目前,支持短程无线个域网的标准主要是IEEE 802.15系列,它是为特定的无线短程无线通信网络,即无线个域网,所量身定制的标准,虽然目前该标准还没有成熟。1998年IEEE 802.15工作组成立,主要致力于研究个人区域网络和短程无线网络标准化问题。根据数据速率、功耗以及对服务质量(QoS)的要求的不同,IEEE 802.15工作组定义了3种不同类型的无线个域网(WPAN)标准,它们分别是传输速率高于20 Mb/s的高速无线个域网(HR-WPAN)、传输速率1 Mb/s的中速无线个域网(MR-WPAN)和传输速率比较低的低速无线个域网(LR-WPAN)。IEEE 802.15工作组还成立了专门的任务组分别对他们进行标准化。IEEE 802.15.1是IEEE提出的第一个取代有线连接的无线个域网技术标准,以蓝牙技术为基础,属于中速短程无线通信网络。IEEE 802.15.2于1999年成立,主要目标是为IEEE 802.15无线个人网络发展推荐应用。它可以与基于开放频率波段的其他无线设备(如IEEE 802.11设备)共存。为其他802.15标准提出修改意见以提高与其他在开放频率波段工作的无线设备的共存性能。IEEE 802.15.3的目标在于得到更高的数据传输率,取得低成本和低电能消耗,同时还与蓝牙兼容,为低功率、低成本的短程通信制订高速率WPAN标准。此外,工作组3a(TG3a)进行IEEE 802.15.3超高速WPAN物理层可选标准的制订工作,用以替代高速WPAN的物理层,超宽带(UWB)技术目前为其主要考虑的技术。对于一些只需要简单的无线连接的应用领域,对数据速率的要求不高,对功耗的要求则更为严格,如工业控制和家庭网络,IEEE 802.15.4工作组由此应运而生。工作组研究定位于低数据传输率的应用设备,为个人区域网络应用提供综合的网络解决方案。工作组4(TG4)主要负责制订物理层及MAC层的协议,其余协议主要参照现有标准。
需要注意的是,无线数字家庭网络是一个新兴的无线应用领域,对满足家用市场需求的无线技术尚在不断的探寻之中。目前,中国的标准化协会已经正式开始对基于电信网络的数字家庭网络进行标准化工作,包括家庭网络支持的电信类业务、家庭网络的参考模型、家庭网络功能要求、家庭网络的媒体格式、家庭网络的编号及地址、家庭网络的性能设备的电磁兼容(EMC)要求、家庭网络设备环保要求等,但无线数字家庭网络的相关标准化工作还没有启动。
2 无线数字家庭接入技术
2006年2月,中国通信标准化协会(CCSA)批准了《基于电信网络的家庭网络总体技术要求》和《基于电信网络的家庭网络设备技术要求??家庭网关》两项通信行业标准报批稿。在这两份报批稿中,对基于电信网络的数字家庭网络体系结构进行了详细定义,阐述了数字家庭网络的功能,并就其支撑的业务进行了探讨。在标准中明确规定,对于数字家庭网络来说,其接入方式可以是无线的也可以是有线的[3]。从未来通信技术的发展来看,无线宽带接入是数字家庭网络的重要发展方向。由于目前的标准还没有讨论无线接入技术,下面提出一种适合数字家庭网络的无线泛在异构接入架构,并阐述其中的关键技术。
对于数字家庭网络的无线接入承载环境,这里称为微微网。图1所示的无线终端可以是单模或多模节点,支持单一或多种不同无线数字家庭网络物理层接入模式。其中同构微微网内的无线终端接入所在微微网内的专用接入点,网内通信可以采用点对点或采用专用接入点中继的方式;而异构微微网内的无线终端接入所在微微网内的通用接入点。网内同构节点之间的通信可以采用点对点或采用通用接入点中继的方式,网内异构节点之间的通信由通用接入点提供中继。
专用接入点具备同构无线数字家庭网络网内控制功能,通用接入点具备异构无线数字家庭网络网内分布式通信功能,无线数字家庭网络间可以通过有线或无线的方式进行异构互连和协同应用。专用/通用接入点均可自适应地处理时域、频域、码域、空域信号,精细调度频谱资源,同时提供对外以有线或无线的方式高速接入分组核心网的服务,从而与未来移动核心网络(B3G/4G)互为支撑,统一享有通用IP多媒体子系统(GIMS)的服务。
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