無線通信標準:技術標準,發展過程,相關書籍,物聯網標準,重要性,

當初的無線網是作為有線乙太網的一種補充，遵循了IEEE802.3標準，使直接架構於802.3上的無線網產品存在著易受其他微波噪聲干擾,性能不穩定,傳輸速率低且不易升級等弱點,不同廠商的產品相互也不兼容,這一切都限制了無線網的進一步套用。這樣，制定一個有利於無線網自身發展的標準就提上了議事日程。到1997年6月，IEEE終於通過了802.11標準。802.11標準是IEEE制定的無線區域網路標準，主要是對網路的物理層(PH)和媒質訪問控制層(MAC)進行了規定，其中對MAC層的規定是重點。各廠商的產品在同一物理層上可以互操作，邏輯鏈路控制層(LLC)是一致的，即MAC層以下對網路套用是透明的

基本介紹

中文名：無線通信標準
對象：有線乙太網
屬性：IEEE802.3
對應：議事日程

技術標準,發展過程,相關書籍,物聯網標準,重要性,

技術標準

2003年，在IEEE802.15.3a工作組徵集提案時，Intel、TI和XtremeSpectrum分別提出了多頻帶（Multiband）、正交頻分復用（OFDM）、直接序列碼分多址（DS-CDMA）3種方案，後來多頻帶方案與正交頻分復用方案融合，從而形成了多頻帶OFDM（MB-OFDM）和DS-CDMA兩大方案。UWB無線通信市場巨大，各大公司競相爭逐，主要存在兩大對立陣營：以美國TI、Intel等公司為首的MBOA（MB-OFDM聯盟）；以美國XtremeSpectrum、Freescale等為主的DS-CDMA聯盟。超寬頻無線技術是採用DS-CDMA技術還是MB-OFDM技術體制，是當前UWB技術領域爭論的最為激烈的話題。下面將分別對這兩種體制介紹和比較。

MB-OFDM技術 MB-OFDM的核心是把頻段分成多個528MHz的子頻帶，每個子頻帶採用TFI-OFDM（時-頻交織正交頻率復用）方式，數據在每個子帶上傳輸。傳統意義上的UWB系統使用的是周期不足1ns的脈衝，而MB-OFDM通過多個子帶來實現頻寬的動態分配，增加了符號的時間。長符號時間的好處是抗ISI（符號間干擾）能力較強。但是這種性能的提高是以收發設備的複雜性為代價的，而且還要考慮子信道間干擾（ICI）的影響。MB-OFDM將在性能方面具有優勢（初期速度高達480Mbit/s），而且由於OFDM技術使微弱信號具有近乎完美的能量捕獲，所以它的通訊距離也會較遠。表2列出了MB-OFDM的主要技術參數。

MB-OFDM技術

表2MB-OFDM主要技術參數

技術參數MB-OFDM

頻帶數量10（第一代為3）

頻帶頻寬每個子頻帶528MHz

頻率範圍1組：3.168～4.752GHz

2組：4.752～6.336GHz

3組：6.336～7.920GHz

4組：7.920～9.504GHz

5組：9.504～10.560GHz

調製方式TFI-OFDM，QPSK

糾錯編碼卷積碼

復用方式TFI

鏈路餘量5.3dB/10m，110Mbit/s

10.0dB/4m，200Mbit/s

11.5dB/2m，480Mbit/s

DS-CDMA技術 DS-CDMA最早是由XtremeSpectrum公司提出。DS-CDMA採用低頻段（3.1～5.15GHz），高頻段（5.825～10.6GHz）和雙頻帶（3.1～5.15GHz和5.825～10.60Hz）3種操作方式。低頻段方式提供28.5～400Mbit/s的傳輸速率，高頻段方式提供57～800Mbit/s的傳輸速率。DS-CDMA在每個超過1GHz的頻帶內用極短時間脈衝傳輸數據，採用24個碼片的DS-SS（直接序列擴頻）實現編碼增益，糾錯方式採用R-S碼和卷積碼。與MB-OFDM相比有較好的頻率利用率。表3列出了DS-CDMA的主要技術參數。

DS-CDMA技術

表3DS-CDMA的主要技術參數

技術參數DS-CDMA

頻帶數量2

頻帶頻寬1.268～2.736GHz

頻率範圍3.2～5.15GHz

5.825～10.6GHz

調製方式BPSK，QPSK，DS-SS

糾錯編碼RS碼，卷積碼

復用方式CDMA

鏈路餘量6.7dB/10m，110Mbit

11.9dB/4m，200Mbit

現狀

MB-OFDM和DS-CDMA都有各自的優缺點。DS-CDMA技術是單頻帶方式或窄脈衝方式，多個傳輸任務可共享整個頻帶的頻率，對現有的、許可頻帶內的用戶造成的干擾比較少，成本可以做得比較低、上市的時間較短，易於實現低功耗、低速數據流的無線傳輸，可實現更高速的無線數據傳輸，套用於媒體流及大量的數據傳輸；MB-OFDM技術是多頻帶方式，技術上易於實現、功耗很低，頻帶的利用率高，多個頻率子帶並列，可以避開某些頻帶，靈活配置，速率的擴展性好。

