LTE成為主流？無(wú)線通信最新技術(shù)趨勢(shì)盤(pán)點(diǎn) - 全文

　　在這幾年，得益于各大廠商的推廣，整個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。隨之也帶動(dòng)了無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)層出不窮，在這個(gè)文章里，我們給大家介紹一下無(wú)線通信技術(shù)的最新趨勢(shì)，希望對(duì)大家有所幫助。

　　作為介紹無(wú)線技術(shù)的開(kāi)片，本文把焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)了支撐手機(jī)和智能手機(jī)服務(wù)的移動(dòng)通信技術(shù)，也就是無(wú)線通信行業(yè)所說(shuō)的“無(wú)線廣域網(wǎng)”（WWAN：Wireless Wide Area Network）。從下次開(kāi)始，本連載將逐一向大家介紹“無(wú)線局域網(wǎng)”（WLAN：Wireless Local Area Network）以及“無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)”（WPAN：Wireless Personal Area Network）的技術(shù)動(dòng)向。

　　3GPP展開(kāi)行動(dòng)

　　第3代移動(dòng)通信方式（3G）的技術(shù)規(guī)范機(jī)構(gòu)“3GPP”（第三代合作伙伴計(jì)劃）的動(dòng)向大幅左右著WWAN的技術(shù)走向。自從通信方式進(jìn)入3G以后，3GPP一直引領(lǐng)著世界手機(jī)服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作?？梢哉f(shuō)，3GPP制定的規(guī)范決定著之后移動(dòng)通信技術(shù)的趨勢(shì)。

　　3GPP即將完成“Release 11”的標(biāo)準(zhǔn)化，其中將加入與LTE的后續(xù)規(guī)范“LTE-Advanced”相關(guān)的追加規(guī)定。關(guān)于其后續(xù)規(guī)范“Release 12”（預(yù)定于2014年下半年制定完成），以及更長(zhǎng)遠(yuǎn)的“后LTE-Advanced”的構(gòu)想的探討也即將開(kāi)始（圖1）。按照設(shè)想，LTE-Advanced將于2015年左右投入實(shí)用，Release 12和后LTE-Advanced將于2016年～2020年左右投入實(shí)用。

　　下面，本文就分“2013～2015年”、“2016～2019年”、“2020年以后”三個(gè)階段，介紹一下根據(jù)3GPP的討論內(nèi)容推測(cè)的將來(lái)的移動(dòng)通信方案以及所需的技術(shù)。

　　使用多家運(yùn)營(yíng)商

　　首先來(lái)看2013～2015年移動(dòng)通信行業(yè)的發(fā)展。關(guān)注點(diǎn)是LTE-Advanced的引進(jìn)。

　　LTE-Advanced是現(xiàn)在世界主要地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始采用的“LTE”的拓展規(guī)范。例如，當(dāng)單通道帶寬為20MHz時(shí)，LTE的最大數(shù)據(jù)傳輸速度約為150Mbps；而LTE-Advanced通過(guò)把單通道帶寬擴(kuò)大到最大100MHz，能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)1Gbps的速度。使用同一頻道與多個(gè)用戶進(jìn)行通信的多路訪問(wèn)方式與LTE一樣使用正交頻分多址接入（OFDMA）。

　　圖1：LTE普及，后LTE-A也將展開(kāi)

　　圖中總結(jié)了未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展方向。擴(kuò)大傳輸容量將成為移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商的首要課題。此時(shí)需要的是小型蜂窩基站和高級(jí)干擾補(bǔ)償技術(shù)等。2015年以后，最大數(shù)據(jù)傳輸速度將超過(guò)1Gbps。

　　LTE-Advanced新增的項(xiàng)目大致有五個(gè)。其中備受關(guān)注的功能有“載波聚合”和“異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”（HetNet）。

　　首先，載波聚合是通過(guò)聚合多個(gè)頻道（載波）增大帶寬的技術(shù)。如果把20MHz帶寬的載波作為1個(gè)單位，組合5個(gè)單位即為100MHz。例如，把800MHz頻帶中的20MHz、2GHz頻帶中的20MHz聚合到一起，可以使帶寬達(dá)到40MHz。

