2013年01月08日10:15 来源：人民网-财经频道
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介绍无线技术未来趋势的第三次连载将把焦点对准较近距离无线连接使用的无线PAN（个人局域网）技术。
智能手机的蓝牙
无线PAN技术正在面向众多用途不断发展，本文将挑选最近尤其受到关注的三个用途，对其动向进行解说。三个用途分别是（1）智能手机周边、（2）医疗保健、（3）面向家庭能源管理的“HAN”（home area network，家庭局域网）。
首先，（1）智能手机周边是指智能手机及其外设使用的无线PAN技术。在这个领域，普及度占压倒性优势的当属近距离无线标准“蓝牙”。主要生产商的智能手机绝大多数都配备了蓝牙通信功能，用于连接无线耳机和耳麦等。
蓝牙的焦点在于最新版本“Version 4.0”中加入的低耗电量模式“Bluetooth Low Energy”，该模式又被称作BluetoothLE或BLE，该模式的耗电量仅为传统蓝牙的1/5～1/10，因此可以应用于使用纽扣电池驱动的小型设备。
缩小的包的最大长度
BLE利用2.4GHz频带、使用跳频方式的扩频技术来收发电波这一点与现行蓝牙相同。不同之处是跳频利用的信道数量从过去的79个减少到了40个，相应地，信道间隔扩大到了2MHz。
为了减少消耗电流，数据收发需要的时间缩短到了300μs左右，不到过去的1/2。而且还通过大幅缩短需要输出峰值电流的时间，延长待机模式状态下的时间，减少了消耗电流。为了实现这一点，收发的数据包的最大长度控制在了现行蓝牙的1/8左右。如此一来，实际最大数据传输速度有所降低，约为300kbps。
新版本的前身是诺基亚在2006年发布的低耗电无线技术“Wibree”。这是该公司为手表和传感器产品提出的无线规范，博通、CSR等半导体厂商以及精工爱普生、太阳诱电都在主导企业之列。但之后，随着Wibree与蓝牙合并，该技术被冠以了Low Energy的名称。
医疗和保健用途
关于无线PAN的第二个动向——医疗和保健，如今备受关注的标准是“IEEE802.15.6”。因为是在人体周围使用，所以也叫做“BAN”（body areanetwork，人体局域网）。
IEEE802.15.6是以应用于医疗和保健领域为前提制定的标准（表1），因此传输可靠性高，严格的安保、优先传输紧急数据等功能均为基本性能。而且，因为设想的应用对象是佩戴在身上的小型传感器，所以耗电量控制在较低水平，可以使用纽扣电池驱动。
表1：主要近距离无线通信标准示例
因为面向的是在人体周边构筑的无线网络，所以BAN的传输距离最大仅为2m左右。另外，网络拓扑结构（枢纽与各传感器节点的连接形态）仅限于星型，各节点的深度可以达到两层。
通过使用能够利用同一接口连接人体周围的多个传感器的IEEE802.15.6标准，包括掌握走路时的脂肪燃烧量、住院患者的监控在内，无线PAN有望进入各种各样的用途。
充分利用UWB和人体通信
IEEE802.15.6的物理层由3种无线方式构成，分别是（1）窄带（narrowband，NB）通信、（2）超宽带（ultra wideband，UWB）通信、（3）人体通信（humanbody communications，HBC）。其中，窄带通信使用的是400MHz频带到2.4GHz频带的频率。
窄带通信通过采用扩散通信（反复发送）和具有良好纠错性能的BCH（bose chaudhuri hocquenghem）码，确保了较低的误码率。可以说是能够确保传输可靠性的通信方式。而且采用了包络波动小的调制方式和差分编码/延迟检测方式。各频带使用的方式相同。
超宽带通信利用脉冲来传输数据，分配到的带宽为3.1G～10.6GHz，利用条件因国家和地区而异。这种方式通信时的传输功率密度极低，因此具备在现有无线系统使用的频带下也能够实现频率共用的特点。
最后的人体通信是把人体作为信号传输媒介的通信方式。由于波长较短，其传输距离自然也短，因此，无线通信借助的不是辐射电磁场，而是静电场。中心频率为21MHz或32MHz，如果是在日本使用，类别属于微弱无线电台。
还可充当HEMS的传输媒介
无线PAN的第三个焦点动向是用于家庭能源管理的“HAN” （home area network）。
HAN设想的用途是作为家庭内部的空调、照明等基础电器的能源管理系统“HEMS” （home energymanagement system）的传输媒介。“HAN”的说法最初主要出现在美国电力公司的讨论之中。虽然也可以连接电视和个人电脑，但连接的主体是基础电器和白色家电等。
HAN传输的数据不是大容量的视频等数据，主要是电器控制指令、状态报告等小型数据。因此，HAN对于传输容量没有太高要求，传输速度只需达到大约几十kbps即可。与传输性能相比，HAN注重的反而是家庭内传输距离长、能够应用于采用电池驱动的传感器产品的低功耗等方面。
在HAN的传输标准中，无线标准“ZigBee”和“Z-Wave”比较受关注。以Zig-Bee为例，与无线LAN相比，其低功耗性能备受瞩目，还支持多个终端串联传输数据的“多次反射连接”等。过去，Zig-Bee与无线LAN一样，主要使用2.4GHz频带，但目前，使用1GHz以下的频带延长传输距离的举动也日渐活跃。例如在日本，受到期待的是920MHz频带的利用。
思科推进的标准
从制定之初就以使用920MHz等较低频带的为前提的标准是“IEEE802.15.4g”（图1）。这项标准由燃气公司和智能仪表生产商主导制定，特点是功耗低。IEEE802.15.4g是物理层标准，必须要与IEEE802.15.4e等MAC层标准组合使用。
图1：面向智能仪表的“IEEE802.15.4g” 支持各种频带和调制方式，符合各国的频率规定（a）。（b）是NICT开发的支持IEEE802.15.4g的无线收发模块。
关于4g和4e，业内企业成立了“Wi-SUN联盟”，旨在对各公司产品之间的互联性进行认证，并在思科系统和NICT等企业的主导下，开展标准制定工作。测试互联性的活动“Plug Festa”已经在日本和新加坡成功举办。
IEEE802.15.4g支持400MHz～2.4GHz频带的众多带宽，调制方式也可以在4值FSK和OFDM中选择。最大的优点是能够利用传输速度、传输距离、易传达性表现均衡的700M～900MHz频带的各个带宽。另外，IEEE802.15.4g还想到了在IP网络中的使用，最大帧长度拓展到了2048字节（过去的IEEE802.15.4标准为127字节）。
IEEE802.15.4e以IEEE802.15.4的MAC层为基础，通过使无线设备之间的通信待机动作和数据收发动作的时间相配合，增加间歇执行等功能，实现了节电化。（日经技术在线！ 供稿）
