透过2011看全球无线应用趋势

责任编辑:fmeng

2011-12-30 11:19:52

摘自:电子系统设计

新颖的应用正推动着技术前进。举个例子,数据转换器正以更快的时钟频率跟上今天的处理需求。移动网络中不断增多的语音、数据、互联网使用也带动了对高维调制格式以及支持此类格式的线

新颖的应用正推动着技术前进。举个例子,数据转换器正以更快的时钟频率跟上今天的处理需求。移动网络中不断增多的语音、数据、互联网使用也带动了对高维调制格式以及支持此类格式的线性增强功放的需求。在防务市场,雷达等应用越来越依赖数字处理,而系统集成商也由真空管技术转向二极管以获得更高功率。新的应用和机遇正在兴起。所有这些变化都是有限带宽下信息/数据传输量增长趋势、绿色能源与通信基础设施、相应能源采集增长等趋势的结果。

总有一个合用的应用(There's An App For That)

面对如此丰富的应用环境,厂商也拿出一系列不同尺寸和风格的测试与测量解决方案。大型测试与测量系统依然把持着原有的市场份额——特别是能够处理LTE、LTE-Advanced(LTE-A)等无线标准的系统。带基于模块化PXI标准的系统也在很多应用环境下变得越来越受欢迎。此外,通过USB连接个人电脑并以此作为控制界面的测试与测量系统选择也越来越多。现在日益普及的iPhone也带来了第三种选择。

举个例子,Saelig公司不久前发布了基于iPhone的WiFi频谱分析仪和功率计。这款名为WiPry-Combo的设备是用于iPad、iPod Touch和iPhone的动态功率计和频谱分析配件。WiPry-Combo能够在频谱分析模式下提供识别干扰、打开2.4GHz ISM(工业、科学、医用)波段以及识别未经授权的WiFi接入点的实际解决方案。WiPry-Combo工作于2.400至2.495GHz,测量信号范围从-40到+20dBm,功放分辨率2-dB、带宽分辨率1MHz。波段扫描时间为200ms。

在动态功率计模式下,WiPry-Combo是一款100MHz-2.7GHz的射频功率计配件,可以图形显示射频功率等级。图形界面即刻显示对应时间内的波形振幅。WiPry-Combo在触屏界面下触发、捕捉并记录实际功耗输出水平,时间密度可以在2μs/div到1s/div之间自由调 教。信号波幅的显示跨度为-45dBm至+20dBm,分辨率为2-dB。

拉升带宽(Stretching Bandwidth)

通过iPhone以及其它智能设备进行从访问社交网络到专业应用的一系列使用显著增长了数据消耗。由此产生的带宽拥塞使得各国通信行业都在向政府要求开放更多频谱。随着一些早期模拟电视广播频谱的空出(即“白色空间”),一些宽带无线互联网的新方案应运而生。不幸的是,这些方案面临着包括干扰、与当地数据库整合在内的一系列问题。因此它们还停留在“测试”阶段。

为帮助有序使用空白区域,联邦通信委员会(FCC)的工程与技术办公室(OET)在本月早些时候启动了一项为期45天的Tecordia空白区域数据库公开测试。该数据库按照FCC指定的规则计算了美国国内受保护的轮廓。它还提供了各地区可用TV频段白色空间的频道列表。很多人相信该系统除了用于检测和平衡外,也能提供一条标准化的途径,这正是成功利用白色空间的关键。Weightless标准或许能帮助这一联合努力开花结果。

与此同时频谱交易也在持续进行——尽管远不及九十年代那么火热。例如本月早些时候,由康卡斯特、时代华纳有线、Bright House网络合资建立的Spectrum有限公司就与Verizon Wireless达成协议,后者将以36亿美元的架构购入其122项先进无线服务频谱授权(覆盖2.59亿PoP)。

运营商也在通过femtocell、picocell等小基站改善高负荷与网络不佳地区的服务。根据Heavy Reading Components Insider的报道,femtocell目前主要趋向于两类:3G家庭femtocell与企业femtocell,通过2G、3G、4G网络覆盖公共空间与农村地区。这些解决方案非常适合购物中心等高密度地区,运营商需要在这些地区提升自己的表现。对于更广的实现方法,femotcell需要与光纤、DSL、WiFi等现有基础设施与扩充服务相整合。

