家庭无线通讯（技术）的美好未来

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欢迎访问e展厅 展厅 2 音响/数码产品展厅 数码相框, 音频播放器, 音响,... 近年来，信息家电、家庭网络、无线通讯、移动连接等词语频频映入我们的眼帘，灌入我们的耳朵。正是由于IT产业的高速发展、网络的普及、家电的智能化以及CPU强有力的功能拓展，才使得它们逐渐来到我们身边，进入我们的生活。有增无减的相关信息报道足以预测这些新玩艺儿必将具有强大生命力和广阔前景，眼前的事实是，随着一声声“真实用，太方便了”的赞叹，它们更受到人们的极大关注。可以想象得出，用不了多久，一旦在家庭网络中采用无线连接信息家电与家用电子产品的做法流行与普及，到那时侯人们就会对其习以为常，不再感叹。下面我们就来描绘一张这方面的蓝图，以供读者浏览。 一 无线家庭网络 现今，世界诸多家用电器与电子产品开发厂商正加速转向具有网络功能的信息家电产品的开发，与此同时，对用于家庭网络的无线传输技术的开拓也在紧锣密鼓地进行着。在无线家庭网络运行中，信息家电借助网络功能作用的发挥，带给用户的是传统家电所无法给予的极大方便。 在家庭网络中，所有具有网络功能的家用电器和电子产品都可以相互连接或共同连接到一个中央服务器。 网络应用时，用户除获得操作便易外，还能从设备的功能增设、使用价值提升中受益。 网络产品，现在已有的或正在开发的，包括网络电视机、网络电冰箱、网络微波炉、网络硬盘视频记录器等，凡具有网络功能的产品都可称作网络产品。网络产品设计的重中之重首推产品的网络功能，网络功能与特性的强弱从某一侧面也可反映出该网络产品本身的优劣及其使用价值的高与低。网络产品多种多样，自然，网络功能也就千差万别。这里择其一二进行阐述。 1）根据预置程序自动改变设备的工作状态 a.电话铃声响时自动关低电视机伴音音量； b.当室内温度、湿度超出设备设定范围时自动开启空调； 2）用语音控制家庭网络设备的运行状态 3）户外一定距离范围内，遥控网络设备的开启、关闭与运行状态 4）借助网站，提供生活便利 a.采购前食物品种与存量的核查 通过一台计算机或一些其他终端，用户可很方便地进入Inter net网站，并输入冰箱内食物的相关信息。采购前，用户可以借助一台便携式终端设备去打开该网站，核查一下空间要增添点什么、增添多少以及哪些食品的保质期已近需赶快食用等信息。这种应用除提醒用户需补购点什么外，还可避免用户盲目采购太多的食品。 b.烹饪厨艺适时应用 在终端中还可记存一些如何烹调食物的方法，并能自动将需要的具体厨艺转到微波炉，以备不时之需。用户一旦想启用时，只要在食物中适当加些配料，随后置于微波炉内并压下启动钮即可。尽管放心，微波炉会严格按原先存入的厨艺指令进行烹调。这种应用除减轻厨房劳作、提供烹饪方便外，还给用户的生活增添了一份新的乐趣。 按发展情况看，家庭网络有可能主要分为电器设备网络和成像与信息网络两大类，前者服务的对象是电冰箱、微波炉、空调、洗衣机等白色信息家电；后者则由PC个人电脑、AV电子设备等连接而成。在电器设备网络中连接有传感器，采用低通讯速度传递信息。这是由于这类网络的信息交换量不大，低速传输完全能满足需求的缘故。而在成像与信息网络中，由于承担的是音频、视频等信息，数据量大、交换频繁，因此采用了高通讯速度来快速应对瞬时的信息交换之需。业内人士期望这两类网络运行方式能得到进一步推广和健康向前发展。 要使网络很好地运行，要使网络运行方式真正普及，必须要得益于网络应用技术的成熟。在电器设备网络中，除可采用业已成熟的蓝牙和无线电射频技术外，还可应用ECHONET（Energy Conservation & Homecare Network）通讯技术，一种由东芝、日立、松下、夏普和东京电力电气有限公司联合开发的网络技术。