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1、基于PLD的高速数据采集系统 . 摘要 本文介绍了一种基于PLD的高速数据采集系统，主要阐述了系统的软件设计。 本系统使用FPGA作为数据采集芯片，主要对红外遥控码进行采集测量。系统以EDA技术为设计核心，采用DMA方式存取数据，实现系统高速的要求。 1. 前言 在多媒体教学的今天，多媒体课室的遥控教学设备在不断增加，如果能在多媒体课室的控制台上统一遥控这些设备，这将给教学带来极大的方便。 遥控是通过红外管发送红外遥控码对其设备进行控制的。不同设备的遥控发送的红外遥控码都是不同的。同样地，若控制台要控制这些遥控设备，就必须发送与其遥控发送的完全一样的红外遥控码。 控制台要实现对所有遥控设备的集
2、中控制，首先就应当获取这些设备的红外遥控码。本文所介绍的就是一种能准确采集红外遥控码的系统。红外遥控码主要有脉冲和载波两种形式，但无论是哪一种形式，都是只有0和1的二进制数字信号，只要采集到信号高低电平的脉宽，就能还原出原信号。 下面是一个典型红外遥控码的波形：一般红外遥控码的一些参数： 载波频率：34K40KHz，主要集中于38KHz。 载波脉冲占空比（高电平脉宽与一个周期宽度之比）通常为1:4或1:3。取1:4的40K载波计算，一个载波周期为25us，一个高电平脉宽6.25us。 整个红外遥控码时间长度一般小于150ms，编码长度（也就是解调后的红外遥控码位数）通常小于34位。 2. 方案
3、论证与比较 采集红外遥控码的脉宽可以由脉宽计数器实现，其基本原理是：在一个红外遥控码宽里对标准时钟的周期脉冲进行累加计数，其计数值乘以标准时钟周期就是这个红外遥控码的脉宽。例如，取10MHz频率的标准时钟，其周期为0.1us。下图中一个红外遥控码（高电平）的脉宽内包含20个标准时钟周期。 因此，此脉宽的计数值为20，而脉宽实际时间值=200.1us=2 us 。当一个红外码脉宽里包含非整数个时钟周期时，该计数值就会产生误差，其误差的大小与计数器标准时钟的选取有关。标准时钟频率越高，产生的误差就越小。一般仪器对红外遥控码的误差要求低于1。若取20MHz作为标准时钟，精度为0.05us，现今所知一
4、个最窄的红外载波为6.25us，其计数值为125，而计数器误差为1，所以最大的误差为 1/125 = 0.79。取20MHz作为标准时钟符合要求。由上面红外遥控信号的参数可知， 3个八位的计数器足以表示信号中任一个脉宽值。以下是设计红外遥控码采集系统的方案讨论：2.1 基于单片机的采集系统 系统框图如图2-1。基于单片机是指对红外遥控码的采集和测量由单片机完成。由于单片机工作速度比较慢，只能对经过解调后的红外遥控码进行采集测量，其测量精度也不高。另外，单片机不能得知载波信息，必须通过其它途径获知载波信息，误差较高。因此采集到的红外遥控码可能对某些误差要求较低的设备进行遥控。这说明了此方案具有一
5、定的局限性。2.2 基于PLD的采集系统 由于PLD具有很高的工作速度，因此考虑使用PLD采集和测量红外遥控码。系统由PLD的内部编程计数器对红外遥控码的载波脉宽进行计数，并将每一个计数值交给单片机，由单片机将计数值存进RAM，最后由单片机完成与PC机的数据通信。PC机对数据处理后，得到红外遥控码和载波的信息，从而还原出已调制的整个红外遥控码。其系统框图如图2-2。 但此方案的系统可能会在PLD与单片机的接口出现“瓶颈”效应。现今所知最小的一个红外遥控码的载波脉宽为6.25us，如果要采集一个如此小的脉宽，单片机就要在6.25us的时间内传送此脉宽的计数值。计数值由3个字节表示，而单片机传送3
6、个字节的数据最少需要的6条指令周期，相当于12个机器周期。如果选用89C51单片机外接最高可支持的24MHz的晶振经过12分频，则一个机器周期为0.5us，所以整个指令周期最少需要6us。这样实际操作起来就可能出现单片机还没传送完上一个脉宽的计数值，就必须中断传送下一个脉宽的计数值，从而可能导致数据的流失。这就是单片机速度跟不上而可能出现的“瓶颈”效应。2.3 采用DMA方式的采集系统 采用DMA方式是指PLD直接将采集到的红外遥控码的脉宽值写进外部RAM，采集完后再从RAM读出数据送给单片机，由单片机完成和PC机通信。系统采集红外遥控码分两次进行，一次采集红外遥控码本身，另一次采集红外遥控码
