宽带泛在网络发展及UWB技术特性

　　宽带泛在网络从提出到实际发展，已经越来越被业界所重视。其中，UWB技术是现今正被广泛研究和推向应用的一种新兴无线技术，为包括宽带泛在/普适通信在内的各类无线技术新发展与新应用开辟了大量新机遇。

　　宽带泛在网络发展走势

　　迈向NGN、NGBWM途径中，无线移动通信发展呈八大走势，即宽带移动化、移动宽带化、传输IP化、接入多样化、网络自适应化、系统互补综合化、应用个性/个体泛在化及有线／无线与“三网”融合一体化。

　　从广义角度观察，由联合国下属的ITU提出的NGN可望为一种向GII迈进的目标网络。NGN目标网络不是下一代Internet网，亦不是下一代PSTN电话网及下一代电信网与下一代有线电视网及广播电视网，而是一代逐步由新的分组交换传送及IP协议为基础的有机融语音、视像、数据于一体的面貌全新的网络，它将真正使网络设施不受时间、空间和带宽的限制，充分实现网络个性化与个体化。

　　软件无线电技术(SDR)及认知无线电（CR）等等一系列有效的软硬件工程技术的诞生与改进，将使各类网络均可采用分层及全开放模式，基于独立的模块化结构，实施业务驱动，使业务、呼叫控制、承载完全分离，实施有效与逐步完善的自适应资源管理，从而以优良的性能价格比、兼顾好前后向兼容的过渡方式，平滑地向IP化网络演进。

　　我国目前在推进的新一代宽带无线移动通信，将紧密结合中国国情，并积极自主创新，将宽带移动通信、宽带无线接入及RFID/NID/UWB等WPAN/WBAN技术有机集成融合于一体，有效构建有中国特色的个性化/个体化宽带泛在/普适无缝连接的NGBWMC网络。

　　日本与韩国由“e”目标转向“u”目标、ITU及IEEE对泛在网络发展的重视、我国“863”及新一代宽带无线移动通信目标均实质描准“u”等等，均为支持未来宽带泛在网络发展的明显示例。2009年2月巴塞罗那举行的移动世界大会上亮相的宽带无线移动通信系统软硬件及终端与应用进展，也都反映了宽带泛在网络发展的阶段进展与亮点。

　　UWB技术发展与市场前景

　　UWB技术是现今正被广泛研究和推向应用的一种新兴无线技术，由于其窄脉冲高浸透能力、高数据速率（100Mbit/s—1.3Gbit/s）、低功耗、低费用等特点，为包括宽带泛在/普适通信在内的各类无线技术新发展与新应用开辟了大量新机遇；同时，由于其占用极宽带宽资源，与其它系统共享频谱，这给干扰、协调、兼容等相关领域的研究又带来了新的挑战。

　　UWB的定义与三大特征

　　UWB以FCC工作为基础，定义为其传输频带超越其中心频率25％以上或者其传输带宽超越1.5GHz（后为扩展其商业应用，将此要求放松为500GHz）的无线通信技术。美国FCC已于2002年2月14日批准UWB技术商用，运行频率必须高于3.1GHz或低于960MHz，限制在GPS占用的1559～1601MHz频带运作，以避免干扰GPS，并正在探索制订一个更灵活的UWB标准，以便共享带宽，更好地利用紧缺的频谱资源。但不同国家与区域往往会根据其实际情况制定UWB的频率使用范围。

　　UWB的优越性在于它有三大技术特征，一是瞬间高速脉冲运作，大大降低了其耗电量，传输期间亦仅为数十微瓦，为现有通常系统的1/100～1/10000，并以很低功率谱密度运作，从而获得很强的电磁兼容能力；二是此低能耗状况可导致能以CMOS技术实现面向Gbit/s量级高速传送的RF电路装备，这是目前Ku／Ka／V／Q／W等高频段系统所难以实现的；三是不仅此高速脉冲技术可用于极高的人与物的定位应用，同时还能穿透墙壁等障碍可实现贯穿性视频传送及地质勘探传感等，具有巨大军用、商用潜能。

　　UWB通过一种特殊的芯片，可以实现方园50英尺范围内穿墙数字视频传送，这对方兴未艾的宽带无线接入是一个鼓舞人心的信号。FCC已确定了需规定其发射功率标准的三类具体商用对象：地质勘探及可穿透障碍物的传感，汽车防冲撞传感及家电设备与便携终端间的无线数据通信等。因此，不难理解许多国际大企业争相加大UWB的研发力度。

　　这种抗干扰能力极强的高、并具很强墙壁等障碍物穿透能力的宽带视频定位系统亦有很高的军事应用潜力。索尼、西门子、英特尔、飞利浦、微软、三星及Diamler、Chrysler等诸多公司均看中UWB的商用前景，拟运用该技术进行未来大量普及应用的高速数字视频多媒体信号传送，其传输速度能力将为目前有线电视的10倍以上。当然，从军用角度，一些公司也在利用UWB技术取得其运作支持。

