再談無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)

1、再談無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)（吳建平2001年06月27日 11:54）IrDA具有移動(dòng)通信設(shè)備所必需的體積小、功率低的特點(diǎn)。藍(lán)牙很容易穿透障礙物，實(shí)現(xiàn)全方位的數(shù)據(jù)傳輸。HomeRF把共享無(wú)線連接協(xié)議作為未來(lái)家庭內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，這幾種技術(shù)各有所長(zhǎng)，所以在一段時(shí)間內(nèi)，它們之間的競(jìng)爭(zhēng)是必然，相互間取長(zhǎng)補(bǔ)短也是必然的。 隨著人們對(duì)移動(dòng)通信專用化要求的進(jìn)一步提高，某個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的無(wú)線移動(dòng)通信正成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織、各個(gè)廠商和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。雖然無(wú)線局域通信存在性價(jià)比相對(duì)不高、速率較低、安全性較差等“先天不足”，但發(fā)展前景還是被IT行業(yè)所看好。如股票大廳、港口、醫(yī)院、人煙稀少的地區(qū)，這些鋪設(shè)電纜投資巨大、

2、維修不便、氣候惡劣但實(shí)時(shí)通信要求很高的特殊場(chǎng)合，使用無(wú)線局域網(wǎng)有其優(yōu)越性。 個(gè)人局域網(wǎng)是一種新興網(wǎng)絡(luò)，如果說(shuō)居民接入網(wǎng)是邁向數(shù)字家庭的“最后一公里”，那么，PAN就是“最后的50米”。 隨著外圍設(shè)備的逐漸增多，用戶們不僅在自己的PC機(jī)上連接打印機(jī)、掃描儀、調(diào)制解調(diào)器等外圍設(shè)備，有時(shí)還要插上USB接口，將數(shù)碼相機(jī)中的像片傳輸并存儲(chǔ)到硬盤中去。頻繁地插入拔出某一接口、PC機(jī)后纏繞著亂如麻的各種線纜，都使用戶在體驗(yàn)新技術(shù)帶來(lái)的享受的同時(shí)，又不得不忍受一些不便。此外，企業(yè)內(nèi)部各個(gè)部門工作人員之間的信息傳遞，在現(xiàn)代化企業(yè)中也對(duì)信息傳送的移動(dòng)化提出更高的要求，在有限的辦公環(huán)境中，組成LAN以實(shí)現(xiàn)信息共享和

3、設(shè)備共享，但是密密麻麻的布線又令人心煩。目前，為大家所熟悉的技術(shù)有IrDA、HomeRF、Bluetooth和WPAN四種。下面，分別就這四種技術(shù)的產(chǎn)生背景、核心技術(shù)、應(yīng)用范圍和市場(chǎng)前景進(jìn)行分析。 依然生機(jī)勃勃的IrDA 紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)IrDA（Infrared Data Association）成立于1993年，是非營(yíng)利性組織，致力于建立無(wú)線傳播連接的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，目前在全球擁有160個(gè)會(huì)員，參與的廠商包括計(jì)算機(jī)及通信硬件、軟件及電信公司等。 簡(jiǎn)單地講，IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，其相應(yīng)的軟件和硬件技術(shù)都已比較成熟。它在技術(shù)上的主要優(yōu)點(diǎn)有： 無(wú)需專門申請(qǐng)?zhí)囟l率的使用執(zhí)照，

4、這一點(diǎn)，在當(dāng)前頻率資源匱乏，頻道使用費(fèi)用增加的背景下是非常重要的。 具有移動(dòng)通信設(shè)備所必需的體積小、功率低的特點(diǎn)。HP公司目前已推出結(jié)合模塊應(yīng)用的約從2.5×8.0×2.9（mm）到5.3×13.0×3.8（mm）的專用器件，與同類技術(shù)相比，耗電量也是最低的。 表1 wlan homerf irda和bluetooth各項(xiàng)指標(biāo)的比較 最高速率 相對(duì)價(jià)格 數(shù)據(jù) 語(yǔ)音 傳輸內(nèi)容 功耗 應(yīng)用現(xiàn)狀 傳輸半徑 wlan 2mb/s 高 tcp/ip via ip 語(yǔ)音數(shù)據(jù) 10ma400ma 較少 50m homerf 8mb/s 中等 tcp/ip via ip

5、&pstn 語(yǔ)音數(shù)據(jù) 1300ma 少 50m irda 16mb/s 低 ppp via ip&cellular 數(shù)據(jù) 160ma 廣泛 2m bluetooth 1mb/s 中等 ppp和 via ip 語(yǔ)音數(shù)據(jù) 10ua300ma 較少 10m 傳輸速率在適合于家庭和辦公室使用的微微網(wǎng)（Piconet）中是最高的，由于采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接，數(shù)據(jù)傳輸所受到的干擾較少，速率可達(dá)16Mbs。 除了在技術(shù)上有自己的技術(shù)特點(diǎn)外，IrDA的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)也是十分明顯的。目前，全世界有5000萬(wàn)臺(tái)設(shè)備采用IrDA技術(shù)，并且仍然每年以50的速度增長(zhǎng)。有95的手提電腦安裝了IrDA接口。在成本上，紅