7、的载波信息。其框图如图2-3。由于PLD和RAM都是高速器件，所以不会在接口上产生 “瓶颈”。系统实现起来虽然比上一个方案复杂，但确保了数据的可靠性。 由此可知，此方案是相对最好的高速数据采集系统方案，符合方案设计中所突出的“高速”的要求。3. 系统规划 系统设计的核心是PLD内部编程实现数据采集的功能。3.1 PLD内部逻辑功能规划 采用DMA方式完成对红外遥控码的采集，PLD内部必须设计三大功能器件：3.1.1脉宽计数器 脉宽计数器的作用是测量红外遥控码高低电平的脉宽时间值，并提供控制端选择计数值的其中一个字节作为输出写进RAM。考虑到采集速度的要求，设计两组相同的计数器，每组计数器由3个
8、八位的计数器组成。其中一组固定测量红外遥控信号高电平脉宽（以下本文称之为高电平计数器），另一组固定测量低电平脉宽（以下本文称之低电平计数器）。当高电平计数器测量高电平脉宽时，低电平计数器输出上一个低电平的计数值，然后清零；而当低电平计数器测量低电平时，高电平计数器输出上一个高电平的计数值，然后清零。 计数器内还包括两组锁存器和一个选择器。锁存器的功能是将计数结果锁存，保证输出稳定正确的结果。选择器的功能是由读/写控制器控制选择高/低电平计数值三个字节的其中一个作为输出。3.1.2 读/写外部RAM控制器 读/写外部RAM控制器（以下简称读/写控制器）的作用是控制将红外遥控码的脉宽值写进外部RA
9、M或者从外部RAM中读出数据传送给单片机。3.1.3 RAM地址计数器 RAM地址计数器（以下简称地址计数器）的作用是产生读写RAM的单元地址信号。由于使用64K的RAM，所以设计一个16位的计数器。计数器的计数时钟信号由读/写控制器产生。根据以上设计规划，PLD内部逻辑功能原理图如下：3.2 单片机部分 单片机主要负责把测量数据从FPGA送到PC机，同时具有初始化FPGA计数器和通、断脉宽计数器计数时钟的控制作用。4. 系统设计和实现4.1PLD内部工作原理 PLD内部采集红外遥控码的工作过程如下:由单片机开启标准时钟信号，当接收到红外遥控信号的首个下降沿时，第一个高电平脉宽由高电平计数器测
10、出脉宽值，经锁存器和选择器把该值输出。由读/写控制器先选择该值的高字节写进RAM的首个单元，然后将RAM的写控制WR端置回高电平，并且向地址计数器发出地址加1信号，使地址计数器的地址线指向下一个内存单元。然后读/写控制器再选择次高字节，并将WR端置低将此值写进RAM下一个单元。当写完高电平三个字节值后就等待写下一个低电平的三个字节。如此不断将高低电平值写进RAM，直到地址计数器溢出（即RAM单元写满）或脉宽计数器溢出（即红外遥控码已完），读/写控制器接收到溢出信号转至读RAM状态，同时对发地址计数器清零信号。读/写控制器通知单片机开始接收数据，然后等待单片机发出接收的响应信号。当接收到此信号后
11、读出RAM首个字节数据，并且向地址计数器发出地址加1信号，使地址计数器的地址线指向下一个内存单元，同时将RAM的OE端恢复为高电平。然后再等待单片机再次发出接收的响应信号。当读完最后一个字节时，地址计数器向读/写控制器发出结束信号，后者再通知单片机结束读数，然后读/写控制器转入空闲状态。从而结束对红外遥控码的采集。4.2PLD内部逻辑功能的实现 PLD数据采集部分使用ALTERA公司的FLEXEPF10K10LC84-4芯片，主要考虑到其10K10系列芯片速度快，内部逻辑单元多（576个逻辑单元）方便实现大规模的逻辑编程，而且有利于以后软机升级。对PLD芯片编程的软件工具使用ALTERA公司开
12、发的MAX+PLUS，主要考虑到与芯片的兼容性和友好的操作界面。编程语言使用MAX+PLUS所支持的VHDL，主要考虑其描述能力强，覆盖面广，可读性好。下面是PLD内部编程的顶层GDF文件4.2.1脉宽计数器 （COUNTER） 脉宽计数器由高低电平计数器和六选一选择器组成,即顶层的counter器件。高低电平计数器均由三个八位的计数器和锁存器组成。计数时钟使用20MHz，红外遥控码作为计数器的使能端EN的输入信号，从而使得高电平计数器只对高电平脉宽计数，低电平计数器在红外遥控码接入使能端前多接一个非门，实现低电平计数器只对低电平脉宽计数。由于PC机接收数据格式需要将最高位置1，所以锁存器最高