　　采用這種方法是由于頻率資源緊張。雖然LTE-Advanced可以使用100MHz帶寬，但能夠持續(xù)為移動(dòng)通信服務(wù)提供100MHz帶寬的頻帶有限。要想滿足世界各地通信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展服務(wù)的需求，載波聚合這樣的機(jī)制必不可少。

　　HetNet逐漸浸透

　　預(yù)定緊接著載波聚合導(dǎo)入的是HetNet。其作用是把發(fā)送功率不同的基站組合到一起，開(kāi)展移動(dòng)通信服務(wù)。在手機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一般的基站叫做“宏蜂窩基站”（發(fā)送功率為10～40W），可以覆蓋半徑1～25km左右范圍內(nèi)的用戶。宏蜂窩基站與微微蜂窩（功率在數(shù)W以下）組合，覆蓋著基站內(nèi)點(diǎn)狀分布的通信需求較高的區(qū)域。這種發(fā)送功率小于宏蜂窩的基站及基站裝置叫做“小型蜂窩”。

　　面向2013～2015年的LTE-Advanced采用期，基站和終端的開(kāi)發(fā)已經(jīng)展開(kāi)?；痉矫?，包括HetNet使用的微微蜂窩和毫微微蜂窩基站在內(nèi)，小型蜂窩基站的開(kāi)發(fā)十分活躍。終端方面，有可能出現(xiàn)巨大變化的是“Release 11”中開(kāi)始采用的“高級(jí)接收器”功能。這項(xiàng)功能的概念是在HetNet環(huán)境下，使終端也具備減輕電磁干擾的功能。該功能從宏蜂窩基站獲取在何時(shí)、應(yīng)該重視哪個(gè)基站的信號(hào)的優(yōu)先度信息，將其應(yīng)用于減輕RF電路的電磁干擾。

　　后LTE-A開(kāi)發(fā)也將展開(kāi)

　　接下來(lái)的2016～2019年是LTE-Advanced的全面普及期。到2016年左右，1個(gè)通道可以利用的帶寬估計(jì)為80M～100MHz。此時(shí)，最大數(shù)據(jù)傳輸速度將達(dá)到1Gbps。

　　設(shè)想在這一時(shí)期投入實(shí)用的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)相當(dāng)于3GPP制定的“Release 12”。Release 12預(yù)定在進(jìn)一步拓展LTE-Advanced的概念的基礎(chǔ)上，添加新的功能。

　　圖2：提出新一代規(guī)范技術(shù)方案

　　預(yù)定于2014年下半年完成標(biāo)準(zhǔn)制定的“3GPP Release 12”的議題匯總。主題包括小型蜂窩基站的高度化、多天線技術(shù)、支持M2M和D2D等。

　　在3GPP內(nèi)部，各公司已經(jīng)就Release 12的技術(shù)概念提出了方案（圖2）。包括利用小型蜂窩基站、多天線技術(shù)在內(nèi)，關(guān)于提升基站性能的提議也很多。其中，空間復(fù)用技術(shù)的高度化備受期待，關(guān)注的關(guān)鍵詞是“3D-MIMO”。

　　過(guò)去的MIMO空間復(fù)用系統(tǒng)是在基站的放射面上，沿二維方向，把空間分割給用戶。而3D-MIMO則是在基站的垂直面內(nèi)（靠近基站的用戶與基站邊緣的用戶），利用MIMO進(jìn)行空間分割。水平面內(nèi)的分割加上垂直面上的分割，可使能夠同時(shí)利用同一頻道的用戶大幅增加。

　　3.5GHz附近頻帶的利用估計(jì)也會(huì)成為Release 12的議題。例如NTT DoCoMo提出了在大廈內(nèi)和家庭內(nèi)等小范圍區(qū)域利用高頻帶，在廣域內(nèi)利用傳統(tǒng)的低頻帶的方法。3.5GHz頻帶等高頻帶波的方向性好，傳輸距離短。這樣的利用方式可以發(fā)揮其特性，把使用范圍集中于流量需求大的小范圍區(qū)域。