從2003年7月至今，國際電信聯盟（ITU）相繼為UWB標準問題召開過數次會議，但是都沒有獲得75%以上的贊成票，因此，UWB標準一直懸而未決。從技術上來講，MBOA和DS-CDMA是無法彼此妥協的。從產品上來講，DS-CDMA在開始的時候走在了前面。它的樣品在2004年初的時候已經展出，但之後的進展比較緩慢。而MBOA正迎頭趕上，它設計的晶片顯示它能以最高達480Mbit/s的速度傳送數據。相比較於DS-CDMA目前晶片在成本、體積和功耗上占有較大的優勢。UWB的短距離、高傳輸速率的特點使其必將在無線區域網路（WLAN）和無線個人區域網路（WPAN）有著廣闊的套用前景。它將取代USB和1394，連線個人電腦（PC）與外設等其他設備。UWB的套用將使通信變得更加方便。

發展過程

4G標準2012年最終敲定 5G未制定明確定義

4G技術方案最後確定下來 2010年10月20日，國際電信聯盟無線通信部門(ITU-R)第5研究組國際移動通信工作組(WP5D)第9次會議在中國重慶落幕，會議最終將4G的6個備選方案融合成2個候選技術方案。“此次會議4G技術方案最後確定下來，中國的TD-LTE-Advanced也在裡邊，這是一個重要的里程碑。”工業和信息化部電信研究院通信標準研究所無線室主任萬屹接受通信世界網專訪時表示，會議還啟動了5G市場分析工作，“從目前情況來看，數據業務催生流量呈倍數增長，4G以後的移動通信發展還是非常樂觀的。”萬屹表示，“在重慶經歷的8天並沒有像外界想像的那么激烈。”在他眼中，2007年TD-SCDMA幀結構保存到TD-LTE中，並實現了3GPP內TDD的融合和此次會議意義一樣深遠。

4G技術方案最後確定下來

4G標準2012年最終敲定 “2000年在確定了3G國際標準後，ITU就啟動了4G的相關工作，當時的名稱還叫做Beyond3G。”萬屹表示。2003年，ITU對4G關鍵性能指標進行定義，確定了4G的傳輸速率為1Gbit/s。2005年，ITU進行相關4G的市場預測，當時預計到2020年每用戶每天數據流量為2G~20G比特，“在當時看來，大家對於4G的市場前景估測相當激進。”在這些前期工作都準備完之後，ITU在2007年給4G/B3G分配了新的頻譜資源，並於2008年開始徵集關鍵技術。2009年10月開始，ITU對徵集到的6份4G提案逐一進行嚴格評估。2010年10月，國際電信聯盟無線通信部門(ITU-R)第5研究組國際移動通信工作組(WP5D)第9次會議在重慶召開，會議經審議一致通過將ITU收到的6個4G標準候選提案融合為2個——LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced(802.16m)。按照ITU標準審批流程，今年11月份WP5D將把此次會議的相關結果上報給SG5，2011年10月，4G標準將形成非常詳細的標準文本，並於2011年11月上報給SG5，最終4G標準將在2012年的春天完成所有環節的審批。

4G標準2012年最終敲定

5G未制定明確定義萬屹談到，“WP5D第9次會議主要討論了兩件事情：一是4G技術方案最後定下來，中國的TD-LTE-Advanced也在裡邊;另一件是5G市場分析工作已經啟動。”原來，業界普遍認為ITU在2005年預測的市場數據過於樂觀，可以稱得上“激進”二字。但移動網際網路的興起，誰也沒預料到移動網際網路會發展如此迅速，“現在覺得當時的預測比較保守，原來認為通信主要是人與人之間的通信，而視頻業務的套用、智慧型手機的普及和物聯網的興起，將帶來流量的飛速上漲。”“移動網際網路發展非常迅速，從目前拿到的不完全的數據表明，每年數據業務流量都將翻倍增長。當初市場預測主要基於人與人之間的通信，而現在隨著智慧型手機的普及，智慧型手機套用帶來了流量飛速上升。此外，物聯網的發展也將進一步促進網路的演進。”於是，ITU把5G的市場分析工作提上日程，但WP5D第9次會議上還未給5G制定明確的定義。“有些業務套用如視頻需要拓寬頻寬，而物聯網只是接入設備數量的增加，頻寬並不一定有特別明顯的增加”。萬屹認為，5G是否需要提升頻寬尚待研究，其次業界對支持市場需求的技術方案尚無共識。