13、位恒定输出1。下面是计数器COUNTER的顶层GDF文件：选择器控制端组成的六种状态是：SLT&B&A100、101、110、000、001、010。主要器件的VHDL编程见 附录 。4.2.2 读/写外部RAM控制器 (WRITE_READ_CONTROL) 控制器主要用状态机编写而编译生成器件，该器件有两大状态：写RAM和读RAM状态。状态之间的转换由标准时钟激发。下面是控制器的状态转移图：写RAM状态：分为写高电平和写低电平两大部分，共包括15个分状态。当控制器接收到单片机START=1信号，就对控制器所有信号初始化，并进入READY状态。当红外信号PULSE=1时，进入PREWRT_H
14、状态，等待红外信号变为低电平。当PULSE=0时，进入WRT_H3状态，将首个高电平数据高字节写进RAM首个单元。再进入FIN_H3状态，此状态将WR端置回高电平，并产生地址加一信号。写完低字节后，进入PREWRT_L状态，等待红外信号变为高电平。以后写低电平的每个状态与写高电平相同。整个写RAM状态中所有写状态和PREWRT_L、PREWRT_H状态都对计数器和RAM地址溢出的或信号OVERFLOW作判断，如果为1立即跳到写RAM状态。 读RAM状态：共包括5个状态。先进入READ_STA状态，向地址计数器的溢出位送清零信号，并初始化所有读RAM所需信号。然后进入READ_STA_N状态，给
15、单片机发送开始接收数据信号。再进入READ状态，此时对之前向地址计数器发送的清零信号清零，等待单片机响应SCM_CALL=1就读出数据给单片机，否则等待。读出后进入READ_N状态，产生地址加一信号，同时把OE端恢复高电平，如果未发接收响应信号，则一直处于READ_N状态，否则进入READ状态。READ状态判断地址计数器是否有溢出信号，有就说明读完所有数据，并进入无动作的IDLE状态。读/写控制器的VHDL编程见 附录 。4.2.3 RAM地址计数器 (ADDR_COUNTER) 地址累加信号由读/写RAM控制器给出。地址计数器内设计一个END_ADDR信号，记录数据写入最后一个单元的地址，初
16、始化时预置为FFFF，如果收到读/写控制器的CNT_OVER信号，说明低电平计数器溢出，此时记下现场地址作为END_ADDR，并将计数器清零，重新开始计数。重新计数相当于读状态地址累加，当累加至END_ADDR地址时，计数器清零。由于读完数据读/写控制器停止发送地址累加信号，地址计数器也就没有时钟信号，因此停止工作。地址计数器的VHDL编程见 附录 。 5. 系统仿真数据 上图是脉宽计数器（COUNTER）在MAX+PLUS软件平台上的软件仿真图，图中pulse是红外遥控码输入；slt是高低电平选择端，pulse=1,slt=0 输出低电平的计数结果；pulse=0,slt=1输出高电平计数结
17、果。clear是从单片机输出的初始化信号；clock是20MHz（50ns）的标准计数时钟信号；b、a选择输出其中一个字节, a=0,b=0 选择低字节数据；a=0,b=1选择次高字节数据；a=1,b=0选择高字节数据。qq7.0是脉宽计数器的输出结果值，以十六进制表示，最高位非计数值，固定为“1”；c是脉宽计数器的溢出信号。 6. 结束语 设计时间为六周，最初设计选用的是方案二，初衷是考虑到方案二容易实现，可以与单片机部分配合消除可能出现的“瓶颈”现象。在最后一周，由于CPLD芯片MAX EPM7128SLC84-10资源少不适合软件升级以及系统板有错的原因，经讨论后决定将方案改为基于FPG
18、A芯片的DMA方案，以解决硬件资源问题和“瓶颈”效应。设计方案二所做工作： 设计方案二使用了将近六周时间，前两周主要完成了对整个系统的总规划，确定了PLD内部所需功能器件，单片机与PLD的协定，单片机与PC机通信的格式，并使用Protel 99开始制板。 后四周主要是使用MAX+PLUS进行PLD内部功能设计和软件仿真，并用FLEX EPF10K10LC84-4芯片的实验板成功实现了PLD内部功能的硬件仿真。最后是使用系统板对MAX EPM7128SLC84-10芯片烧写程序.设计方案三所做工作： 在原有方案二所设计的计数器基础上，完成了DMA方式的软件设计。系统板正在制造，在MAX+PLUS
