陈斌
与有线网中以太网“一统天下”不同，无线网在WLAN和WPAN领域还处于“分崩离析”的状态：不但蓝牙多年来“只听楼梯响”，就是Wi-Fi也饱受标准不统一、速度偏慢和安全等问题的困扰。而USB、IEEE 1394向无线迈进的步伐已经不可阻挡。这种混杂的局面可能会因为一种新技术的出现而彻底改变，而“搅局”的主角就是——
“老兵”新姿
UWB（Ultra Wide Band，超宽带）是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线技术，还能够穿透墙壁等障碍物。这种原来专属军方使用的技术随着2002年2月美国联邦通信委员会(FCC)正式将其解禁而备受世人的关注。
事实上，UWB技术不仅可以用于无线数据通信，还已经在雷达、跟踪定位等领域有了广泛的应用。军方很早就使用UWB技术实现无线电定位系统，用于位置和距离的精确测量，如汽车碰撞定位检测器；同时，由于UWB技术使用很宽的频带，并且能够穿透墙壁等障碍物，UWB技术也能做一些雷达应用，获得埋在地下或障碍物后面的物体图像，如警察解救人质时所需的穿墙成像系统等。
FCC规定，民用UWB的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz，最小工作频宽为500MHz，但要求其发射功率低于美国放射噪音规定值－41.3dBm/MHz（换算成功率为1mW/MHz）。UWB的典型传输速度是在几米的范围内达到几百Mbps，这已经远远超出了目前WLAN技术所能达到的几十Mbps。
UWB技术最早起源于军队，采用了扩频跳频工作方式，这种工作方式抗信号干扰的能力较强，通信安全性也很好。与蓝牙或802.11采用的窄带技术仅使用某个频带的一小部分进行信息发送不同，UWB使用其全部频带范围发送脉冲信息，而接收器从整个信号带宽内收集传输能量（信号）再重构UWB脉冲。
目前大多数商用的无线通信方式使用的通信载波是连续的电波，再通过某种调制方式将数据信号加载在其上。而UWB信号以非常短、非常快的脉冲形式发送（多径发送），这些脉冲经过精确计时，每个只有几个到几十个皮（毫微）秒长。所以这种技术能以较小的功耗进行数据传输。由于UWB技术的工作频宽较宽，信号发送又分布在整个信号频宽内，信号速度和容量都较高，比较适合大量数据的传输，尤其是数字多媒体信号的传送。
同时，UWB可以与其他的无线技术较好地协同工作，不容易互相干扰，因为分散传输的UWB信号强度较弱，对其他无线信号看起来就好像噪音一样。
那么，对于这么弱的信号，UWB接收器又如何分辨呢？对UWB接收设备来说，真正的噪音是连续频率范围内的信号，而UWB发出的脉冲是“有形的噪音”，是时间的某种特定函数。脉冲的发送时间根据一种复杂的编码而改变，只要能够精确“定时”，就可以比较容易地从“噪音”中分离出正常的信号。
UWB技术可以根据传输的距离和所传输数据量的大小调整信号频宽和发射功率，其功耗量级为微瓦级。不过，UWB芯片组的功耗要高一些，其典型功耗大约是毫瓦量级。
标准之争
鉴于UWB有上述的诸多特点，尤其适合近距离内高速传送大量多媒体数据以及可以穿透障碍物的突出优点，很多商业公司将其看做一种很有前途的无线通信技术，应用于诸如将视频信号从机顶盒无线传送到数字电视等家庭场合。
尽管UWB看来前景美好，但似乎注定要“好事多磨”。巨大的商机意味着巨大的利益分歧，也增大了UWB走入实用的不确定性。
目前，围绕着UWB国际标准形成了两个针锋相对的集团。一方是由TI、Intel等公司组成的MBOA（多频带OFDM）联盟，另一方是由Motorola、XtremeSpectrum（目前后者已被Motorola收购）等公司所组成的CDMA（DS-SS方式）团体。两者的分歧体现在UWB技术的实现方式上，前者采用多频带方式，后者则为单频带方式。双方都向IEEE提交了各自的技术方案，不过到目前为止的多次面向IEEE UWB工作小组成员的投票中，哪种技术也没有获得成为IEEE 802.15.3a正式标准所需的75%的多数票。
