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LTE成為主流?無線通信最新技術趨勢盤點(二)

作者: 時間:2013-05-04 來源:網絡 收藏
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  IEEE802.15.6是以應用于醫療和保健領域為前提制定的標準(表2),因此傳輸可靠性高,嚴格的安保、優先傳輸緊急數據等功能均為基本性能。而且,因為設想的應用對象是佩戴在身上的小型傳感器,所以耗電量控制在較低水平,可以使用紐扣電池驅動。

  表2:主要近距離標準示例

LTE成為主流?無線通信最新技術趨勢盤點(二)

  因為面向的是在人體周邊構筑的無線網絡,所以BAN的傳輸距離最大僅為2m左右。另外,網絡拓撲結構(樞紐與各傳感器節點的連接形態)僅限于星型,各節點的深度可以達到兩層。

  通過使用能夠利用同一接口連接人體周圍的多個傳感器的IEEE802.15.6標準,包括掌握走路時的脂肪燃燒量、住院患者的監控在內,無線PAN有望進入各種各樣的用途。

  充分利用UWB和人體通信

  IEEE802.15.6的物理層由3種無線方式構成,分別是(1)窄帶(narrowband,NB)通信、(2)超寬帶(ultra wideband,UWB)通信、(3)人體通信(humanbody communications,HBC)。其中,窄帶通信使用的是400MHz頻帶到2.4GHz頻帶的頻率。

  窄帶通信通過采用擴散通信(反復發送)和具有良好糾錯性能的BCH(bose chaudhuri hocquenghem)碼,確保了較低的誤碼率。可以說是能夠確保傳輸可靠性的通信方式。而且采用了包絡波動小的調制方式和差分編碼/延遲檢測方式。各頻帶使用的方式相同。

  超寬帶通信利用脈沖來傳輸數據,分配到的帶寬為3.1G~10.6GHz,利用條件因國家和地區而異。這種方式通信時的傳輸功率密度極低,因此具備在現有無線系統使用的頻帶下也能夠實現頻率共用的特點。

  最后的人體通信是把人體作為信號傳輸媒介的通信方式。由于波長較短,其傳輸距離自然也短,因此,借助的不是輻射電磁場,而是靜電場。中心頻率為21MHz或32MHz,如果是在日本使用,類別屬于微弱無線電臺。

  還可充當HEMS的傳輸媒介

  無線PAN的第三個焦點動向是用于家庭能源管理的“HAN(home area network)”。

  HAN設想的用途是作為家庭內部的空調、照明等基礎電器的能源管理系統“HEMS(home energymanagement system)”的傳輸媒介。“HAN”的說法最初主要出現在美國電力公司的討論之中。雖然也可以連接電視和個人電腦,但連接的主體是基礎電器和白色家電等。

  HAN傳輸的數據不是大容量的視頻等數據,主要是電器控制指令、狀態報告等小型數據。因此,HAN對于傳輸容量沒有太高要求,傳輸速度只需達到大約幾十kbps即可。與傳輸性能相比,HAN注重的反而是家庭內傳輸距離長、能夠應用于采用電池驅動的傳感器產品的低功耗等方面。

  在HAN的傳輸標準中,無線標準“ZigBee”和“Z-Wave”比較受關注。以Zig-Bee為例,與無線LAN相比,其低功耗性能備受矚目,還支持多個終端串聯傳輸數據的“多次反射連接”等。過去,Zig-Bee與無線LAN一樣,主要使用2.4GHz頻帶,但目前,使用1GHz以下的頻帶延長傳輸距離的舉動也日漸活躍。例如在日本,受到期待的是920MHz頻帶的利用。

  思科推進的標準

  從制定之初就以使用920MHz等較低頻帶的為前提的標準是“IEEE802.15.4g”(圖5)。這項標準由燃氣公司和智能儀表生產商主導制定,特點是功耗低。IEEE802.15.4g是物理層標準,必須要與IEEE802.15.4e等MAC層標準組合使用。

LTE成為主流?無線通信最新技術趨勢盤點(二)

  圖5:面向智能儀表的“IEEE802.15.4g” 支持各種頻帶和調制方式,符合各國的頻率規定(a)。(b)是NICT開發的支持IEEE802.15.4g的無線收發模塊。

  關于4g和4e,業內企業成立了“Wi-SUN聯盟”,旨在對各公司產品之間的互聯性進行認證,并在思科系統和NICT等企業的主導下,開展標準制定工作。測試互聯性的活動“Plug Festa”已經在日本和新加坡成功舉辦。

  IEEE802.15.4g支持400MHz~2.4GHz頻帶的眾多帶寬,調制方式也可以在4值FSK和OFDM中選擇。最大的優點是能夠利用傳輸速度、傳輸距離、易傳達性表現均衡的700M~900MHz頻帶的各個帶寬。另外,IEEE802.15.4g還想到了在IP網絡中的使用,最大幀長度拓展到了2048字節(過去的IEEE802.15.4標準為127字節)。

  IEEE802.15.4e以IEEE802.15.4的MAC層為基礎,通過使無線設備之間的通信待機動作和數據收發動作的時間相配合,增加間歇執行等功能,實現了節電化。


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關鍵詞: LTE 無線通信

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