19、上通过了PLD内部的软件仿真。 遇到的困难：设计方案三过程中，主要是整个系统的协调问题，通过逻辑判断和软件仿真不断地发现系统内各模块的协调问题，由此不断增加所需要的协调信号或新状态。设计此系统时最困难的是理清各个时序所需进行的动作，还有时序间的关系和触发条件，有时一个状态漏做一个动作就可能会引起整个系统的问题。 设计方案二过程中，主要是限于VHDL语言的格式而经常修改了模块功能的实现方式，此些经验为设计方案三提供了方便。如VHDL不支持在同一个进程里使用两个信号边缘作为判断等固有格式。因为MAX7000系列芯片宏单元少而不能适配原设计，又对原模块进行了精简工作。最后不能正常对7128S芯片进行
20、烧写。 无线通信技术热点及发展趋势 摘要由于无线通信网络存在的带宽需求和移动网络带宽不足的矛盾，用户地域分布和对应用需求不平衡的矛盾以及不同技术优势和不足共存的矛盾，因此，决定了发展无线通信网络需要综合运用各种技术手段，从全局和长远的眼光出发，采取一体化的思路规划和建设网络。发挥不同技术的个性，综合布局，解决不同区域、不同用户群对带宽及业务的不同需求，达成无线通信网络的整体优势和综合能力。对此，我国政府管理部门也应该积极为运营商配备充足的频谱资源，为其综合规划提供有力的支撑和保障。（正文）一、全球趋势：公众移动保持增长 宽带无线热点不断当今，全球无线通信产业的两个突出特点体现在：一是公众移动通
21、信保持增长态势，一些国家和地区增势强劲，但存在发展不均衡的现象；二是宽带无线通信技术热点不断，研究和应用十分活跃。资料显示，在全球电信市场普遍低调的背景下，移动通信依然保持了较好的增长态势。统计显示，2003年全球移动用户数增长率在17以上，总计达到13.54亿户。在市场值方面，全球移动业务市场在2003年已达到4680亿欧元，比上年增长了11.3以上。尽管全球移动市场在增长，但这种增长也呈现出很大的不均衡性。从用户数来看，在北美、欧洲等发达国家和地区，由于移动用户普及率已经很高，因此新增用户数日益减少；而在亚洲、非洲等地区，特别是像中国这样的发展中国家，移动用户数增长迅猛。从用户创造的价值来
22、看，欧美发达国家的ARPU值远远超过了新兴的发展中国家。从数据新业务市场的增长来看，韩国、日本呈现爆发态势，已成为全球移动通信发展的新热点。目前，我国的移动通信市场呈现持续快速增长的局面，截至4月底，移动用户总数达到2.96亿，用户普及率达到20.9。考虑闲置的充值卡和一人双机的情况，我国移动通信由于用户普及率相对还比较低，仍有相当巨大和持久的增长空间。但我国的移动通信领域已进入了全面竞争的时代，GSM、CDMA乃至小灵通等网络激烈争夺用户，这已导致了资费下降，用户ARPU值下降的情况。目前我国的GPRS、CDMA 1X等2.5G数据业务发展态势不错，并已逐步培育了用户群。而3G还处在技术试验
23、阶段，政府依然保持谨慎态度。除传统的公众移动通信外，全球的宽带无线接入领域近期研究和应用十分活跃，热点不断出现，给无线通信业界带来了清新的空气。这包括宽带固定无线接入技术、WLAN技术、WiMAX技术、UWB技术等等，呈现百花齐放的局面。这些技术的出现和发展，给整个无线通信产业注入了勃勃生机。二、热点解析：五大技术引领风骚 应用模式各展所长前文对全球无线通信领域的发展情况作了概要性介绍，以下将重点就当前无线通信领域的焦点问题和热点技术展开较深入的介绍和分析。主要包括3G、3.5GHz MMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大热点。1.举世瞩目的3G今天，第三代移动通信3G格外引人瞩目，成为