该项技术既可被用于有线（电源线）网络，也可被用于无线网络。 ECHONET支持包括蓝牙、LonTalk、Ethernet在内的7种无线或有线通讯协议（见表1）。长期以来，兰凌与东京电力电气有限公司一直热衷于网络有线连接（借助已铺设的电源线）技术的开发和在家庭网络设备连接上的应用，经过无数次试验后，他们表示，将一如既往地继续致力于有线通讯系统及产品的开发。然而从总的情况来看，在低速电器设备网络和高速成像与信息网络两种方式的运行上，采用无线通讯技术的公司，系统与产品还是多于采用有线通讯技术。不过也有业内人士担忧，由于无线通讯协议种类的日益增多，且实质内容又大致相差不大，结果会令使用者无所适从，难以选择。 在图像处理与信息产品网络运行中，通常主要采用以下四种技术，一是采用电缆连接的IEEE1394技术；二是采用无线电射频的蓝牙技术；三是WLAN无线局域网技术；四是红外光通讯技术。其中，IEEE1394是由IEEE（Institute or Electrical and Electronics Engineers）电气与电子工程师学会专为动像与声音的实时传输而设立的一项技术标准。在无线通讯技术中，除超声波技术外，还有红外光技术以及同用无线电射频的蓝牙与WLAN无线局域网技术（标准见图2）。通常，红外光通讯对外界干扰的抑制能力很强，但遗憾的是，由于其指向特征也很强，因此，一旦通讯途中遭遇物体介入,就很容易因阻挡而影响信号的正常传输，正因此缘故，红外光通讯的有效距离范围就相对短小。相比较，采用无线电射频进行通讯传输效果就较好，有效距离范围也可长大些，尽管它也存在某些频段易受干扰的缺陷。 局域网技术无论是在网络设备的有线连接还是无线连接的应用上都能发挥其应有的作用，在局域网与Inter net的发展中，一个早已被人熟知的以太网（Ethernet）起了极大的加速推进作用。尽管它属于有线通讯网络范畴，但由于它在诸多通讯方式中所处的地位显著，因此我们不妨在此简略介绍一下，以便大家更好地对比有线通讯与无线通讯。 以太网由施乐公司开发，结构类似局域网的一种通讯网络，其数据传输速度范围很大，可以从10Mbps到10Gbps，以适应不同设备信息交换的需要。以太网建立采用的是CSMA/CD （Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）技术，并使用了MAC（Media Access Control）系统。由于以太网所用技术具有广泛的实用性，因此其具体特性参数成了IEEE802.3标准的基础。 尽管在相当长一段时间内，有线通讯传输技术与无线通讯传输技术在网络应用中将共存，然而从发展趋势看，后者也许将成为网络应用首选的主流技术。 另外，一种称作HAVIR 的接口技术在家庭网络建立上也起着不可忽略的作用。该技术的应用能让用户借助一个遥控器十分方便地操作参照IEEE1394（也称i：LINK）标准建立起来的网络内的任一AV产品，只要进行一些简单连接即可。HAVi技术的应用能最大限度地提高网络中每一AV产品的作用价值。 随着技术的成熟，网络的发展、需求的增多，各色各样的网络产品不断涌现与更新，下面介绍几种。 1） CSV-E77 索尼公司是一家网络产品开发走在较前头的公司，自上马以来已开发了多种相关产品。 其中，一种称CoCoon的系列网络产品是该公司力作为新消费理念基本样式的重头产品，CSV-E77是该系列中的第一个产品。CSV-E77实际上是一台通道服务器，该机与WEGA-TV相连后可进行自动录像，借助一电子节目向导，还可实现录制节目的自动选择，从而免除了原先同样目的所需要的复杂操作程序。