宽带WPAN接入带来的机遇与挑战

摘要：无线个域网(WPAN)目前以自成网络的内部应用为主，其与蜂窝网、互联网等多种网络共存和相互融合的问题还需要深入研究。多网融合必然要求网络和终端更加智能化，由于目前WPAN技术还不成熟，因而其实际应用将面临较大挑战，但这同时也是一次机遇，一旦解决了相关技术问题，有可能产生巨大的商机。

关键词：宽带无线接入；无线城域网；无线局域网；无线个域网

编者按

全球通信的宽带化、无线化、个人化需求推动着无线接入的宽带化进程。由于便携式产品的发展和应用需求的迅速增长，促成了无线个域网(WPAN)技术的诞生，使无线接入的产业链更加完善。随着统一标准进一步形成，WPAN必然迎来一个全面兴盛的时期，成为运营商进入接入市场的新机会。

信息产业快速发展，宽带接入技术不断涌现。各种宽带无线接入系统凭借其建设速度快、运营成本低、投资回报高等特点，受到了电信运营商的青睐。当前宽带无线接入的主要技术有：本地多点分配系统(LMDS)、多点多信道分配系统(MMDS)、无线局域网(WLAN)和蓝牙技术(Bluetooth)等。其中，LMDS和MMDS属于无线城域网(WMAN)技术，IEEE 802.16宽带无线访问标准工作组正在开发相应规范以标准化这些技术；WLAN标准主要指IEEE 802.11系列标准和HiperLAN/2标准；蓝牙则是目前无线个域网(WPAN)应用的主流技术。由于消费需求和应用场合的多样化，WMAN、WLAN和WPAN技术将互为补充，共同推进宽带无线接入市场的发展。

1 宽带无线接入技术

1.1 无线城域网

目前属于WMAN应用的宽带无线接入系统(如LMDS、MMDS)缺乏统一的标准，彼此互不兼容。WMAN采用的技术多种多样，主要有正交频分复用(OFDM)技术、码分多址(CDMA)技术等。

IEEE 802.16标准为解决上述兼容性问题而制定。该标准的2002年修正草案定义了3个主要WMAN网络类型，即：固定式、便携式和移动式，分别对应于标准IEEE 802.16、IEEE 802.16a和IEEE 802.16e。其中IEEE 802.16标准适用于视距传输，工作频率为10～66 GHz，应用于LMDS；IEEE 802.16a标准为超视距传输，工作频率为2～11 GHz，应用于MMDS；IEEE 802.16e标准工作频率为2～6 GHz，主要应用于蜂窝移动通信及3G。

现阶段802.16标准制定工作的重点在IEEE 802.16e上面，目标是当低速轻巧的移动设备在跨越不同存取点时，仍能维持一定程度的网络漫游服务。

WMAN的宽带无线接入业务正迅速由北美和欧洲向世界其他地区扩展，为电信运营商拓宽网络接入市场提供了新的机会和前景。

1.2 无线局域网

IEEE 802.11系列标准是WLAN事实上的标准，包括IEEE 802.11、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g。其中，IEEE 802.11b传输速率可高达11 Mb/s，采用2.4 GHz免执照频段，已在办公室、家庭、宾馆、机场等众多场合得到广泛应用，是目前WLAN的主流标准；IEEE 802.11a是IEEE 802.11b的后继标准，峰值速率可达54 Mb/s，特别适合于室内及移动环境，有着更广的应用前景，被很多厂商看好；IEEE 802.11g可以在2.4 GHz频带上实现最高54 Mb/s的数据传输，与IEEE 802.11b保持兼容，并已经较好地解决了采用蓝牙技术和基于IEEE 802.11b标准的设备间相互干扰的问题。

HiperLAN/2是欧洲电信标准化协会(ETSI)的宽带无线电接入网络(BRAN)项目组着手制定的高性能无线接入标准。HiperLAN/2对应于IEEE 802.11a标准，工作在5 GHz频带，调制技术也采用正交频分复用(OFDM)，与IEEE 802.11a在物理层兼容，使用一种动态时分双工技术，数据速率可高达54 Mb/s，并且能在高吞吐率下支持QoS，从而为视频、话音等实时应用提供支持。

中国四大通信运营商均已进军WLAN领域，共同推进了WLAN市场的发展。2002年7月，信息产业部下发了《使用5.8 GHz频段频率的通知》，批准将5 725 MHz～5 850 MHz频段用

作点对点或点对多点扩频通信系统、高速无线局域网、宽带无线接入系统、蓝牙技术设备及车辆无线自动识别系统等无线电台站的共用频段[1]。从政策上为WLAN在中国的进一步应用推广开辟了新空间。

1.3 无线个域网

WPAN是继WMAN和WLAN之后提出的概念，其目标是解决如何让人们将网络随身携带的问题，核心是解决小区域的无线多媒体传输。

成立于1999年的IEEE 802.15工作组[2]专门负责制定有关WPAN的标准，该工作组由4个小组组成。其中，IEEE 802.15.1负责蓝牙的标准化；IEEE 802.15.2研究WPAN和WLAN的互存性；IEEE 802.15.3制定高速WPAN标准；IEEE 802.15.4研究特别节电技术和低复杂度方案，应用领域主要为传感器、远端控制和家庭自动化等等。

IEEE 802.15.1标准以蓝牙v1.1规范为蓝本，定义了蓝牙技术的媒体访问控制(MAC)层(包括L2CAP、LMP、基带)和物理层。IEEE 802.15.1一直在关注蓝牙特别兴趣小组的标准版本升级工作，以使得IEEE 802.15.1与蓝牙标准保持同步。蓝牙特别兴趣小组已于2003年底正式公布了蓝牙标准v1.2。

IEEE 802.15.3于2003年6月完成了高速WPAN的MAC层/物理层标准制定。该标准具有以下特点：支持高达55 Mb/s的数据速率，可传送高质量视像和声音，支持服务质量保障，具有Ad hoc点对点网络特点，功耗和成本低。

IEEE 802.15.4已通过第18轮修正草案。该标准具有以下特点：数据速率为25、40、250 kb/s，采用CSMA-CA机制，保证传输可靠性，提供最优的功率管理。

属于WPAN应用的蓝牙技术，由于其灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信，而成为目前的WPAN主流技术。在蓝牙特别兴趣小组的极力推广下，蓝牙技术正较快地渗透到PC、消费类电子产品以及垂直应用市场中。

目前蓝牙仍被大多数业界人士誉为最具广阔前景的WPAN技术，其推广应用程度标志着无线个域网的实用化程度。

正因如此，中国国家标准化管理委员会以“国标委[2002]41号”文将蓝牙技术列入2002—2003年国标制定计划，并授权信息产业部邮电工业标准化研究所主持起草该系列标准，体现了中国对蓝牙技术的重视程度。中国蓝牙标准制定工作组一直在密切关注蓝牙标准升级情况，以期与国际蓝牙标准同步。

蓝牙的传输速率限制了其应用拓展，成为影响该技术全面普及的最主要因素，而IEEE 802.15.3由于比蓝牙具有更高的数据速率、更全面的业务及QoS支持、更短的连接时间等特点，得到了业界的广泛关注。然而，虽然IEEE 802.15.3标准制定工作已经完成，但据IEEE 802.15标准小组负责人介绍，使用IEEE 802.15.3标准的通信设备在2004年年底才可能推出，估计芯片价格会在100～150美元之间。