24、无线通信产业的最大热点。首先，从技术角度来看，3G主流技术已经基本成熟。cdma2000由于技术本身的平滑演进特性，进入3G的障碍不大。WCDMA以前受版本不断更新的影响，阻碍了商用进程，但目前主体标准已经定型，具备了规模商用的基础。TDSCDMA技术要相对滞后一些。总的说来，当前的3G技术已经能够支持规模化的商用网络部署。其次，目前欧美等运营商已经进入了3G网络部署阶段。3G网络的商用部署正在全球一步步地铺展开来。截至2004年3月底，就WCDMA而言，全球已经发放了120份牌照，签署了91份商业部署合同，目前已有二十多家网络投入商用，预计到2004年年底总数将超过40家。目前两家韩国运营商
25、STK和KTF在使用cdma2000 1x EVDO，日本KDDI也开始了EVDO网络的商用，而Verizon也即将参与该制式下3G网络的部署。应该说，2004年已经进入了全球3G的商用部署年。第三，部分运营商的3G用户数量开始呈现快速增长的局面。最早推出3G商用业务的NTT DoCoMo近期宣布，在距离突破200万用户仅仅两个月的时间内，他们的3G用户总数就增长至300万大关。5月中下旬，和记黄埔表示，在过去两个月中，3G用户数出现了快速增加，目前在全球范围内已经达到了173万。截至2004年1月1日，全球使用cdma2000（包括CDMA 1X）系列和WCDMA标准制式的3G用户数已经达到
26、了7300万。从全球来看，3G商用在部分地区已取得了初步成功。第四，我国3G处在黎明的前夕。我国对3G一直采取积极稳健的态度，目前，我国正在进行第二阶段的网络技术试验，或称外场测试。自今年3月起，开始启动WCDMA、cdma2000和TDSCDMA的测试工作，由6大运营商分别在北京、上海、广州三地进行。测试的重点包括：3G网络覆盖、容量等性能试验；不同3G技术之间、3G和2G技术之间的干扰、共存；各种3G业务及业务兼容性试验；3G终端和系统之间互操作试验；3G和2G之间的互操作试验。预计此阶段试验将在今年10月份完成，试验将对我国对3G的决策工作起到重要的参考作用。由于此次试验由运营商参与，且
27、属于网络试验。因此，预计若此次试验结果令人满意的话，我国的3G牌照发放工作有可能顺势展开。趋势分析 3G一波三折，曾经有一段时间，人们对3G的前途失去了信心，并在今天留下了心理阴影。对3G问题，我国应如何把握呢？笔者认为，目前，3G已处在商用的爆发阶段，由于3G技术和产品的成熟，3G的商用已不容置疑地摆在了我们面前。欧美等国运营商加紧部署3G网络以及日韩等国3G用户的快速增长，表明3G已经成为全球移动通信领域新的成长点，我国需要当机立断，尽快开展3G牌照的发放工作和商用部署工作。这样才不至于坐失机遇，在本来领先的移动网络建设中落后。同时，3G也为国内的电信制造商提供了绝佳的机遇，这也是我国移动
28、通信产业的一次发展良机。应该说，目前3G还存在一些问题，主要表现在市场还处在启蒙阶段，杀手级的业务还没有呈现，终端还不够多。在我国，政府将考虑对市场竞争度的把握，涉及3G网络发放几张牌照的问题，同时，还将考虑设备国产化问题。这些问题已经属于次要矛盾，目前最重要的是要选择恰当时机尽快推动3G网络平台的建设，这才是解决以上矛盾的关键环节和引导环节。这主要是因为我国3G网络建设不同于西方发达国家，我国移动话音用户市场还有很大的成长空间，这就能够避免出现因为发展初期新应用新业务不足无法支撑网络生存的状况。同时，我国有迫切需要进入移动市场的“新”运营商，中国电信和中国网通如果被允许经营移动通信业务，其网
29、络建设必然会选择3G，这从中远期的网络成本上要远远低于2G技术。此外，尽快发放3G牌照，对解决现有的小灵通（PHS）的矛盾，也有重要的战略意义。目前，日本都已经弃PHS而转攻3G，其目的十分明显，即要纠正自己早期大上带有强烈本土化特征的PHS导致失去移动领域国际领先地位的失误，重新用全球性的先进技术武装自己的移动通信产业，实现在该领域的战略性崛起。如果我国反其道而行之，将是不明智的，这关键还是政府的决策引导问题，而不能抱怨运营商。总之，3G不是一蹴而就的，如果迟迟不进行网络的建设，其他的矛盾将继续积聚，难以得到根本性的解决。2.3.5GHz宽带固定无线接入的推广应用3.5GHz宽带固定无线接入