不过选择节目前，用户先得打开专用网页，预置好关键词。有了这台服务器，用户就能随意在室内任何一台电视机上观看记存在该服务器上的节目。 2）便携式耳机 便携式耳机是松下公司开发的网络产品之一，该机除用于聆听来自MD播放机的音乐外，还能接收手机信号，并显示打来的内容。另外，按下一功能键，该机即刻就可成为一部手机，十分新颖。 3）XV-Z90S XV-Z90S是夏普公司近期开发完成的一种影剧场用投影机，该机内设按IEEE802.11a标准设计的无线接收功能，有了该功能单元，XV-Z90S就能轻而易举地接收来自DVD播放机上的数字信号，构建放映系统时根本无须在墙上、天花板或地面上铺设电缆线，十分方便。 4）数码摄像机 在网络产品的开发上，三洋公司首先试验成功的是一款数码摄像机，将该机与WLAN无线局域网相连后，用户就可很方便地进入互联网，需要时就可将存储于摄像机上的动像或静像发送到互联网的电子摄像机上。这一功能的开设将拓展摄像机的新用途。 5）宽带机顶盒 先锋公司开发的网络产品中，有一个称作“宽带机顶盒”。该机内置80GB硬盘驱动器，由于可记存量大，因此非常适合记录从互联网上下载下来的信息内容。在美国的一次家庭网络运行试验中，三洋公司通过宽带机顶盒与一家用服务器相连（此时该服务器上已存储了有线电视节目和来自数码摄像机的图像）这样一个系统，使用户可在任何一间房间的电视机上观看存储于服务器内的电视节目或摄录图像。目前，先锋公司正抓紧这一系统的开发与建立，并已在约100个家庭进行了试验。 6）白色信息家电、服务器与无线台系统 东芝公司是开发推出商品化网络产品最早的一家。早在2000年4月，该公司就开发推出了采用蓝牙技术与Inter net相连的微波炉、电冰箱、洗衣机。借助该公司在Inter net网站上的服务提供，这些网络信息家电可以获知储藏食品清单、烹饪食谱、最适合的洗涤过程等信息以及将故障检查结论告知相应维修厂等。2002年5月，东芝公司发行了称作“TransCube”的家庭网络用服务器： 该机可以让用户在其内置硬盘驱动器上永存电视节目，需要观赏时，回放的节目就会在电视机或计算机的显示屏上显示出来，只要按下对应的功能键即可。2002年11月，东芝公司按计划又推出了称作“无线台”的网络设备系统。该系统由可发送视音频信号的无线台和接收信号的无线LCD TV组成。在与LCD电视天线相连后，无线台会对电视调谐器接收下来的节目进行MPEG-2格式的数字信号压缩。然后送到监视器予以显示。这样的无线网络一旦建立，用户可随心所欲地在室内任何一个地方观看节目。 此外，东芝公司还在积极开发借助专用卫星的移动广播产品以便用户在车、船、飞机内、山上以及传统电视系统无法收到信号的地方正常收看电视节目。 二 无线通讯参照标准 任一项新技术的开创，标准的制定与先行至关重要，无线通讯同样如此。相比其他技术，无线通讯有着太多太过复杂的标准。 前面我们已提及过，进行短距离无线通讯，除超声波技术标准外，还有无线电射频和红外光技术标准，而无线电射频标准中，分成WLAN无线局域网与蓝牙技术两大类，建立WLAN标准的组织又将IEEE802细分成九种标准，其中有六种采用的是2.4GHz频段。在三种采用5GHz频段的标准中，A型HisWANa（High Speed Wireless Access Network Type A）和无线1394标准是欧洲地区诸多国家实施无线通讯首选的参照标准，而对于5GHz频段另一IEEE802.11a WLAN标准，欧洲国家的态度似乎显得有点冷淡。 