除了满足消费市场的数据需求以外,这些增加的带宽也能支持大量利用无线技术的工业应用。其中最主要的有智能电网和医疗应用。举个例子,医疗应用覆盖范围从无线医院到远程监控无所不包,已经逐渐成为常态。不少医院早就开始通过RFID追踪医疗仪器和医院库存。此外远程监控等应用让医保变得更为简单,对病人来说也更为舒适。

Verizon Wireless在美国开发了一整套数字医疗保健解决方案,包括长期护理管理、医师生产力工具、虚拟保健等,将推动云端平台并会通过Entra Health等医疗设备与病患相联。该解决方案将会集成生物识别设备,将个人化的保健方案发至病患的移动设备。Verizon Wireless的虚拟保健解决方案将促进4G LTE技术在智能手机、平板以及视频领域的普及(图2)。最终的工具将让医保变得虚拟化,病患无需为大多数例行检查前往医生办公室。

联网家庭与智能电网

智能电网整合智能电表、无线技术、传感器和软件,能够准确追踪电网并在电力紧张时减少用电。此外消费者可以获得用电情况的详细信息,做出更好的能源使用决定。根据In-Stat的研究,电线依然是全球智能电表的主要传输途径。但越来越多的无线解决方案已经通过手机网络、白色空间以及各种专有措施使用未授权的频谱,并以网状配置运作。

美国也紧随趋势。例如通信运营商正从通信主干网的潜在来源转变为设备与服务厂商的合作伙伴(甚至直接成为设备与服务供应商)。AT&T就捆 绑提供SmartSynch智能电网套件与自己的无线数据业务。

具体地说,AT&T提供了电表/路由到电力公司办公室之间的双向智能电网数据通信。此外SmartSynch SmartMeter可以监控电力使用,并将每天的用电、停电信息发送给电力公司。SmartSynch GridRouter则作为智能电网数据的枢纽,允许电力公司通过任意网络连接任意设备。最后,AT&T还提供软件帮助电力公司使用一台简单的工具自动监控数以百万计的电表。

当然,越来越多运营商或技术无关的解决办法也被炮制出来。比如高通就将多节点技术用于智能电网通信。该技术使得电网设备可以连接很多商用无线网络而不用担心它采用哪种移动通信技术。连接多运营商网络有效帮助电力公司扩大覆盖范围、增强可靠性、延长智能电网通信系统的使用周期。此外,无需更换设备和上门服务就能使用多家运营商的网络使得电力公司在移动数据业务和服务方面更为灵活。

这样的灵活度对于面向多个市场的厂商而言也很有意义。尽管英国的智能电表市场已经稳定下来,但美国以及很多其它国家还没有。不过In-Stat强调,随着激励方案的结束,美国智能电表的部署预计在今年达到顶峰后会开始缩减。不过智能电表的部署在全球范围仍将继续增长——很大程度上得益于中国,预计到2016年会部署2.8亿智能电表。

新的能源来源

随智能电表推出的很多解决方案都在寻求为无线传感器供电的方法。不过很多方案和应用已经超越了无线传感器(见《能源采集现状》一文)。举个例子,通过电子远程改变表面外观的“电子皮肤”正获得大量投资。这方面的例子有智能窗户和电子墙纸。为降低电费,这些解决方案需要依靠能源采集与无线技术。

有很多厂商和机构都在向无线传输电力大量投资。在充电方面,无线电力联盟(Wireless Power Consortium)正以自己的Qi标准推动着发展。Qi使得设备都能直接放在任意支持Qi充电的表面进行充电,而不用连接线缆。该标准确保任意支持Qi的设备和充电器之间保持无线充电互通,而不用担心品牌或生产商的不同。

本月早些时候,遍及日本60多个地区的Okudake-Juden(放下-充电)活动的第一阶段将Qi无线充电纳入进来。该活动计划到本月底将支持Qi充电的地点扩展为126个。NTT Docomo在包括机场、沙龙、电影院和咖啡馆的60个地点安装了Qi无线充电站。

无线充电解决方案的实施动力也包括电动汽车,这也是智能电网“远景”的一个主要考量。高通上个月宣布在伦敦进行第一次无线电动汽车充电(WEVC)测试。这次商用前测试将于2012年年初启动,支持最多50款电动汽车。该测试将采用高通的无线感应电力传输技术,能够相隔很远进行高效电力传输。车主只需要正常停放车辆,系统就会自动连接充电——让停车和充电变得简便。这些目标也反应了其它驾车应用在2011年及未来的动力。所有这些应用都力图通过更好的服务提升生活质量,并更有效地利用现有资源、减少浪费。

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