無線技術(shù)是一種獨(dú)一無二的技術(shù)。盡管無線技術(shù)的歷史超過一百年，但是它的發(fā)展從未停止。而且所有過去，現(xiàn)在和未來的改進(jìn)都源于一個(gè)最根本的的進(jìn)程：更好的工程設(shè)計(jì)可以更有效利用空間和時(shí)間。

各種新的無線技術(shù)層出不窮：802.11ac承諾單個(gè)接入點(diǎn)的傳輸速度為1G/秒;LTE-A也力求為帶有本地設(shè)備-設(shè)備直接通信的完全移動(dòng)寬帶開拓一條道路;智能頻譜的再利用減輕了帶寬壓力。而且，兆兆位系統(tǒng)結(jié)合了原有理念的創(chuàng)新式再利用，可以帶來更好的服務(wù)。

無線技術(shù)的歷史

首個(gè)被應(yīng)用到實(shí)踐中的無線信號(hào)是摩斯密碼，它極易受到覆蓋范圍內(nèi)其他信號(hào)的干擾。

調(diào)諧(Tuning)技術(shù)可以讓多種信號(hào)共享頻譜;更好的天線意味著相同頻率可被重復(fù)利用，而且不會(huì)產(chǎn)生干擾;振幅和頻率的調(diào)整意味著每個(gè)信號(hào)攜帶的信息量更大。

無線技術(shù)的最大突破是晶體管的勝利。從50年代開始，摩爾定律就一直賦予工程師用最小的代價(jià)做最多工作的能力。無線技術(shù)更是如此。所有現(xiàn)代技術(shù)，如802.11ac，LTE和60GHz都是把多種跨頻率和空間路徑的頻道結(jié)合起來;同一時(shí)間處理多個(gè)頻道是目前平行吉比特晶體管芯片架構(gòu)的理想任務(wù)。

這同樣適用于SDR(Software-Defined Radio)，SDR依賴快速處理器以數(shù)學(xué)方式重復(fù)原本由專門電路完成的信號(hào)處理。這意味著單個(gè)SDR只需改變編程就能管理多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，這就不由得引起人們猜測一個(gè)芯片或?qū)⒖梢蕴幚砣悷o線技術(shù)——PAN，LAN和WAN。不過，從經(jīng)濟(jì)角度來說有些不合算。

未來的LAN

下一代無線LAN技術(shù)802.11ac將在2014年獲批。它是建立的理念在其之前的802.11n之上，802.11n將MIMO引入市場。通過在相同頻道上運(yùn)行多個(gè)轉(zhuǎn)換器和接收器，MIMO利用每個(gè)轉(zhuǎn)換器/接收器之間的細(xì)微時(shí)差創(chuàng)建平行頻道。

60GHz 801.11ad 的傳輸量很大，但是其范圍還是有限，而且不能穿透墻體或窗戶;它很可能出現(xiàn)在支持2.4GHz和5GHz標(biāo)準(zhǔn)的三頻段設(shè)備中。

802.11n標(biāo)準(zhǔn)指定了四個(gè)平行的空間信道，信道設(shè)置的最大值為40MHz;802.11ac將數(shù)值增加到了最小80MHz和可選160MHz。它還使用更有效方式把數(shù)據(jù)編寫到傳輸通道：不過，與理論最大值已經(jīng)非常接近——香農(nóng)極限(Shannon Limit)——未來的改進(jìn)或許源自更寬的信道。

60GHz是繼802.11b 2.4GHz和802.11a/n/ac 5GHz之后可用于wifi技術(shù)的第三個(gè)主流波段。盡管準(zhǔn)確的頻率分配因國家不同而不同，但是所推薦的標(biāo)準(zhǔn)擁有四個(gè)信道，每個(gè)都有2.16GHz的帶寬。在MIMO上，空間信道由波束成形或AAS創(chuàng)建——Adaptive Antenna Steering。60GHz的天線非常小，大概兩毫米長。所以可以很容易地創(chuàng)建密集陣列，并對(duì)其進(jìn)行配置，使之可以創(chuàng)建出動(dòng)態(tài)的緊湊的波束，以便追蹤移動(dòng)的設(shè)備。60GHz wifi技術(shù)以802.11ad聞名，由無線吉比特聯(lián)盟推廣，旨在提供7Gbps的傳輸速度，不過其傳輸范圍只有10米，而且不能穿透墻體和窗戶。標(biāo)準(zhǔn)將回到802.11ac或更慢的速度。

60GHz 802.11ad的使用案例

目前，實(shí)驗(yàn)得到的最快頻率是240GHz，在此波段，F(xiàn)raunhofer 研究所和其他德國研究者通過Millilink項(xiàng)目已經(jīng)在一公里的距離里達(dá)到了40Gbps的速度。他們有望使用多頻道技術(shù)將其擴(kuò)展到Tb范圍，這樣一來，該技術(shù)就可以取代光纖連接，而且可以提供長距離傳輸。不過，和光纖不同，在大雨天，它所受影響比較大。

