2022年行業(yè)分析分析：全球UWB技術(shù)具有廣泛應(yīng)用前景

分析：全球UWB技術(shù)具有廣泛應(yīng)用前景編者按：當前，移動通信技術(shù)演進不斷取得新的進展，對于新技術(shù)的應(yīng)用討論也在不斷豐富。作為下一代無線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一，MIMO技術(shù)成為最熱點的超寬帶候選技術(shù)，給幀結(jié)構(gòu)設(shè)計、資源安排、信道設(shè)計等技術(shù)帶來了新的進展機遇。UMB作為一個系統(tǒng)技術(shù)，其提出和設(shè)計主要是為了滿意市場的長足進展，大幅度地提升系統(tǒng)性能，保持相對于其它技術(shù)的競爭力。這些將來無線技術(shù)的應(yīng)用前景值得關(guān)注。

通常認為，短距離無線網(wǎng)絡(luò)主要是指無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線個域網(wǎng)(WPAN)。從網(wǎng)絡(luò)掩蓋半徑區(qū)分，WLAN掩蓋50～100m的范圍，WPAN掩蓋圍繞個人空間10m左右的地理范圍。依據(jù)對超寬帶(UWB)的容量分析可知：UWB的容量優(yōu)勢主要體現(xiàn)在10m左右的掩蓋區(qū)域。因此，UWB的應(yīng)用主要定位于WPAN，結(jié)合多跳自組織網(wǎng)絡(luò)(Adhoc)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)拓撲可以敏捷變化，掩蓋范圍可以不斷延長。

目前，IEEE關(guān)于WPAN的技術(shù)標準可分為兩個層次：高速WPAN標準IEEE802.15.1、IEEE802.15.3和低速WPAN標準IEEE802.15.4。其中，802.15.1采納藍牙作為物理層傳輸技術(shù)，供應(yīng)最高1Mb/s的傳輸速率和10m的傳輸距離，適用于中低速無線連接。802.15.3工作于2.4GHz免授權(quán)頻段，采納網(wǎng)格編碼調(diào)制技術(shù)，供應(yīng)最高55Mb/s的傳輸速率，可支持高速視頻流、大文件傳輸?shù)葢?yīng)用。802.15.4采納ZigBee技術(shù)作為物理層傳輸技術(shù)，供應(yīng)的最高傳輸速率為250kb/s，通過降低傳輸速率可將通信距離延長至30m或更遠。其優(yōu)勢在于價格和功耗，主要應(yīng)用于遙控、傳感器等低端產(chǎn)品。UWB技術(shù)憑借其自身的技術(shù)特點，在高、低速WPAN應(yīng)用中都將成為有力的競爭者。

在高速WPAN中的應(yīng)用

高速WPAN的主要目標是解決個人空間內(nèi)各種辦公設(shè)備及消費類電子產(chǎn)品之間的無線連接，以實現(xiàn)信息的快速交換、處理、存儲等，其應(yīng)用場合包括辦公室、家庭。個人空間內(nèi)的設(shè)備類型特別豐富，大體分為三大類：電腦及其外圍設(shè)備、家用音視頻消遣設(shè)備、便攜式終端。這些設(shè)備大部分對通信速率和實時性要求很高，當前它們之間主要通過通用串行總線(USB)、1394總線等高速總線進行連接，通信速率高達幾十兆比特每秒至幾百兆比特每秒。采納UWB技術(shù)為這些設(shè)備供應(yīng)高速無線連接將是比較抱負的解決方案，協(xié)作上層協(xié)議敏捷地轉(zhuǎn)變網(wǎng)絡(luò)拓撲，既可以實現(xiàn)點對點連接，也可以實現(xiàn)多個設(shè)備互聯(lián)。下面給出幾個應(yīng)用實例：

——家庭多媒體應(yīng)用

隨著技術(shù)的不斷進步，家用電器的范疇不斷擴大，家用電器向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向進展，其中音視頻消遣設(shè)備最為普及。利用UWB技術(shù)為這些設(shè)備供應(yīng)高速無線連接，無需使用電纜即可建立家庭多媒體網(wǎng)絡(luò)。各種設(shè)備在小范圍內(nèi)組成自組織式的網(wǎng)絡(luò)，相互傳送多媒體數(shù)據(jù)，并可以通過安裝在家中的寬帶網(wǎng)關(guān)接入因特網(wǎng)，包括機頂盒、DVD和數(shù)碼攝像機與數(shù)字電視的無線連接，數(shù)碼照相機與電視機、打印機之間的連接等。

——計算機桌面應(yīng)用

在計算機桌面上，匯聚了個人PC/手提電腦及鍵盤、顯示器、揚聲器、打印機、掃描儀、鼠標、移動硬盤等一系列外部設(shè)備。當前，電腦與各種外設(shè)之間通過錯綜簡單的線路相互連接。假如采納UWB技術(shù)將它們以無線的方式連接起來，則將改善線路連接狀況。用戶甚至沒有必要將全部這些設(shè)備都放置在同一個桌面或房間內(nèi)，每種設(shè)備可以被自由地移動位置。這類應(yīng)用一般只需要支持2～4m的傳輸距離，但速率要求可以從幾萬比特每秒至幾百兆比特每秒。

——多媒體會議應(yīng)用

UWB技術(shù)還可應(yīng)用于會議室等場所。參會人員坐在會議室中，能夠利用自己的便攜式電腦組建臨時性的自組織網(wǎng)絡(luò)。大家既可以自由地交換各種信息，也可以共享帶有圖像和音頻的演示文檔，還可以便利地共享投影儀、打印機等設(shè)備。

在低速WPAN中的應(yīng)用

低速WPAN的主要應(yīng)用包括家庭自動化、資產(chǎn)跟蹤、工業(yè)掌握、醫(yī)療監(jiān)護、平安與風險掌握等。這類應(yīng)用對傳輸速率要求較低，通常為幾千比特每秒至幾萬比特每秒，但它們對成本和功耗的要求很高，在許多應(yīng)用中還要求供應(yīng)精確的距離或定位信息。

低速WPAN的應(yīng)用許多可以歸納到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的范疇。WSN在工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、智能交通、家庭平安等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。每個WSN由大量帶有無線網(wǎng)絡(luò)功能的獨立傳感器節(jié)點構(gòu)成，多個傳感器節(jié)點以無線的形式組成網(wǎng)絡(luò)，彼此通信和交換各種信息。WSN在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上通常采納自組織的形式，網(wǎng)絡(luò)拓撲具有隨機變化的特點，節(jié)點信息往往需要通過中間節(jié)點進行多次轉(zhuǎn)發(fā)才能到達目的節(jié)點。因此，WSN中的路由問題相當重要，若將各節(jié)點的地理位置信息作為路由計算的幫助信息，將很大程度上簡化路由算法，降低能量消耗。對某些特定應(yīng)用，如資產(chǎn)跟蹤、人員跟蹤、家庭平安等，位置信息是最為關(guān)鍵的信息。因