　　流量超過(guò)500倍

　　關(guān)于2020年以后的技術(shù)，目前3GPP還未提出明確的服務(wù)概念。世界各地的通信運(yùn)營(yíng)商和通信設(shè)備生產(chǎn)商都在自己設(shè)想。

　　在這種情況下，NTT DoCoMo已經(jīng)公布了應(yīng)對(duì)2020年左右通信流量增加的方針的示例。根據(jù)該示例，DoCoMo設(shè)想的方式是以大幅增加基站的設(shè)置數(shù)量為主軸，擴(kuò)大WLAN數(shù)據(jù)分流的利用和擴(kuò)展可用帶寬（圖3）。最大數(shù)據(jù)傳輸速度的目標(biāo)高達(dá)10Gbps。

　　圖3：對(duì)新的效率提高技術(shù)寄予厚望

　　為了滿足2020年通信流量增至500～1000倍的需求，NTT DoCoMo提出了解決思路，即在利用新的頻率分配方式擴(kuò)大帶寬的同時(shí)，通過(guò)改善多路訪問(wèn)方式，提高頻率利用效率。

　　另外，為了滿足500～1000倍于2010年的通信流量，提高頻率利用效率必不可少。但直到現(xiàn)在，無(wú)線接入技術(shù)中還沒(méi)有能夠?qū)崿F(xiàn)如此高的頻率利用效率的熱門(mén)候選，因此只能以現(xiàn)行的OFDMA為基礎(chǔ)，通過(guò)擴(kuò)充附加功能，一點(diǎn)一點(diǎn)地提高頻率利用效率。

　　諸如此類的技術(shù)水平提升將是未來(lái)數(shù)年的重要研究主題。用于提高頻率利用效率的信號(hào)處理技術(shù)、新概念的糾錯(cuò)技術(shù)、全新概念的多路訪問(wèn)技術(shù)，都被寄予厚望。

　　這一部分主要是介紹個(gè)人電腦和智能手機(jī)所必需的無(wú)線LAN（WLAN）技術(shù)。

　　智能手機(jī)的配備會(huì)發(fā)生良性循環(huán)

　　無(wú)線LAN的應(yīng)用領(lǐng)域如今已有了很大擴(kuò)展。過(guò)去，無(wú)線LAN主要應(yīng)用于個(gè)人電腦及其外設(shè)、智能手機(jī)等便攜終端。但現(xiàn)如今，已擴(kuò)大到以電視等影音設(shè)備為首，直到空調(diào)等白色家電、保健儀器和車載儀器等各種領(lǐng)域（圖4）。

　　圖4：無(wú)線LAN應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大

　　過(guò)去的無(wú)線LAN以筆記本電腦和個(gè)人電腦外設(shè)為中心。以配備智能手機(jī)為契機(jī)，應(yīng)用范圍正在向數(shù)碼相機(jī)和保健儀器擴(kuò)大。

　　市場(chǎng)正在快速擴(kuò)大的智能手機(jī)和平板終端幾乎100％配備了無(wú)線LAN功能。因此，無(wú)線LAN用收發(fā)IC的供貨量扶搖直上，于2011年超過(guò)了10億個(gè)。供貨量的增加使得IC價(jià)格降低，進(jìn)而促進(jìn)了采用機(jī)型范圍的擴(kuò)大，形成了良性循環(huán)。

　　如今，無(wú)線LAN已經(jīng)開(kāi)始向新市場(chǎng)擴(kuò)展。在新市場(chǎng)上出現(xiàn)了不同于以往的要求。例如：“數(shù)據(jù)傳輸速度慢沒(méi)關(guān)系，但要能長(zhǎng)距離傳輸”、“總之收發(fā)IC的功耗要低”、“建立無(wú)線LAN連接最好更快一些”等。

　　IEEE802的新一代規(guī)范

　　無(wú)線LAN的進(jìn)化趨勢(shì)可以從新一代規(guī)范大致推測(cè)出來(lái)。無(wú)線LAN標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體“IEEE802.11”各工作組制定的新一代規(guī)范就是如此。