未來的WAN

人們?cè)谥鸩介_發(fā)LTE技術(shù)，因?yàn)榇思夹g(shù)可使用近20個(gè)不同頻段提供100Mbps的速度。盡管很多運(yùn)營商都在做4G業(yè)務(wù)，但是它并不成熟：LTE-A像一把傘涵蓋了各種想提供第四代移動(dòng)寬帶的意向。

類似的想法包括802.11ac中用過的平行概念，具備八道MIMO，可上下調(diào)節(jié)波段，自動(dòng)配置，帶寬管理以及高級(jí)編碼。一個(gè)單獨(dú)的全頻譜基站就可以提供10Gbps的傳輸速度，而且還被分成不同部分;LTE-A吸收了已失敗第一代WiMAX端到端標(biāo)準(zhǔn)的所有精髓。

首個(gè)LTE-A網(wǎng)絡(luò)正在部署中，但它不是全頻譜的。

小型蜂窩

如果用戶消耗大量帶寬，那么具備較少高容量桅桿的蜂窩無線不能隨用戶的高密度進(jìn)行擴(kuò)展。

小型蜂窩(轉(zhuǎn)發(fā)器負(fù)責(zé)5-250位用戶的蜂窩)有望解決此問題。最小的變體是家庭基站(Femtocell)，目前這種蜂窩是用到家庭中。而微微蜂窩(Picocell) 則用于辦公室，迷你蜂窩應(yīng)用于校園?；爻踢B接(Backhaul)——蜂窩到電話系統(tǒng)的連接——背負(fù)著建筑物原有的互聯(lián)網(wǎng)連接。

部署足量小型蜂窩的主要問題是向政治商業(yè)案例提供和技術(shù)案例一樣的額外帶寬?？赏ㄟ^頻段占用傳感，中央數(shù)據(jù)庫協(xié)調(diào)和SON架構(gòu)中蜂窩間的直接協(xié)調(diào)來實(shí)現(xiàn)頻率分配，且不與其他蜂窩產(chǎn)生干擾。不過，與注冊(cè)手機(jī)白名單相反，一旦小型蜂窩向公眾開放，誰為回程帶寬付費(fèi)則成了一個(gè)問題。

LTE-D

LTE-D介于PAN和WAN之間。它使用兼容LTE的協(xié)議和頻率，但卻是用于設(shè)備到設(shè)備的通信。每個(gè)設(shè)備都會(huì)建立一個(gè)持續(xù)更新的可通話設(shè)備映射，而且可以通過本地LTE基站建立通話，所以不再需要電話或用戶端的不明地址。

購物廣場的LTE-D模擬圖：標(biāo)成藍(lán)色的用戶與測試對(duì)象和附近的小商店可進(jìn)行直接的設(shè)備到設(shè)備的通訊，小商店可以向目標(biāo)客戶發(fā)送廣告信息。

White Space

White Space是無線WAN最近的一項(xiàng)創(chuàng)新，盡管它也表現(xiàn)出向更傳統(tǒng)系統(tǒng)的趨同演化。

疊加(Overlaying)所有現(xiàn)有頻率，White Space可使用智能網(wǎng)絡(luò)來感知，分析，配置和使用可分配到其他暫不使用服務(wù)的頻道。這樣可帶來高效，長距離傳輸?shù)膸挕Ｗ钣锌赡軕?yīng)用到的領(lǐng)域是農(nóng)村寬帶和低速高密度物聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)樵谶@種網(wǎng)絡(luò)中個(gè)，距離和傳感器平均每秒向中央控制器發(fā)回?cái)?shù)以百計(jì)比特，而且也接收同樣慢的命令。

White Space在發(fā)展中國家的應(yīng)用很有前景，因?yàn)榘l(fā)展中國家已分配頻段的占用情況要少得多，而且其現(xiàn)有架構(gòu)中的農(nóng)村人口也非常可觀。谷歌SkyNet就是一個(gè)非常引人注目的概念，它主張使用有線抗干擾罩和White Space系統(tǒng)大片區(qū)域提供人們負(fù)擔(dān)得起的無線網(wǎng)絡(luò)。飛行廣播轉(zhuǎn)換器可以追溯到上世紀(jì)20年代;而它現(xiàn)在的技術(shù)創(chuàng)新是在長期無人的輕航平臺(tái)上結(jié)合低能耗，高帶寬和長時(shí)照明。

從更長遠(yuǎn)來看

從自動(dòng)駕駛汽車到前線無人機(jī)，自動(dòng)化的交通工具將更需要無線架構(gòu)，而且所需的可靠性和連接保障也更多。研究著眼于以新的方式重新利用現(xiàn)有架構(gòu)：例如，一個(gè)移動(dòng)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)可用作雷達(dá)系統(tǒng)的組件;使用短而快數(shù)據(jù)包的密集型端到端網(wǎng)絡(luò)可提供二級(jí)連接矩陣，這樣的矩陣抗干擾能力強(qiáng)。它能把全球的帶寬提升到新高度，使無人駕駛客機(jī)成為可能。

無線技術(shù)改變世界的腳步并未停止。