6、外線LED及接收器等組件遠(yuǎn)較一般RF組件來(lái)得便宜，IrDA端口的成本在5美元以內(nèi)，如果對(duì)速度要求不高，甚至可以低到1.5美元以內(nèi)，相當(dāng)于日前藍(lán)牙產(chǎn)品的十分之一。 面對(duì)其他技術(shù)的挑戰(zhàn)，IrDA并沒(méi)有停滯不前。除了傳輸速率由原來(lái)的FIR（Fast Infrared）的4Mbs提高到最新VFIR的16Mbs標(biāo)準(zhǔn)；接收角度也由傳統(tǒng)的30度擴(kuò)展到120度。這樣，在臺(tái)式電腦上采用低功耗、小體積、移動(dòng)余度較大的含有IrDA接口的鍵盤、鼠標(biāo)，就有了基本的技術(shù)保障。同時(shí)，由于Internet的迅猛發(fā)展和圖形文件逐漸增多，IrDA的高速率傳輸優(yōu)勢(shì)在掃描儀和數(shù)碼相機(jī)等圖形處理設(shè)備中更可大顯身手。 但是，IrDA也的

7、確有其不盡如人意的地方。 首先，IrDA是一種視距傳輸技術(shù)，也就是說(shuō)兩個(gè)具有IrDA端口的設(shè)備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物，這在兩個(gè)設(shè)備之間是容易實(shí)現(xiàn)的，但在多個(gè)電子設(shè)備間就必須彼此調(diào)整位置和角度等。這也是Bluetooth和HomeRF未來(lái)打敗IrDA技術(shù)的超級(jí)法寶。 其次，IrDA設(shè)備中的核心部件-紅外線LED不是一種十分耐用的器件，對(duì)于不經(jīng)常使用的掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備雖然游刃有余，但如果經(jīng)常用裝配IrDA端口的手機(jī)上網(wǎng)，可能很快就不堪重負(fù)了。 最熱門的藍(lán)牙 藍(lán)牙技術(shù)從應(yīng)用的角度來(lái)講，與日前廣泛應(yīng)用于微波通信中的一點(diǎn)多址技術(shù)十分相似，因此，它很容易穿透障礙物，實(shí)現(xiàn)全方位的數(shù)據(jù)傳輸

8、。 早在藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)制定的前一年，IEEE的有關(guān)工作組就已經(jīng)開(kāi)始WPAN的準(zhǔn)備工作。起初，IEEE執(zhí)行委員會(huì)認(rèn)為，由于這是局域網(wǎng)內(nèi)部的無(wú)線通信技術(shù)，所以就將此任務(wù)交給了對(duì)WLAN有著突出貢獻(xiàn)的“802.11工作組”，當(dāng)時(shí)主要的工作就是實(shí)現(xiàn)無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)的無(wú)縫隙連接。經(jīng)過(guò)一年的努力工作，小組成員的結(jié)論是，現(xiàn)有的IEEE 802.11中有關(guān)支持三種物理媒介層的MAC（Medium Access Control，媒介訪問(wèn)控制）中規(guī)定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并不適用于WPAN。 802.15工作組于1999年秋天開(kāi)始起草一項(xiàng)以藍(lán)牙1.0版本為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，2000年11月提交到IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)討論。之所以

9、如此迅速，主要是IEEE 802.11工作組在制定WLAN標(biāo)準(zhǔn)時(shí)過(guò)于滯后于市場(chǎng)，繼而造成了WLAN標(biāo)準(zhǔn)重蹈“ATM”的覆轍。雖然IEEE 802.11是國(guó)際公認(rèn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但市場(chǎng)份額并不大，因此藍(lán)牙才決定使用無(wú)線局域網(wǎng)使用的2.4GHz波段（由于頻率的沖突，很可能造成現(xiàn)有無(wú)線局域網(wǎng)性能的下降）。藍(lán)牙的支持者甚至大膽地預(yù)測(cè)，隨著藍(lán)牙技術(shù)的不斷發(fā)展，采用IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)將不復(fù)存在，從而雙方的頻段之爭(zhēng)將迎刃而解。 力不從心的HomeRF HomeRF把共享無(wú)線連接協(xié)議（SWAP）作為未來(lái)家庭內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，使用IEEE802.11無(wú)線以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，通信頻段也是2