　　新一代規(guī)范大致可以分成三個(gè)方向。①追求更高速度的規(guī)范；②利用比過(guò)去的2.4GHz頻帶和5GHz頻帶更低的頻帶，旨在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸?shù)囊?guī)范；③大幅縮短建立連接的時(shí)間等旨在提高易用性的規(guī)范（表1）。

　　表1：IEEE802委員會(huì)正在制定的新一代無(wú)線LAN規(guī)范示例

　?、偈窃谘赜?GHz頻帶的情況下，使單系統(tǒng)的實(shí)際處理量提高到過(guò)去的10倍，達(dá)到1Gbps以上的“IEEE802.11ac”（以下稱11ac），以及旨在利用60GHz頻帶毫米波實(shí)現(xiàn)近距離5G～6Gbps的高速傳輸?shù)摹癐EEE802.11ad”（以下稱11ad）。

　　關(guān)于②，正在推進(jìn)的是在數(shù)字電視閑置頻帶“TV空白頻段”（數(shù)十M～700MHz頻帶）間，利用面向便攜產(chǎn)品的500M～700MHz頻帶，旨在把傳輸距離延長(zhǎng)至3倍左右的“IEEE802.11af”（以下稱11af），以及旨在利用900MHz頻帶等1GHz以下的頻帶實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸?shù)摹癐EEE802.11ah”（以下稱11ah）。③則是把無(wú)線LAN的安全認(rèn)證時(shí)間縮短到1/10左右的規(guī)范“IEEE802.11ai”（以下稱11ai ）。

　　使用256QAM的11ac

　　無(wú)線LAN的現(xiàn)行規(guī)范是“IEEE802.11n”（以下稱11n）。其后續(xù)的新一代規(guī)范是11ac。為了制定出單系統(tǒng)處理量超過(guò)1Gbps的規(guī)范，相關(guān)工作組已于2008年11月成立。

　　11ac的基本傳輸技術(shù)沿襲了11n以O(shè)FDM（正交頻分復(fù)用）傳輸數(shù)據(jù)的方法等。為了進(jìn)一步提高傳輸速度，大致在四個(gè)方向上擴(kuò)充了11n的功能。首先是增加傳輸時(shí)的天線重?cái)?shù)。11n采用了發(fā)送端和接收端使用多個(gè)天線元件，以同一頻道實(shí)現(xiàn)數(shù)倍傳輸容量的MIMO技術(shù)。11n的MIMO的天線重?cái)?shù)最大為4重，但11ac最多可以實(shí)現(xiàn)8重。如此，傳輸速度可提高2倍。

　　第二點(diǎn)是提高一級(jí)調(diào)制方式的多值度。11n最大采用64值QAM，11ac則把256值QAM加入到了選項(xiàng)規(guī)范之中。使用256值QAM時(shí)，傳輸速度大約可以提高1.3倍。

　　接下來(lái)的第三點(diǎn)是把利用頻道的帶寬擴(kuò)大到原來(lái)的2～4倍。11n使用的頻道的帶寬最大為40MHz。而11ac擴(kuò)大到了80MHz及160MHz（選項(xiàng)規(guī)范）。

　　除了擴(kuò)大帶寬、采用256值QAM等現(xiàn)行技術(shù)的擴(kuò)充之外，11ac還將采用全新技術(shù)。那就是第四點(diǎn)——多用戶MIMO。多用戶MIMO是指利用無(wú)線LAN接入點(diǎn)等基站方的天線，對(duì)傳輸波束進(jìn)行控制，使用同一頻道，向不同的終端發(fā)送不同的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)連接。

　　11n之前支持的均為同時(shí)僅允許1臺(tái)終端與MIMO交換數(shù)據(jù)的“單用戶MIMO”。隨著11ac發(fā)展為多用戶MIMO，多個(gè)終端將可以同時(shí)與基站交換數(shù)據(jù)，有望大幅提升單系統(tǒng)的處理量。

