2013年01月08日10:15 來源：人民網-財經頻道
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介紹無線技術未來趨勢的第三次連載將把焦點對准較近距離無線連接使用的無線PAN（個人局域網）技術。
智能手機的藍牙
無線PAN技術正在面向眾多用途不斷發展，本文將挑選最近尤其受到關注的三個用途，對其動向進行解說。三個用途分別是（1）智能手機周邊、（2）醫療保健、（3）面向家庭能源管理的“HAN”（home area network，家庭局域網）。
首先，（1）智能手機周邊是指智能手機及其外設使用的無線PAN技術。在這個領域，普及度佔壓倒性優勢的當屬近距離無線標准“藍牙”。主要生產商的智能手機絕大多數都配備了藍牙通信功能，用於連接無線耳機和耳麥等。
藍牙的焦點在於最新版本“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，該模式的耗電量僅為傳統藍牙的1/5∼1/10，因此可以應用於使用紐扣電池驅動的小型設備。
縮小的包的最大長度
BLE利用2.4GHz頻帶、使用跳頻方式的擴頻技術來收發電波這一點與現行藍牙相同。不同之處是跳頻利用的信道數量從過去的79個減少到了40個，相應地，信道間隔擴大到了2MHz。
為了減少消耗電流，數據收發需要的時間縮短到了300μs左右，不到過去的1/2。而且還通過大幅縮短需要輸出峰值電流的時間，延長待機模式狀態下的時間，減少了消耗電流。為了實現這一點，收發的數據包的最大長度控制在了現行藍牙的1/8左右。如此一來，實際最大數據傳輸速度有所降低，約為300kbps。
新版本的前身是諾基亞在2006年發布的低耗電無線技術“Wibree”。這是該公司為手表和傳感器產品提出的無線規范，博通、CSR等半導體廠商以及精工愛普生、太陽誘電都在主導企業之列。但之后，隨著Wibree與藍牙合並，該技術被冠以了Low Energy的名稱。
醫療和保健用途
關於無線PAN的第二個動向——醫療和保健，如今備受關注的標准是“IEEE802.15.6”。因為是在人體周圍使用，所以也叫做“BAN”（body areanetwork，人體局域網）。
IEEE802.15.6是以應用於醫療和保健領域為前提制定的標准（表1），因此傳輸可靠性高，嚴格的安保、優先傳輸緊急數據等功能均為基本性能。而且，因為設想的應用對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動。
表1：主要近距離無線通信標准示例
因為面向的是在人體周邊構筑的無線網絡，所以BAN的傳輸距離最大僅為2m左右。另外，網絡拓扑結構（樞紐與各傳感器節點的連接形態）僅限於星型，各節點的深度可以達到兩層。
通過使用能夠利用同一接口連接人體周圍的多個傳感器的IEEE802.15.6標准，包括掌握走路時的脂肪燃燒量、住院患者的監控在內，無線PAN有望進入各種各樣的用途。
充分利用UWB和人體通信
IEEE802.15.6的物理層由3種無線方式構成，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。
窄帶通信通過採用擴散通信（反復發送）和具有良好糾錯性能的BCH（bose chaudhuri hocquenghem）碼，確保了較低的誤碼率。可以說是能夠確保傳輸可靠性的通信方式。而且採用了包絡波動小的調制方式和差分編碼/延遲檢測方式。各頻帶使用的方式相同。
超寬帶通信利用脈沖來傳輸數據，分配到的帶寬為3.1G∼10.6GHz，利用條件因國家和地區而異。這種方式通信時的傳輸功率密度極低，因此具備在現有無線系統使用的頻帶下也能夠實現頻率共用的特點。
最后的人體通信是把人體作為信號傳輸媒介的通信方式。由於波長較短，其傳輸距離自然也短，因此，無線通信借助的不是輻射電磁場，而是靜電場。中心頻率為21MHz或32MHz，如果是在日本使用，類別屬於微弱無線電台。
還可充當HEMS的傳輸媒介
無線PAN的第三個焦點動向是用於家庭能源管理的“HAN” （home area network）。
HAN設想的用途是作為家庭內部的空調、照明等基礎電器的能源管理系統“HEMS” （home energymanagement system）的傳輸媒介。“HAN”的說法最初主要出現在美國電力公司的討論之中。雖然也可以連接電視和個人電腦，但連接的主體是基礎電器和白色家電等。
HAN傳輸的數據不是大容量的視頻等數據，主要是電器控制指令、狀態報告等小型數據。因此，HAN對於傳輸容量沒有太高要求，傳輸速度隻需達到大約幾十kbps即可。與傳輸性能相比，HAN注重的反而是家庭內傳輸距離長、能夠應用於採用電池驅動的傳感器產品的低功耗等方面。
在HAN的傳輸標准中，無線標准“ZigBee”和“Z-Wave”比較受關注。以Zig-Bee為例，與無線LAN相比，其低功耗性能備受矚目，還支持多個終端串聯傳輸數據的“多次反射連接”等。過去，Zig-Bee與無線LAN一樣，主要使用2.4GHz頻帶，但目前，使用1GHz以下的頻帶延長傳輸距離的舉動也日漸活躍。例如在日本，受到期待的是920MHz頻帶的利用。
思科推進的標准
從制定之初就以使用920MHz等較低頻帶的為前提的標准是“IEEE802.15.4g”（圖1）。這項標准由燃氣公司和智能儀表生產商主導制定，特點是功耗低。IEEE802.15.4g是物理層標准，必須要與IEEE802.15.4e等MAC層標准組合使用。
圖1：面向智能儀表的“IEEE802.15.4g” 支持各種頻帶和調制方式，符合各國的頻率規定（a）。（b）是NICT開發的支持IEEE802.15.4g的無線收發模塊。
關於4g和4e，業內企業成立了“Wi-SUN聯盟”，旨在對各公司產品之間的互聯性進行認証，並在思科系統和NICT等企業的主導下，開展標准制定工作。測試互聯性的活動“Plug Festa”已經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，調制方式也可以在4值FSK和OFDM中選擇。最大的優點是能夠利用傳輸速度、傳輸距離、易傳達性表現均衡的700M∼900MHz頻帶的各個帶寬。另外，IEEE802.15.4g還想到了在IP網絡中的使用，最大幀長度拓展到了2048字節（過去的IEEE802.15.4標准為127字節）。
IEEE802.15.4e以IEEE802.15.4的MAC層為基礎，通過使無線設備之間的通信待機動作和數據收發動作的時間相配合，增加間歇執行等功能，實現了節電化。（日經技術在線！ 供稿）