10、.4GHz，HomeRF工作組像當(dāng)初人們構(gòu)造ATM一樣，提出了一整套應(yīng)用于家庭聯(lián)網(wǎng)的完整體系，包括外圍設(shè)備和家庭主機(jī)之間的連接、外圍設(shè)備之間的連接、主機(jī)和HomeRF中央控制的連接、接入網(wǎng)、PSIN等。2000年8月31日，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)批準(zhǔn)了Intel、Microsoft、Motorola和Proxim等HomeRF組織成員的要求，允許HomeRF的傳輸速率在原來(lái)的2Mbs的基礎(chǔ)上提高四倍，達(dá)到8M11Mbs傳送速率；而且和藍(lán)牙一樣，HomeRF可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)（最多5個(gè)）設(shè)備之間的互聯(lián)。但FCC的這一決定，招致了來(lái)自包括內(nèi)部成員和藍(lán)牙組織成員的反對(duì)，主要理由是頻率沖突、功耗較大。同時(shí)，Ho

11、meRF工作組的一些成員提出，將原來(lái)的發(fā)射帶寬由1MHz提高到5MHz，這樣速率能夠提高得更多，但反對(duì)者認(rèn)為，信息本來(lái)在狹窄的信號(hào)通道里跳動(dòng)，現(xiàn)在如果將狹窄的通道加寬，就會(huì)像一輛卡車在幾條車道上橫沖直撞，從而造成SWAP設(shè)備之間的互相干擾。因此，很多業(yè)界人士對(duì)這一技術(shù)并不表示樂(lè)觀。 物競(jìng)天擇，共同發(fā)展 無(wú)論是成熟可靠的IrDA，還是朝氣蓬勃的藍(lán)牙、WPAN，都在互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。從藍(lán)牙協(xié)議看仍然采用分層的體系結(jié)構(gòu)，在串行電纜仿真協(xié)議之上或直接加在“邏輯鏈路控制與適配協(xié)議（L2CAP）”之上的是專用協(xié)議，包括現(xiàn)有的多種協(xié)議，如PPP、UDPTCPIP、WAP、OBEX等。 事實(shí)上，藍(lán)牙系統(tǒng)和WPAN

12、的概念相輔相成，它已經(jīng)是WPAN的一個(gè)雛形。在其1999年12月發(fā)布的藍(lán)牙1.O版的標(biāo)準(zhǔn)中，已定義了包括使用WAP協(xié)議連接互聯(lián)網(wǎng)的多種應(yīng)用軟件。它能夠使蜂窩電話系統(tǒng)、無(wú)繩通信系統(tǒng)、無(wú)線局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)增添新功能，使各類計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)設(shè)備增添無(wú)線傳輸和組網(wǎng)功能，在家庭和辦公自動(dòng)化、家庭娛樂(lè)、電子商務(wù)、無(wú)線公文包應(yīng)用、各類數(shù)字電子設(shè)備、工業(yè)控制、智能化建筑等場(chǎng)合開(kāi)辟了廣闊的應(yīng)用。隨著WPAN的發(fā)展，IEEE 802.15的一個(gè)工作小組正在制訂速率可達(dá)20Mbs以上的WPAN標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)也是基于藍(lán)牙規(guī)范。因此，WPAN和藍(lán)牙必然會(huì)趨于融合，由SIG參與藍(lán)牙計(jì)劃的公司和IEEE 80

13、2.15工作組協(xié)力合作，共同創(chuàng)造明天的WPAN。 通過(guò)對(duì)于四種技術(shù)指標(biāo)的比較（表1），可以認(rèn)為： 1.對(duì)于要求傳輸速率高、使用次數(shù)少、移動(dòng)范圍小、價(jià)格比較低的設(shè)備，如打印機(jī)、掃描儀、數(shù)碼像機(jī)等，IrDA技術(shù)是首選。 2.如果設(shè)備是屬于那種活動(dòng)范圍比較廣、要求能和多種設(shè)備迅速互聯(lián)，如，筆記本電腦、數(shù)字無(wú)繩電話、個(gè)人數(shù)字助理、手機(jī)等，采用藍(lán)牙或WPAN是十分理想的。 3.HomeRF技術(shù)對(duì)于小型公司或者類似別墅的家庭是再方便不過(guò)的了，因?yàn)檫@兩種環(huán)境的活動(dòng)半徑都比Bluetooth和WAPN規(guī)定的活動(dòng)范圍大，同時(shí)，一般又小于無(wú)線局域網(wǎng)的半徑。但這也并非是說(shuō)HomeRF的地位是高枕無(wú)憂的。因?yàn)?，一?xiàng)技術(shù)如果想要成為國(guó)際認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，其獨(dú)特性是必不可少的。HomeRF在傳輸距離方面的優(yōu)勢(shì)，很有可能被藍(lán)牙所擊敗。 技術(shù)點(diǎn)滴 L2CAP:Logical Link Controlle