　　无论商用或军用，UWB的应用前景是毫无疑问的。具体而言，如UWB技术可用于穿墙成像、大地成像、公路调度、生命探测、信息通信、车载雷达、医疗电子、物体探伤、近距离高定位、半导体集成电路布线及UWB测量等各种领域应用。

　　就信息通信领域而言，UWB可应用于移动通信、计算机及其外设、消费电子、信息安全等诸多方面，如家用HDTV图像传送、数字家庭宽带无线连线、高速集成电路设计乃至取代模块间连线、消费电子中高速数据传输、个人无线存储、高清图片及视频显示、高分辨彩照打印、汽车视频与媒体中心、手机遥控个人设备宽带互联以及个体域层面进行投影在眼镜上的屏幕、戴在手腕上的键盘及穿戴在身上的计算机及手机等设备间的宽带高速无线互联等等。UWB的高速速度快速且有效，如带硬盘10Gbit的MP3播放器，用蓝牙需32小时，用802.11b需2小时，而用高速UWB仅需3分钟不到。

　　关于UWB产品增长预测，ETSI的一些早期数据为2005年1500万台、2007年1.65亿台、2009年5.43亿台；就硬件版权保护安全设备UWBDongle（常称UWB“加密狗”或“硬件钥匙”）的发展，一些机构预测称2011年可达100万～200万件，以后每年可能按1～2倍速率增长！

　　UWB频率规划

　　2002年美国FCC一马当先，发布了UWB室、内外应用频率规划电磁兼容发射柜架（Mask）要求，尔后许多国家与地区于2005～2007年（中国香港2005年，韩国2006年，日本2006年，欧洲2007年）亦制订发布了UWB频率规划相关要求。

　　我国从2006年开始调研，并进行了一系列诸如涉及UWB与射电天文业务、2G/3G业务、船舶水上业务、航空业务、FWA及PHS业务、卫星业务及室内EMC等的电磁兼容研究，然后起草相应文件，并从公众网络上征求了包括BlueSig、WiMedia、Alliance、诺基亚以及诺基亚西门子通信等各方面的意见与建议，再由以中国国家频率规划咨询委员会一些为主体及部分此领域相应组成评审组进行评审后，进而定稿并报上级主管部门审批，并于2008年12月12日正式发表了工信部[2008]354号文“关于发布超宽带（UWB）技术频率使用规定的通知”。

　　该通知的内容包括：UWB无线发射设备的发射信号带宽（-10dB带宽）至少500MHz；禁止在航空器上使用UWB设备；UWB无线电发射设备按微功率（短距离）无线电发射设备进行管理，设备投入使用前需获得工业和信息化部核发的无线电发射设备型号核准证；UWB无线电发射设备使用时，不得对其它无线电业务的电台产生无线电干扰，也不得向其它无线电业务的电台提出干扰保护要求等。

　　UWB标准化

　　国际上一些相关标准以WiMedia为中心在逐步走向完善，如WiMedia联盟和Ecma(欧洲计算机制造商协会)的成员在2005年初将WiMediaUWB平台规范提交给Ecma，经过修订，推出了系列标准。

　　2007年3月，WiMediaAlliance的超宽带“标准”已成为正式标准，ISO和IEC已批准ECMAInternational组织的通用无线平台作为ISO/IEC26907发布。

　　UWB市场虽属刚刚起步，但已有一些UWB芯片制造商可供货，如Staccato推出了SC3400、SC3500芯片；Alereon推出了AL4100、AL4300产品等。

　　市场上也出现了一些UWBUSB典型产品，如贝尔金（Belkin）及利用Alereon的解决方案的IOGEAR等都推出了UWBUSB产品。

　　一些围绕UWB的系统与网络制造商也逐渐加快了产品研发速度。

　　中国随着“863”研究计划进展及UWB频率规划放布与中长期新一代宽带无线移动通信网研究与产业化工作推进，涉及符合中国UWB频率规划要求的DC-OFDM-UWB（双载波OFDMUWB）及利用MBOK(M-aryBi-OrthogonalKey)M元双正交键控调制的SC-UWB（单载波UWB）等标准化研究与芯片开发研制工作也在积极进行中。

　　发展UWB的关键点

　　随着新一代宽带无线移动通信的发展，泛在化已成大势所趋；个性化/个体化的“泛在”/“普适”连接，与有效的窄带与宽带无线传感器网络（WSN）及无线连接器件密切相关，诸如RFID、NID、Bluetooth、ZigBee、Z-Wave、NFC及UWB等。对宽带无线视像连接等应用来说，UWB尤为重要。

　　经过近几年努力，范围UWB的频率规划及标准化工作正在逐步完善，芯片制作及产品市场已开始启动，泛在化大势与UWB的广泛商业/军用市场定位决定UWB的发展前景极其光明，争分夺秒创新发展必然是明智的决策。

　　任何国家与地区UWB频率规划均为结合其相应国家与地区的实际情况而确定，应用时应严格遵从相应要求。我国相应要求已由工信部无[2008]354号文发布，在中国的UWB应用必须严格遵循其相关要求，对2010年后的应用，业界及时开发自适应信号感知检测与干扰避让的DAA技术尤为重要。