PBCC（Packet Binary Convolutional Code）是一用于规定纠错方式的技术标准，美国Texas仪器公司使用PBCC又衍生制定出一项非官方、传输速度达22Mbps的IEEE802.11B标准，尽管是一非正式标准，但因相关技术具有一定的竞争力，因此，在经IEEE802.11g工作组讨论研究之后被认可为一项有效的技术标准。 蓝牙技术是采用无线电射频进行通讯的一项最新技术，其标准是由蓝牙集团（Bluetooth Special Interest Group）于1999年7月制定的。标准中规定，有效通讯半径一般为10米，使用2.4GHz频段，其频率特性与WLAN九大标准之一的IEEE802.11b同。蓝牙技术标准主要用于笔记本电脑及摄像机等移动产品。 为进一步完善WLAN标准，IEEE委员会还对IEEE802.11进行了功能拓展，而不仅仅是传输速度特性的改变。具体细分成IEEE802.11c、IEEE802.11d、IEEE802.11e、IEEE802.11f、IEEE802.11h和IEEE802.11i等六个新标准。 目前，采用红外光通讯方式的AV产品可参照的标准有IrDA、IEEE802.11和Original System三种。 为推进IEEE802.11b和IEEE802.11a的拓展应用，Wi-Fi联盟，即以前的WECA（Wireless Ethernet Compatibility Alliance）已建立了Wi-Fi（Wireless Fidelity）无线传真度鉴定系统。Wi-Fi是一标识，只有经过Wi-Fi系统鉴定确认后的产品方可采用。而具有交互特性的Wi-Fi 5标识则被用于已被联盟鉴定认可符合IEEE802.11a标准技术规范，使用5GHz频段的产品。 在无线电射频通讯方式中，对于具体频段的选用是一件很慎重的事，大多数情况下，任何一个国家的通讯服务运营商要开办相关业务都得经过自己国家有关部门的批准方可进行。唯有ISM（Industrial Scientific and Medical）频段是一无须签约、世界各国共同确认资源共享的频段。日本无线电法律条文规定了ISM具体频宽为2.4~2.497GHz。在射频通讯方式中所制定的十个标准中有七个采用了2.4GHz。这一频段除用于微波炉、医疗器械、WLAN产品、蓝牙产品以及其他消费类电子产品外，还可用于业余无线电通讯和移动卫星通讯。ISM频带段主要在低功率（每一1MHZ波段输出功率为10mw或更低）数据通讯系统上获得广泛使用。由于该频段被许多电子产品所选用，因此所产生的电子噪声声量可想而知。严格意义上讲，这就意味着2.4GHz实际上并不适合用于WLAN局域网，也正是这个原因，许多国家选用5GHz作为WLAN局域网电子产品作用频段。然而，与2.4GHz相比，5GHZ频段似乎更易受障碍物的干扰，换句话说，通讯距离将因障碍物阻挡的干扰而缩短。不过，不管怎么说，在WLAN局域网的建立上，5GHz将在相当长的时间内与2.4GHz共存。 数据传输速度是标准中十分重要的一项指标。数据传输速度的快与慢是针对不同设备显示不同格式图像而制定的。对于经MPEG-2压缩的标准清晰度电视图像的实时显示，设备的数据传输速度至少要达至2~6Mbps；对于经MPEG-4压缩的图像的显示。需达到64Kbps~3Mbps；对于经MPEG-1压缩的图像的显示，要达到1.15Mbps；对于经MPEG-2压缩的HDTV高清晰度电视图像的显示，设备的数据传输速度需达到25Mbps；而对于DV格式图像的显示，要求设备的数据传输速度竟高达32Mbps。实践证明，加速数据传输速度时清晰还原原始一流图像是十分必要的。由于工业界已注意到了数据传输速度的重要性。因此在制定有关标准时已加进了可变数据传输速度的相关条款，以适应多种格式图像的显示需要。IEEE802.11a和IEEE802.11g就是其中有些功能特性的两项主要标准。 