　　用毫米波帶可實(shí)現(xiàn)高速傳輸

　　面向進(jìn)一步高速化的另一項(xiàng)規(guī)范是利用60GHz頻段的11ad。這個(gè)頻段可以確保世界通用的5G～7GHz左右的帶寬。在這個(gè)較有富裕的帶寬中，通過(guò)設(shè)置單通道帶寬為2.16GHz的通道，最大可實(shí)現(xiàn)約6.7Gbps數(shù)據(jù)傳輸。

　　11ad的規(guī)范已經(jīng)成形，半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)漸入佳境。而且，為了促進(jìn)遵循11ad的毫米波通信的普及，業(yè)界團(tuán)體“WiGig”正在開(kāi)展活動(dòng)，向會(huì)員企業(yè)公開(kāi)正式規(guī)范。其中，松下準(zhǔn)備馬上著手開(kāi)發(fā)遵循11ad的芯片組，在WiGig產(chǎn)品中加以運(yùn)用。該公司有意把11ad芯片組應(yīng)用于便攜終端的近距離高速無(wú)線傳輸。為了降低功耗，松下采取了在芯片組的RF收發(fā)器IC上置入相位噪聲極低的電壓控制振蕩電路，為降低功率放大器的輸出功率進(jìn)行優(yōu)化等措施。

　　還將利用900MHz頻帶

　　著眼于利用TV空白頻段的11af，與著眼于利用900MHz頻帶的11ah，在利用比過(guò)去的2.4GHz和5GHz更低的頻帶的意義上，有著相似的概念。

　　其中，11af設(shè)想利用的是500M～700MHz等頻帶。在這個(gè)頻段，如果沒(méi)有微波數(shù)字電視和無(wú)線麥克風(fēng)等優(yōu)先服務(wù)存在，使用頻道無(wú)需申請(qǐng)執(zhí)照。

　　利用TV空白頻段的設(shè)備，需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)了解頻道的空閑狀態(tài)，此時(shí)的訪問(wèn)方法的規(guī)范化目前正在研究之中。FCC制定的TV空白頻段使用規(guī)定除了訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能之外，最初還要求內(nèi)嵌載波偵聽(tīng)功能，用來(lái)檢測(cè)其他無(wú)線服務(wù)是否存在。由于在產(chǎn)品中安裝這項(xiàng)功能需要極高的接收靈敏度，一般認(rèn)為便攜終端很難利用TV空白頻段。然而，在2010年下半年，F(xiàn)CC提出了無(wú)需配備載波偵聽(tīng)功能的方向。

　　與使用地區(qū)受限的TV空白頻段相比，11ah有意利用的900MHz等頻帶與世界市場(chǎng)的磨合性較好。11ah將爭(zhēng)取利用這些頻段，大幅延長(zhǎng)傳輸距離。

　　11ah還在探討之中，傳輸規(guī)范尚未敲定。目前，工作組正在對(duì)傳輸方式使用OFDM，在保持系統(tǒng)與現(xiàn)行無(wú)線LAN（11a/b/g/n）相似的基礎(chǔ)上，降低頻帶的物理層等拓展方法進(jìn)行探討。

　　11ah工作組在美國(guó)以從事電力及燃?xì)夤驹O(shè)備生產(chǎn)的企業(yè)為主導(dǎo)，以智能電網(wǎng)的使用場(chǎng)景為前提開(kāi)展的討論不在少數(shù)。

　　大幅縮短建立連接的時(shí)間

　　11ai是旨在大幅縮短無(wú)線LAN安全初始認(rèn)證需要的時(shí)間的規(guī)范。無(wú)線LAN的初始認(rèn)證在終端與接入點(diǎn)之間至少需要交換14次數(shù)據(jù)包，而且，在初始認(rèn)證之后，還要交換DHCP等數(shù)據(jù)包。因此常常需要數(shù)百m秒以上的時(shí)間。而11ai的目標(biāo)是將這一時(shí)間縮短到1/10～1/15。

　　本節(jié)主要介紹較近距離無(wú)線連接使用的無(wú)線PAN（個(gè)人局域網(wǎng)）技術(shù)。

　　智能手機(jī)的藍(lán)牙

　　無(wú)線PAN技術(shù)正在面向眾多用途不斷發(fā)展，本文將挑選最近尤其受到關(guān)注的三個(gè)用途，對(duì)其動(dòng)向進(jìn)行解說(shuō)。三個(gè)用途分別是（1）智能手機(jī)周邊、（2）醫(yī)療保健、（3）面向家庭能源管理的“HAN”（home area network，家庭局域網(wǎng)）。