由于这两个利益集团的存在，目前IEEE 802.15.3a标准制定已基本陷于停顿。而两个集团的领头者TI、Intel和Motorola都表示要独自推动UWB标准的发展。
MBOA联盟计划在2004年3月底成立特别工作小组(SIG)，并于5月发布UWB 1.0标准，同时向IEEE 802.15.3a工作组提交建议书，并计划于2005年第二季度推出基于该技术的产品。
CDMA一方也不甘示弱。在2004年的CES大展上，韩国三星公司展示了采用XtremeSpectrum UWB芯片组的无线电视广播系统。Motorola还计划2004年第一季度就开始生产UWB芯片组，并打算在年底前将其应用于消费电子设备中。
无心插柳
正是UWB具有的低功耗、高频宽和高速传输的特性，使它可能成为目前多种有线连接技术实现无线传输的理想平台，如无线USB、1394、下一代蓝牙等。
不过，严格来讲UWB只是一种短距高速无线通信方式，没有完整的通信协议，因此UWB对“传统”通信领地的入侵仅仅是作为一种物理层的通信方式，而应用协议还保持与当前兼容。
在2004年春季IDF上，Intel对外发布了针对UWB技术开发全面标准通用平台的计划，并介绍了进展情况:平台包括两个核心“层”——UWB射频层（包括物理层和MAC层）和汇聚层，作为在单一射频上运行不同应用的基本传输机制。其工作原理如附图所示。
一个由30余家国际大公司组成的致力于促进在WPAN内提高无线多媒体连接和互操作性的组织WiMedia目前正在为UWB平台开发通用抽象层，其目标是支持多个应用（无线USB、1394或蓝牙）在一个通用射频层上运行。其中软件层就建立在UWB射频层之上。
而无线USB、1394、蓝牙等标准化组织也显示出了对UWB的浓厚兴趣。无线USB促进组在IDF上宣布，将采用WiMedia通用抽象层和MBOA规范作为实施UWB的基础。前者用于支持UWB无线平台，后者支持UWB射频的物理层和MAC层。
“第三者”的方向
从几种无线技术的主要规格对比来看（参见附表），与其他无线技术具有的一定“相容”性和高速、低成本、低功耗的优点使得UWB较适合家庭无线消费市场的需求——WLAN按照分组共享接入方式设计，不太适合实时视频数据传输，而且成本和功耗也要高于UWB，而蓝牙虽然功耗和价格较低，但通信速率过低。而到目前为止，家庭无线通信还有很大的市场空白，这都给UWB提供了大显身手的舞台。
从短期来看（3～5年以内），UWB技术可以看做是蓝牙和802.11技术的一个有益补充，尤其与蓝牙的竞争意味儿更强。但从长远来看，UWB将对802.11造成更大的压力。
由于UWB不调制和解调复杂的载波信号，所以不需要混频器、过滤器、RF/IF转换器、本地振荡器等复杂的元件，因而能量消耗很小，也更容易集成进CMOS里。Intel的技术官员就曾经公开表示，即使是使用10GHz附近的高频带区域，UWB也可以全部通过CMOS技术来实现。UWB的第一个原型标准的速度将肯定超过下一代802.11标准的速度，预计未来3～5年内，其传输速率将突破1Gbps，连接距离也会更长。更重要的是，UWB是基于物理层的技术，如果有必要，802.11和蓝牙的MAC层完全可以建立在UWB的物理层基础上，通过UWB技术传输。
当然，UWB未来的前途还要取决于各种无线方案的技术发展、成本、用户使用习惯和市场成熟度等多方面的因素，而目前UWB标准化推进所遇到的问题也将影响到其被业界接受的程度。另外，由于目前设定的UWB发射功率较低，基本限定了其传输距离在10m以内。不过，站在用户的角度来看问题，如果一个系统中多种无线技术并存的话，无论是在成本还是使用的方便程度上都将受到影响。
这样看来，用户拥有最大的发言权。
摘自《计算机世界报》
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