宽带WPAN接入带来的机遇与挑战

蓝牙技术的媒体访问控制(MAC)层(包括L2CAP、LMP、基带)和物理层。IEEE 802.15.1一直在关注蓝牙特别兴趣小组的标准版本升级工作，以使得IEEE 802.15.1与蓝牙标准保持同步。蓝牙特别兴趣小组已于2003年底正式公布了蓝牙标准v1.2。

IEEE 802.15.3于2003年6月完成了高速WPAN的MAC层/物理层标准制定。该标准具有以下特点：支持高达55 Mb/s的数据速率，可传送高质量视像和声音，支持服务质量保障，具有Ad hoc点对点网络特点，功耗和成本低。

IEEE 802.15.4已通过第18轮修正草案。该标准具有以下特点：数据速率为25、40、250 kb/s，采用CSMA-CA机制，保证传输可靠性，提供最优的功率管理。

属于WPAN应用的蓝牙技术，由于其灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信，而成为目前的WPAN主流技术。在蓝牙特别兴趣小组的极力推广下，蓝牙技术正较快地渗透到PC、消费类电子产品以及垂直应用市场中。

目前蓝牙仍被大多数业界人士誉为最具广阔前景的WPAN技术，其推广应用程度标志着无线个域网的实用化程度。

正因如此，中国国家标准化管理委员会以“国标委[2002]41号”文将蓝牙技术列入2002—2003年国标制定计划，并授权信息产业部邮电工业标准化研究所主持起草该系列标准，体现了中国对蓝牙技术的重视程度。中国蓝牙标准制定工作组一直在密切关注蓝牙标准升级情况，以期与国际蓝牙标准同步。

蓝牙的传输速率限制了其应用拓展，成为影响该技术全面普及的最主要因素，而IEEE 802.15.3由于比蓝牙具有更高的数据速率、更全面的业务及QoS支持、更短的连接时间等特点，得到了业界的广泛关注。然而，虽然IEEE 802.15.3标准制定工作已经完成，但据IEEE 802.15标准小组负责人介绍，使用IEEE 802.15.3标准的通信设备在2004年年底才可能推出，估计芯片价格会在100～150美元之间。

2 宽带WPAN接入技术问题

在互为补充的3种宽带接入技术中，WMAN和WLAN相对成熟，已开始占据宽带无线接入市场。相对于WMAN和WLAN来讲，WPAN目前还以自成网络的内部应用为主，其接入技术还不够完善，在无线接入方面的应用拓展较为缓慢。中国应该及时抓住这个机遇，加强力度研究并完善WPAN接入技术。

2.1 WPAN的网络结构

宽带WPAN是典型的Ad hoc网络，其工作环境有时非常简单，有时却非常复杂。网络中所有设备的地位都是平等的，可以随时组成一个小区域网络。宽带WPAN中的任一设备可以与其前、后、左、右、上、下的类似设备构成网络，通过“多跳”可以扩展其应用空间和功能，设备有固定、半固定、小范围移动、较大范围移动等情况，需要考虑越区切换。因此，WPAN网络结构的研究非常重要。图1是WPAN的网络结构[3]示意图。

2.2 WPAN与蜂窝网的融合

在WPAN与蜂窝网的接入技术得到解决的情况下，WPAN在室外空间的应用将会非常广阔。WPAN与蜂窝网的融合可以扩大整个系统的容量，平衡相邻小区的业务量，减少基站的数目，减小移动终端的功耗，并可拓展蜂窝网的新应用。
在一个WPAN与蜂窝网融合的系统结构中通常将基站覆盖区域分为3个部分：第1部分是高速率TDD区域，该区域内的移动终端能够以高速率进行数据传送；第2部分是低速率TDD区域，该区域内的移动终端只能以较低的速率进行数据传送；第3部分是基站无法覆盖的区域，该区域内的移动终端由于接收不到基站发送的同步信息而无法进行数据传送。3个区域内的移动终端都可以基于Ad hoc网络协议在一定范围内直接通信，或者由多个微微网组成散布网络，实现相互间的通信。

3 需要深入研究的问题
针对WPAN与蜂窝网多网融合的系统结构，本文认为研究以实时优化为核心内容的各种自适应算法，研究宽带WLAN、WPAN无线接入技术，研究多网共存情况下的网络容量以及终端设备的优化设计问题，研制实验系统和相应的设备至关重要。具体而言，应该对如下课题展开深入研究：

(1)研究宽带WPAN的网络结构，包括WPAN空间拓扑结构、移动自组织网络关键技术等。

(2)研究关键算法，包括信息速率的自适应算法、跳频图案和跳频速率的自适应算法、链路自适应算法、频率选择自适应算法等。

(3)研究与开发宽带WPAN共享访问协议，包括WPAN协议总体结构的研究，若干关键软件模块的研制与开发。

⑷研制实验演示系统，验证研究开发的内容，并在该系统中进行多址方式、高效调制方式、射频模块、多载波传输等内容的研究。

(5)研究移动自组织网与蜂窝网融合技术，重点研究随机驱动多址接入(ODMA)技术。ODMA作为UMTS TDD 模式的补充，用于在TDD蜂窝网中小区的边缘为移动终端提供较高的数据速率，达到增加