5G未制定明確定義

TD-LTE-Advanced注重國際化在專訪中連續多次被追問到，WP5D第9次會議上是否有精彩觀點交鋒時，萬屹露出了淡淡的笑容。“在重慶經歷的8天並沒有像外界想像的那么激烈”，萬屹表示，其實真正的工作在會前已經做好了。“本次大會，TD-LTE-LTE-Advanced能夠成為4G備選標準和之前的許多努力是分不開的。”據萬屹介紹，“從2006年開始，我國企業就開始做3GPP的合作。在ITU的會上，3GPP與我們基本是同一陣營的。”在4G標準討論之初，我國做了大量關鍵技術徵集，來自學校、企業等的文稿大概600篇。另外，我國也積極參與3GPP的標準化工作，其中中國提交的文稿占3GPP中TDD文稿數的一半多，FDD在10-20%之間，這為我國主導LTETDD標準奠定了基礎。與TD-SCDMA不同，TD-LTE-Advanced更注重國際化。萬屹指出，目前有很多國際廠商投入到TD-LTE研發上，國際上有12家運營商有意向採用TD-LTE技術，這都給TD-LTE-Advanced國際化之路提供了有力支撐。“從目前來看，LTE市場份額80%以上，有可能達到90%，802.16m市場份額可能占10%左右，LTE仍占據著市場主流”，萬屹補充道。談及衝擊4G標準的歷次會議，最讓人激動的一刻時，萬屹坦言，“2007年成功把TD-SCDMA幀結構保存到TD-LTE中，實現了3GPP內TDD的融合，TD-LTE成為LTE中唯一的TDD技術。”時光追溯到在2007年11月，在3GPPRAN151會議上，3GPP就融合了LTETDD兩種物理幀結構Type1和Type2，明確了TD-LTE的物理層幀結構為Type2，融合的幀結構基於我國的TD幀結構，這是TD-LTE向4G主流標準邁出的堅實的第一步。在專訪即將結束之時，談及運營商網路發展如何發展問題時，萬屹也給出了明確的答案。“最近兩年3G業務發展的很好，但從淨增長來看，2G仍是大頭。目前，我國的數據業務仍未超過語音業務，即使4G標準出台後，仍將是2G、3G、4G共存局面。”

物聯網標準

物聯網標準最初被定義為把所有物品通過射頻識別和條碼等信息感測設備與網際網路連線起來，實現智慧型化識別和管理功能的網路。物聯網標準這個概念最早於1999年由麻省理工學院Auto-ID研究中心提出，實質上等於RFID技術和網際網路的結合套用。RFID標籤可謂是早期物聯網最為關鍵的技術與產品環節，當時人們認為物聯網最大規模、最有前景的套用就是在零售和物流領域，利用RFID技術，物聯網標準通過計算機網際網路實現物品或商品的自動識別和信息的互聯與共享。物聯網標準概念進行擴展，提出任何時刻、任何地點、任何物體之間的互聯，無所不在的網路和無所不在計算的發展願景，除RFID技術外、感測器技術、納米技術、智慧型終端等技術將得到更加廣泛的套用。但ITU未針對物聯網的概念擴展提出新的物聯網定義。

物聯網是未來Internet的一個組成部分可以被定義為基於標準的和可互操作的通信協定且具有自配置能力的動態的全球網路基礎架構。物聯網中的“物”都具有標識、物理屬性和實質上的個性，使用智慧型接口，實現與信息網路的無縫整合。該項目簇的主要研究目的是便於歐洲內部不同RFID和物聯網項目之間的組網；協調包括RFID的物聯網研究活動；對專業技術、人力資源和資源進行平衡，以使得研究效果最大化；在項目之間建立協同機制。

重要性

物聯網是未來Internet的一個組成部分

其套用前景不可估量 RFID和感測器具有不同的技術特點，感測器可以監測感應到各種信息，但缺乏對物品的標識能力，而RFID技術恰恰具有強大的標識物品能力。儘管RFID也經常被描述成一種基於標籤的，並用於識別目標的感測器，但RFID讀寫器不能實時感應當前環境的改變，其讀寫範圍受到讀寫器與標籤之間距離的影響。因此提高RFID系統的感應能力，擴大RFID系統的覆蓋能力是亟待解決的問題。而感測器網路較長的有效距離將拓展RFID技術的套用範圍。感測器、感測器網路和RFID技術都是物聯網技術的重要組成部分，它們的相互融合和系統集成將極大地推動物聯網的套用，其套用前景不可估量。

其套用前景不可估量

我們需要高度重視物聯網標準體系建設加強組織協調，明確方向、突出重點、統一部署、分步實施，積極鼓勵和吸納有關有物聯網套用需求的行業和企業參與標準化工作，穩步推進物聯網標準的制定和推廣套用，推動相關標準組織形成有效協調、分工合作的工作機制，儘快形成較為完善的物聯網標準體系。制定我國物聯網標準體系，也需要把國際物聯網套用的發展動態和我國物聯網發展戰略相結合，聯合相關部門開展研究，以保證實際需要為目標，結合實際國情和產業現狀，給出標準制定的優先權列表，進而為國家的巨觀決策和指導提供技術依據，為與物聯網標準相關的國家標準和行業標準的立項和制定提供指南。

無線通信標準

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