目前，单单无线传输标准就建立了许多种，虽给用户提供选择的余地，但因系统与产品标准选择的不同，而使彼此无法进行正常的通讯联络。在原理上，基于上述无线传输标准的通讯产品之所以彼此不能进行通讯联络，主要是各自选用了不同的标准，其物理层结构也不同的缘故。具体来说就是，产品设计时，各自采用的无线电频率、调制系统和物理层头部格式等技术参数的不尽相同。例如，根据IEEE802.11a标准设计的产品就不能与符合IEEE802.11b标准的产品实施交互通讯。这一状况阻碍了通讯的推广与正常发展。为解决这一问题，芯片开发商正在全力开发能兼容IEEE802.11a和IEEE802.11b而种标准的双格式芯片，一旦开发成功，用户只需变换一下模式，就能在两个各自参照不同标准设计的电子产品间进行通讯联络。另外，如果产品设计参照的是同一标准，那么它们间的通讯就不会出现什么问题，不管产品是否出自同一厂家生产。据悉，分别参照IEEE802.11b、IEEE802.11g、PBCC标准设计的产品，相互间也能畅通无阻地进行联络，这是因为这三个标准都支持IEEE802.11b的调制方式的缘故。 三 无线发送与传输系统 在网络系统运行中，信号的无线发送与传输十分关键，因此这一功能系统的研发受到诸多公司的高度重视，并投入了相当大的精力，相应产品也开始逐步推倒出。 HD GiGa Link是松下公司开发成功的无线传输系统，该系统可无线发送与传输HDTV高清晰度电视信号，它具有一个很受人欢迎的功能，即用户可在一间房间通过遥控器从该系统的硬盘驱动器上搜索所需观看的视频节目，而在另一间房间欣赏所选节目。HD GiGa Link系统设计时参照的是IEEE802.11a标准。 是夏普公司开发成功的无线传输系统，它是该公司前期开发的Aquos系列LCD TV所首选的配合系统。Smart Link系统设计时参照的也是IEEE802.11a标准。夏普的这一系统和Aquos系列LCD TV的开发目的旨在使“家庭移动观看”方式的实现成为可能，因为Aquos系列LCD TV是“轻而易带”的。 光无线高分辨率视频带传输系统（见右上图）是JVC公司开发成功的一先进的家庭网络用无线传输系统，由于该系统特征明显，功能新颖、特性优异，故下面对其作一番重量剖析。 1）高速的数据传输 前面我们曾讲到过，在无线传输系统中，数据传输速度的设定对于图像的不失真传输，特别是对高清图像的逼真还原是极其重要的。通常情况下，原始图像质量越高，那么，要求系统与设备必须具备越高的数据传输速度，否则就无法确保图像的高保真重现。正是这个原因，JVC公司这套系统中所采用的数据传输速度竟高达1.25Gbps，这一速度是传统无线激光二极管和接收器件——APD（Avalanche Photodiode）高灵敏 度光二极管作用的发挥；另一方面靠的是白光束发射的相帮。如果操作正确，运行正常，那么光束会被精确地聚焦在高速接收器上。然而，要确保发射—接收这一过程无误，还得通过系统中另一“自动光轴调节器”来实现对不到位聚焦的自动调整。自动光轴调节器的加设免除了用户在发射器安装或清洗后重新安置需对光轴重新调整的麻烦，既省时又省力，并给系统的持久正常运转提供了保障。 2）不变的高清图质 除高速传输这一特征外，不变的高清图质也是JVC光传输系统所持有的一大特色。基于无线电波的传统无线传输系统，通常使用MPEG格式对信号进行压缩，然而殊不知，家庭影剧院系统还得容纳模拟信号及采用其他压缩格式进行压缩的数字信号，换句话说，输入系统的信号源各种各样都有。如此状况，只适应一种压缩格式的传统系统是很难避免重复压缩与解压缩所引起的运行出错和图质降低等问题。JVC的这一系统就不会产生这些问题。