　　首先，（1）智能手機(jī)周邊是指智能手機(jī)及其外設(shè)使用的無(wú)線PAN技術(shù)。在這個(gè)領(lǐng)域，普及度占?jí)旱剐詢?yōu)勢(shì)的當(dāng)屬近距離無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)“藍(lán)牙”。主要生產(chǎn)商的智能手機(jī)絕大多數(shù)都配備了藍(lán)牙通信功能，用于連接無(wú)線耳機(jī)和耳麥等。

　　藍(lán)牙的焦點(diǎn)在于最新版本“Version 4.0”中加入的低耗電量模式“Bluetooth Low Energy”，該模式又被稱作BluetoothLE或BLE，該模式的耗電量?jī)H為傳統(tǒng)藍(lán)牙的1/5～1/10，因此可以應(yīng)用于使用紐扣電池驅(qū)動(dòng)的小型設(shè)備。

　　縮小的包的最大長(zhǎng)度

　　BLE利用2.4GHz頻帶、使用跳頻方式的擴(kuò)頻技術(shù)來(lái)收發(fā)電波這一點(diǎn)與現(xiàn)行藍(lán)牙相同。不同之處是跳頻利用的信道數(shù)量從過(guò)去的79個(gè)減少到了40個(gè)，相應(yīng)地，信道間隔擴(kuò)大到了2MHz。

　　為了減少消耗電流，數(shù)據(jù)收發(fā)需要的時(shí)間縮短到了300μs左右，不到過(guò)去的1/2。而且還通過(guò)大幅縮短需要輸出峰值電流的時(shí)間，延長(zhǎng)待機(jī)模式狀態(tài)下的時(shí)間，減少了消耗電流。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，收發(fā)的數(shù)據(jù)包的最大長(zhǎng)度控制在了現(xiàn)行藍(lán)牙的1/8左右。如此一來(lái)，實(shí)際最大數(shù)據(jù)傳輸速度有所降低，約為300kbps。

　　新版本的前身是諾基亞在2006年發(fā)布的低耗電無(wú)線技術(shù)“Wibree”。這是該公司為手表和傳感器產(chǎn)品提出的無(wú)線規(guī)范，博通、CSR等半導(dǎo)體廠商以及精工愛(ài)普生、太陽(yáng)誘電都在主導(dǎo)企業(yè)之列。但之后，隨著Wibree與藍(lán)牙合并，該技術(shù)被冠以了Low Energy的名稱。

　　醫(yī)療和保健用途

　　關(guān)于無(wú)線PAN的第二個(gè)動(dòng)向——醫(yī)療和保健，如今備受關(guān)注的標(biāo)準(zhǔn)是“IEEE802.15.6”。因?yàn)槭窃谌梭w周圍使用，所以也叫做“BAN”（body areanetwork，人體局域網(wǎng)）。

　　IEEE802.15.6是以應(yīng)用于醫(yī)療和保健領(lǐng)域?yàn)榍疤嶂贫ǖ臉?biāo)準(zhǔn)（表2），因此傳輸可靠性高，嚴(yán)格的安保、優(yōu)先傳輸緊急數(shù)據(jù)等功能均為基本性能。而且，因?yàn)樵O(shè)想的應(yīng)用對(duì)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(qū)動(dòng)。

　　表2：主要近距離無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)示例

　　因?yàn)槊嫦虻氖窃谌梭w周邊構(gòu)筑的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所以BAN的傳輸距離最大僅為2m左右。另外，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（樞紐與各傳感器節(jié)點(diǎn)的連接形態(tài)）僅限于星型，各節(jié)點(diǎn)的深度可以達(dá)到兩層。