30、技术MMDS，是工作于3.5GHz无线频段上的中宽带无线接入技术。今年4月份，第三批3.5GHz宽带固定无线接入频率评选（招标）工作在我国进行，使MMDS技术在我国的应用进一步扩大，这也使3.5GHz固定无线接入技术成为今年业界的热点之一。在此次评选（招标）工作中，中国电信、中国网通、中国移动、中国联通、中国铁通五大运营商分别获得河北、山西、内蒙古等27个省（区）的3.5GHz频段230MHz频率使用权，并将获准经营相应电信业务。加上此前的两次3.5GHz频率使用权分配，我国3.5GHz频段已在绝大部分地区分配完毕。这表明，我国的3.5GHz宽带固定无线接入进入了规模商用。前一段时间，无线电管
31、理局副局长刘岩率领由无线电管理局、电信管理局、电信研究院共同组成的调研组，对第二批3.5GHz中标企业的工作情况进行了调研。通过调研发现，在第二批中标的9家企业中有7家建设开通了网络，这7家企业在一半以上的中标城市建设了自己的网络。目前运营商倾向于提供的业务包括：语音接入业务（本地和IP电话），数据专线业务，Internet接入业务等。调研中还发现，如果将3.5GHz网络作为单一网络来经营，盈利困难比较大，特别是对于大型企业。调研中，运营企业对进一步获得3.5GHz频率资源表现出了很大热情。趋势分析 宽带固定无线接入技术因为其高带宽、建设速度快、接入方式灵活等特点，受到了业界的关注。但这项技术
32、也有其局限性，比如高频段26GHz的LMDS技术受天气影响较大，而3.5GHz MMDS技术在我国又受到了带宽不足等因素的限制。因此，对于宽带固定无线接入技术，我们应该回归理性的认识。它具有自身的优势，但也有其固有的缺陷，因此在应用中要实事求是。就目前重点推广的3.5GHz技术来看，运营商的经营经验表明，若单独把MMDS技术作为一个独立网络来运作，由于其技术、用户规模和频率带宽的限制，较难实现盈利。因此，我们应该进一步放宽眼光，把它推广至更大的应用领域。比如可以考虑像现在某些运营商所采用的，将之作为移动基站的回路。对于3.5GHz MMDS技术，我们一方面要积极推动其综合业务的应用，比如数据增
33、值业务的开发和经营。同时也要从全局的角度考虑，使之成为移动通信网络的有效补充手段。这样才能充分发挥3.5GHz频段的效率。未来，随着3G技术的商用，3.5GHz将有望成为移动网络重要的接入补充手段，并对3G网络的搭建起到支撑作用。3.沸沸扬扬的WLAN标准之争无线局域网技术WLAN（WiFi），其技术标准为802.11，可实现十几兆至几十兆的无线接入。我国目前发展的主要是802.11b标准的WLAN网络，支持11Mbps的无线接入。作为近年来的一项新技术，WLAN在欧美等国快速发展，在我国近两年也得到了几大运营商的追捧。而自去年开始的WAPI标准之争，吸引了全球的关注目光。2003年5月12日
34、，由中国宽带无线IP标准工作组负责起草的无线局域网两项国家标准（即WAPI标准），由国家信息产业部报送国家标准化管理委员会正式颁布。2003年12月1日，国家认证认可监督管理委员会发布2003年第113号公告，宣布对无线局域网产品实施强制性产品认证，要求所有产品都要加载我国拥有自主知识产权的安全保密协议WAPI，从2004年6月1日起，不符合WAPI标准的无线局域网产品不得出厂、进口、销售或者在其他经营活动中使用。但2004年4月22日，国务院副总理吴仪表示中国已经同意美方提出的要求，不在2004年6月1日最后期限到来之时强制实施WAPI标准。2004年4月29日，国家质检总局、认监委、国标委
35、联合发布了2004年第44号公告。公告强调：WAPI标准实施时间只是推迟，并没有取消，也没有取消标准的强制性属性。笔者认为，之所以出现WAPI标准之争，除了国家出于自身信息安全的考虑外，我国无线通信设备厂商希望成长壮大，占领新兴技术市场的渴望也是重要因素。但该标准的无限期推迟，也暴露出一些问题。那就是，我国的无线技术的核心能力，与国际水平相比还有一定差距，还难以撼动国际主流的技术集团。同时，我国通信技术标准的制订策略，还存在封闭性的问题，这也是其受到国际社会普遍攻击的重要原因。当然，WAPI标准的推迟执行，也是出于更大的国家利益的考虑。趋势分析 WAPI标准之争，表明WLAN技术在全球的重要战
