无线局域网与个人网、城域网和广域网之间的共存关系

引言

无线局域网（WLAN1）顾名思义是一种取代以往有线布线方式，借助无线技术构成局域网的技术手段，可提供传统有线局域网的所有功能。它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，也是通用无线接入网的一个子集。它不仅支持较高的传输速率（2～54Mbit/s甚至更高），而且可利用射频无线电技术，借助DSSS2或FHSS3、GMSK4、OFDM5，甚至将来的UWBT6等技术，实现固定、半移动及移动的网络终端对互联网络进行较远距离的高速连接访问。1997年6月，IEEE7推出了802.11标准，开创了WLAN的先河。目前，无线局域网领域主要有IEEE 802.11x系列与HiperLAN/x系列两种标准。

无线局域网作为一种传输速度适中、移动速度偏慢的无线技术，与无线个人网（WPAN8）、无线城域网（WMAN9），甚至无线广域网（W W A N10）有着相互排斥并且依存的关系。在本文中将分别对比W L A N与WPAN、WLAN与WMAN以及WLAN与WWAN 之间的共存关系。

WLAN与WPAN

IEEE 802.15包含4个分标准，分别是：

● 802.15.1为蓝牙（Bluetooth）；

无线局域网与个人网、城域网和广域网之间的共存关系

郭大伟

飞利浦半导体公司关键词：WLAN WPAN WMAN WWAN

1 Wireless Local Area Network，无线局域网

2 Direct Sequence Spread Spectrum，直接序列扩频

3 Frequency Hopping Spread Spretum，跳频扩频

4 Gaussian Filtered Minimum Shift Keying，高斯滤波最小频移键控

5 Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用

6 Universal Wideband Business and Technology，超宽带传输技术

7 The Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气电子工程师学会

8 Wireless Personal Area Network，无线个人网

9 Wireless Metropolitan Area Network ，无线城域网络

10 Wireless wide area network，无线广域网

● 802.15.2为共存性；

● 802.15.3为高数据传输率的WPAN，如UWB11等；

● 802.15.4为低数据传输率的WPAN，如ZigBee12等。

I E E E 802.15 W P A N工作组负责制定无线个人网的通信标准。802.15.1、802.15.2、802.15.3和802.15.4均正式公布。下面分别对WPAN中各种技术进行介绍。

802.15.x中的技术

遵循802.15.1标准的蓝牙技术是一个开放性的短距离无线通信技术标准。它被用在较小的范围内，通过这种无线连接方式实现固定设备或移动设备以及它们之间的网络互连，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。蓝牙可以方便地嵌入到单一的CMOS13芯片中，因此特别适用于小型的移动通信设备。

蓝牙的通信协议也采用分层结构，使其具有最大限度的通用性和灵活性。根据通信协议，蓝牙设备在任何地方，都可以通过人工或自动查询来发现其他蓝牙设备，从而构成微微网（Piconet）或分散网（Scatternet），从而可以十分便捷地使用系统提供的各种功能。蓝牙采用了跳频技术，以2.45GHz为中心频率，最多可以得到79个1MHz带宽的信道。在发射带宽为1MHz时，蓝牙的有效数据传输速率为721K b/s，采用低功率时分复用方式发射。蓝牙技术理想的连接范围为10厘米～10米，但是通过增大发射功率可以将距离延长至100米。蓝牙使用微微网和分散网进行组网，使用时分多址（TDMA14）的调制技术，通过TDD15方案来实现全双工传输。

802.15.3中定义了以UWB为代表的高速数据传输方法。UWB是指信号带宽大于500MHz 或者信号带宽与中心频率之比大于25%。它是一种高速、低成本和低功耗新兴无线通信技术。高速UWB的速率分为110/200/480Mbps，相当于10m/100mW、4Meter/250mW。根据频带范围将用途分为：22～29GHz段为车用防撞系统；3.1～10.6GHz段为办公室家庭网络及医学图像扫描；1.99～10.6GHz段及960Mhz为地波雷达影像应用。

与常见使用连续的载波方式的通信不同，UWB采用极短的脉冲信号传送信息。通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒。这些脉冲所占用的带宽（又称频宽）甚至高达几GHz，最大数据传输速率可以达到数百Mbps。在高速通信的情况下，UWB设备的发射功率却很小，仅仅是现有设备的几百分之一。这对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声。从理论上讲，UWB可以与现有无线电设备共享带宽，所以说UWB是一种高速而又低功耗的数据通信方式，有望在无线通信领域得到广泛应用。

在802.15.4中定义的ZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。它依据IEEE 802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。802.15.4强调的是省电、简单和成本低的特性。802.15.4的物理层（Physics，PHY）采用直接序列展频

11 Ultra wideband，超宽带无线技术

12 ZigBee技术是一种应用于短距离范围内，低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，以此作为新一代无线通讯技术的名称。

13 Complementary Metal-Oxide- Semiconductor，互补式金属氧化物半导体

14 Time Division Multiple Access，时分多址

15 Time Division Duplex，时分双工