　　通過(guò)使用能夠利用同一接口連接人體周圍的多個(gè)傳感器的IEEE802.15.6標(biāo)準(zhǔn)，包括掌握走路時(shí)的脂肪燃燒量、住院患者的監(jiān)控在內(nèi)，無(wú)線PAN有望進(jìn)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(wú)線方式構(gòu)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(guò)采用擴(kuò)散通信（反復(fù)發(fā)送）和具有良好糾錯(cuò)性能的BCH（bose chaudhuri hocquenghem）碼，確保了較低的誤碼率?？梢哉f(shuō)是能夠確保傳輸可靠性的通信方式。而且采用了包絡(luò)波動(dòng)小的調(diào)制方式和差分編碼/延遲檢測(cè)方式。各頻帶使用的方式相同。

　　超寬帶通信利用脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，分配到的帶寬為3.1G～10.6GHz，利用條件因國(guó)家和地區(qū)而異。這種方式通信時(shí)的傳輸功率密度極低，因此具備在現(xiàn)有無(wú)線系統(tǒng)使用的頻帶下也能夠?qū)崿F(xiàn)頻率共用的特點(diǎn)。

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

　　還可充當(dāng)HEMS的傳輸媒介

　　無(wú)線PAN的第三個(gè)焦點(diǎn)動(dòng)向是用于家庭能源管理的“HAN（home area network）”。

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

　　HAN傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不是大容量的視頻等數(shù)據(jù)，主要是電器控制指令、狀態(tài)報(bào)告等小型數(shù)據(jù)。因此，HAN對(duì)于傳輸容量沒(méi)有太高要求，傳輸速度只需達(dá)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(nèi)傳輸距離長(zhǎng)、能夠應(yīng)用于采用電池驅(qū)動(dòng)的傳感器產(chǎn)品的低功耗等方面。

　　在HAN的傳輸標(biāo)準(zhǔn)中，無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)“ZigBee”和“Z-Wave”比較受關(guān)注。以Zig-Bee為例，與無(wú)線LAN相比，其低功耗性能備受矚目，還支持多個(gè)終端串聯(lián)傳輸數(shù)據(jù)的“多次反射連接”等。過(guò)去，Zig-Bee與無(wú)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(zhǎng)傳輸距離的舉動(dòng)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(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)

　　從制定之初就以使用920MHz等較低頻帶的為前提的標(biāo)準(zhǔn)是“IEEE802.15.4g”（圖5）。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)由燃?xì)夤竞椭悄軆x表生產(chǎn)商主導(dǎo)制定，特點(diǎn)是功耗低。IEEE802.15.4g是物理層標(biāo)準(zhǔn)，必須要與IEEE802.15.4e等MAC層標(biāo)準(zhǔn)組合使用。

　　圖5：面向智能儀表的“IEEE802.15.4g” 支持各種頻帶和調(diào)制方式，符合各國(guó)的頻率規(guī)定（a）。（b）是NICT開(kāi)發(fā)的支持IEEE802.15.4g的無(wú)線收發(fā)模塊。

　　關(guān)于4g和4e，業(yè)內(nèi)企業(yè)成立了“Wi-SUN聯(lián)盟”，旨在對(duì)各公司產(chǎn)品之間的互聯(lián)性進(jìn)行認(rèn)證，并在思科系統(tǒng)和NICT等企業(yè)的主導(dǎo)下，開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)制定工作。測(cè)試互聯(lián)性的活動(dòng)“Plug Festa”已經(jīng)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(diào)制方式也可以在4值FSK和OFDM中選擇。最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠利用傳輸速度、傳輸距離、易傳達(dá)性表現(xiàn)均衡的700M～900MHz頻帶的各個(gè)帶寬。另外，IEEE802.15.4g還想到了在IP網(wǎng)絡(luò)中的使用，最大幀長(zhǎng)度拓展到了2048字節(jié)（過(guò)去的IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)為127字節(jié)）。

　　IEEE802.15.4e以IEEE802.15.4的MAC層為基礎(chǔ)，通過(guò)使無(wú)線設(shè)備之間的通信待機(jī)動(dòng)作和數(shù)據(jù)收發(fā)動(dòng)作的時(shí)間相配合，增加間歇執(zhí)行等功能，實(shí)現(xiàn)了節(jié)電化。