36、略地位。其战略意义不只在于网络的部署、用户的发展、业务的经营范畴，更在于其对IT通信产品领域的巨大拉动力量，特别是对计算机芯片的突出贡献。因此，我国应该积极推进WLAN核心技术的研究工作，这不仅涉及通信产业，而且涉及IT领域的巨大利益。抛开WAPI标准之争，我们如何把握WLAN技术的发展趋势呢？应该说，WLAN在我国目前的工作，陷入了低潮阶段。这主要是受制于WLAN技术自身的限制，比如其漫游性、安全性、如何计费等等，还没有得到妥善的解决。另外，高端商业用户的不足，使网络建设的投资收益比较低，因此也影响了运营商的积极性。未来，随着技术的进一步成熟，WLAN技术将在特定的区域和范围，特别是热点区域
37、和高速信息接入领域，发挥对移动通信网络的重要补充作用。3G网络商用后，WLAN将成为弥补3G固定区域高速覆盖的不足。总体来看，WLAN具有很强的生命力，但其在运营领域的发展速度估计会低于过去的预期。4.宽带无线技术新宠WiMAX有资料显示，“WiMAX”已经成为近期互联网上搜索量最大的通信关键词，该项技术以其远覆盖和高带宽特性，成为无线业界的新宠。WiMAX全称为World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作系统，其技术标准为IEEE 802.16。WiMAX也组织了自己的联盟。目前这个联盟已经发展了数十家会员，该联盟由Intel牵
38、头，我国中兴通讯也名列其中。WiMAX的目标是促进IEEE 802.16的应用。WiMAX相对于WiFi的优势主要体现在WiFi解决的是无线局域网的接入问题，而WiMAX解决的是无线城域网的问题。WiFi只能把互联网的连接信号传送到300英尺远的地方，WiMAX则能把信号传送31英里之远。WiFi网络连接速度为每秒54兆，而WiMAX为每秒70兆。有专家认为，WiMAX的覆盖范围和传输速度将对3G构成威胁。在成本等各个方面的优势使得业内人士将WiMAX技术看作是一项打破产业格局的技术。近期，英国电信（BT）、法国电信、Qwest通信公司、Reliance电信和XO通信加入了WiMAX论坛，目前
39、WiMAX论坛已经拥有98个成员，运营商占25。今年初，Intel也宣布，下半年开始将会在其生产的芯片中部分采用WiMAX标准。趋势分析 对于今天异常火热的WiMAX技术，我们该如何看待？它会成为3G技术的终结者吗？笔者认为，这种观点不尽正确。首先，从技术自身角度来看，WiMAX还不具备公众移动通信网络的广域漫游、安全特性、终端便携等移动特性。其次，WiMAX标准还不成熟，因此预计商用还需要至少两年以上的时间，规模普及还要五年左右的时间。其三，WiMAX的特点是高速的数据传输能力，但其还没有对实时话音业务的高效支持能力，这将限制其作为公众移动通信的应用。其四，WiMAX的产业规模以及技术和设备
40、成熟性还远远难以和3G相抗衡，其推广期也将滞后于已经开始启动的3G技术。其五，WiMAX技术有可能受到传统移动通信运营商或制造商的抵制，从而限制其发展。对于WiMAX技术，笔者认为它具有巨大的潜力，但尚处在襁褓阶段，目前还难以对当前的全球无线通信格局产生重大的影响。由于3G的实施，WiMAX将可能成为未来3G网络的补充手段，在高速信息接入领域发挥其特性。但受其自身移动性和话音支持能力的限制，WiMAX不大可能杀死3G。5.超宽带无线接入技术UWB无线技术领域的活跃除表现在新技术不断涌现外，还表现在其传输能力的不断拓展。近两年，一项超高速的无线接入技术受到了大家的关注，那就是UWB。UWB是一种
41、时域通信技术，它采用超短周期脉冲进行调制，把信号直接按照0或1发送出去，而不使用载波，这与此前的无线通信截然不同。脉冲调制产生的信号为超宽带信号，谱密度极低，信号的中心频率在650MHz5GHz之间，平均功率为亚毫瓦量级，抗干扰和多径的能力强，具有多个可利用信道。与CDMA系统相比，时域通信系统结构简单，成本相对较低。UWB技术具有高速率、低成本、低功耗的显著特性。UWB最引人注目的特点是具有很高的数据传输速率。Xtreme Spectrum公司预测，他们即将开发出的产品具有在10米内传输约100Mbps的能力，Intel则把目标定在了500Mbps。趋势分析 对于UWB技术，我们应该这样看待
