品管理或庫存追蹤。在RFID系統(tǒng)中，每項物品或庫存貨品都附有一個RFID標簽，標簽上儲存有該項貨品僅有的資訊，例如獨一無二的識別碼，這些資訊可用特別的RFID讀取器予以辨識。而讀取器本身又與后端資料庫應用程式相連，可利用讀取到的資料來進行貨品的追蹤、監(jiān)控、報告及管理，以掌握貨品運送的流向。
RFID技術的另一個全新應用領域稱之為“近距離無線通訊”(Near Field Communication；NFC)。NFC技術主要針對近距離(大約7公分)、需要高度安全性的消費應用系統(tǒng)所設計。例如，內建RFID晶片的智慧卡，可應用于安全付款機制、安全交易等。
全球所有無線頻譜的和平共存
各國的無線通訊技術頻率不盡相同，是產業(yè)界面臨的一大挑戰(zhàn)。由于這些差異，例如采用GSM無線廣域網路的PDA或行動電話，就有可能在某些地區(qū)運作正常，但在其他地區(qū)則因無法取得特定頻率而造成服務中斷。此外，每個國家針對各種無線通訊技術特定的需求而分派不同的頻率。例如，GSM在歐洲所分配到的頻率為900 MHz以及1800 MHz，而在美國則為800 MHz以及1900 MHz。各地區(qū)頻率的差異，使廠商在設計支援全球多地通用GSM服務的無線裝置時，面臨更多的挑戰(zhàn)。而移動裝置也因為要支持多個頻段，造成產品的復雜度及成本升高。目前產業(yè)界仍然繼續(xù)透過標準組織及政府機構，努力使全球各地的頻率能更有效率地互相配合。(本文由戴爾公司提供，作者：Liam Quinn、Pratik Mehta、Alan Sicher/分別擔任戴爾通訊技術策略及架構總監(jiān)、戴爾資深通訊技術工程師、戴爾無線產品經理)