它之所以能始终如一地对视频带图像进行高质量传输，其关键的关键是整个发送与传输过程中，传送于调谐器与显示器间的是像素数据，而不是被压缩信号。该系统能不衰变地发送各种不同的输入信号，包括发送至调谐器的高分辨率信号。XGA图像格式（1024×768×60Hz）是高分辨率PDP与LCD显示器所首选的主要图像格式，要完美再现这一格式图像并不是轻而易举的事，而JVC的这一光传输系统正是有了适合这类信号数据未经压缩的高质图像使用的1.25Gbps高传输速度，才使得图质可与有线系统相媲美的高分辨率图像的再现变得并不怎么困难，而且图像在传输中始终不会中断。 3）安全的护眼装置 目前，JVC开发的这套系统，其55mm宽、45mm高、20mm深的接收器是置于显示器上的（据该公司介绍，将来有可能做得更小，被置于显示器内），发射器也是裸露在外单独置放的。由于直视激光伤眼的原因，设计者必须要考虑发射—接收这过程中眼安全的防范问题，否则，系统再好也无法推广，夭折也是迟早的事。在这样的情况下，JVC在它的系统中一并加设了先进的护眼装置（结构见右图）。这一装置的设计参照了IEC6082-1一级标准，它能在确保眼安全的基础上畅通地进行光传输，用户可完全放心，大胆地使用这些器件及在传输过程中自由走动。这套系统的传输范围为10米，它完全能满足大居室内构建无线家庭影剧院的需要。 新开发的这一护眼装置，其基本工作原理的关键是将伤眼的激光转换成对人无害的普通白光。如图4所示，它是经聚焦的激光束到达散射面后形成的，并在护眼透镜与反射面的双双作用下被分离成一束高效的平行光束。如果护眼装置不工作（见图5a），那么，激光束射到眼睛，并聚焦在视网膜上时，人们就会有一种灼热感，此时眼睛自然也就受到了损伤；一旦打开护眼装置（见图5b），眼睛的安全系数就会获得大大提高，从而为整个系统的安全运行奠定了基础。图5a、b的彩照见照片6a、b。 4）宽泛的使用领域 用途的广泛是任何一个系统、设备得以长存久旺的重要因素之一，特性虽优异，但功能单一，使用范围狭窄的产品，相对来讲也许并不怎么受欢迎，市场红火也不会太久远。JVC的这一系统预计会有一定的生命力。与传统无线传输系统相比，它的用途许多，除AV信号传输外，它还可被用于PC与投影机间高档级信号的传输；由于传输带宽非常宽，它还可被用于数据信号的传输；它还可在WLAN局域网范围内，被用于趋于流行的热点领域——包括具有快速下载大容量信息在内的移动信号传输服务。JVC公司正在加紧对该系统其他用途的继续开发与进一步控掘。 四 无线通讯前景展望 无线通讯技术和无线通讯系统与产品并不是现在才有的，问题是开发还未到红火这一步，离流行与真正普及还相差甚远，还有很长的路要走，但我们相信会有这么一天，它的发展形势证明了它会有美好的未来。有关人士提出的MHP（Multimedia HomePlatform）多媒体家庭平台概念更使我们对未来充满了信心。在这新概念中，用户可充分领略交正数字广播带来的诸多新奇，不管是卫星广播、地面广播还是有线电视广播，只要添置一台单独的机顶盒就能达到目的。将来的家庭网络可借助Inter net，让用户在居室中实现包括电子商务、银行服务内容在内的各式各样的多种功能，毫无疑问，其系统设备间的连接主要还是无线的。这一设想实际上从2001年8月起就已开始起步。现今，拥有200多个主要制造厂商的DVB（Digital Video Broadcast）广播机构有意推进MHP作为全球最具魅力的通讯标准。 “无线你的无限”是Intel公司的追求目标，也是世界绝大多数同行奋斗的方向，他们的成功必将使我们大家各自从“无线我的无限”中获得更多、更大、更奇妙的乐趣。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/15/2004)