42、，它以其独特的速率锋芒以及特殊的应用范围，也将在无线通信领域占据一席之地。由于其高速、窄覆盖的特点，它很适合组建家庭的高速信息网络。它对蓝牙技术具有一定的冲击，但对当前的移动技术、WLAN等技术的威胁不大，甚至可以成为其良好的能力补充。三、走势把握：接入多元网络一体 综合布局代表方向以上，就当前无线通信领域的热点和焦点问题进行了叙述和讨论。那么，我们该如何把握中期未来无线领域的发展趋势呢？首先，无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围，不同的适用区域，不同的技术特点，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可实现互补效应。3G可解决广域无缝覆盖
43、和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。因此，在政策上我们应该综合推进各种无线接入的发展，推进组网的一体化进程，通过建网的接入手段多元化，实现对不同用户群体的需求覆盖，达到市场细分和业务的多元化，解决移动通信发展不均衡的状况。其次，我国政府应该给企业配置更多的无线频率资源，推进不同技术相关频谱的规划和应用工作。这样才有利于不同的企业根据不同的发展策略和市场需求，综合地规划自己的无线通信网络，实现资源的有效配置和利用。当然，政府也需要加强对有限频率资源的管理，对于企业闲置不用的频率占用，考虑适当的手段予以收回。其三，从公众移动通信网络发展
44、来看，3G已经成为全球包括中国移动网络演进的主要进程。从欧美发达国家的经验来看，由于其移动话音用户的普及率高，通过发展用户实现增长的模式已成为历史。因此，他们期望通过3G搭建更大的业务平台，从而实现利润的新来源。由于3G技术的成熟，目前3G商用网络部署已经在全球范围内启动。就我国而言，也要借鉴欧美的经验，在用户数量增长放缓之前，就应提前培育新兴移动市场。目前，政府应该开始积极考虑3G牌照发放和商用问题，把握住这个移动业界的巨大历史机遇。其四，从宽带无线接入技术来看，全球该领域发展十分火热。该领域的发展呈现出向高带宽快速跃进、覆盖范围逐步扩张的趋势。未来，该领域还可能出现更强大的新技术，从另一个
45、角度对整个无线通信产业起到推进作用。但从近期来看，我们对宽带无线接入技术发展应该有一个理性的态度和科学的把握。目前的宽带无线接入技术主要集中在固定环境下的高速接入，其移动性和话音支持能力无法和公众移动通信网络抗衡。在发展中，我们应该从全局的观点来把握，使之成为与移动网络互补的重要技术手段，这样既可以充分发挥其技术个性，又防止出现不必要的资源竞争和浪费。其五，未来的无线通信网络应该是怎样的呢？专家认为，未来的无线通信网络将是一个综合的一体化的解决方案。各种无线技术都将在这个一体化的网络中发挥自己的作用，找到自己的天地。从大范围公众移动通信来看，3G或超3G技术将是主导，从而形成对全球的广泛无缝覆
46、盖；而WLAN、WiMAX、UWB等宽带接入技术，将因其自己不同的技术特点，在不同覆盖范围或应用区域内，与公众移动通信网络形成有效互补。其六，更远的未来，按当前专家们的预想，通信信息网络将向下一代网络NGN融合。在未来NGN概念中，固定网络将形成一个高带宽、IP化、具有强QoS保证的信息通信网络平台。在这一平台上，各种接入手段将成为网络的触手，向各个应用领域延伸。而3G、宽带固定无线接入、各种无线局域网或城域网方案，都将成为大NGN平台的延伸部分。从而形成集固定无线手段于一体，各种接入方式综合发挥效用，各种业务形成全网络配置的一体化综合网络。当然，这一进程将是漫长的，也必将遇到很多挫折。四、结束语由于无线通信网络存在的带宽需求和移动网络带宽不足的矛盾，用户地域分布和对应用需求不平衡的矛盾以及不同技术优势和不足共存的矛盾，因此，决定了发展无线通信网络需要综合运用各种技术手段，从全局和长远的眼光出发，采取一体化的思路规划和建设网络。发挥不同技术的个性，综合布局，解决不同区域、不同用户群对带宽及业务的不同需求，达成无线通信网络的整体优势和综合能力。对此，我国政府管理部门也应该积极为运营商配备充足的频谱资源，为其综合规划提供有力的支撑和保障。总之，无线通信中期未来的发展趋势表现为：各种无线技术互补发展，各尽所长，向接入多元化、
