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新興無線傳輸技術成功要素探討
 

【作者: Dennis Bland】   2007年09月10日 星期一

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無線傳輸技術在過去五年中呈現了爆炸性的成長。無線資料傳輸藉由短距離無線技術(例如紅外線和藍牙)進行短暫的試驗後,終於在1999年隨著IEEE 802.11無線資料網路標準的訂定而建立穩固的地位。IEEE 802.11成功的關鍵因素包括低成本、與既有IEEE 802.3乙太網路之間的輕易整合、以及不同廠商產品之間的互通性等。


不幸的是,無線資料通訊的普及,導致過多輔助性和重疊標準的形成。這些科技有些很容易建置,有些則不然。此外,行動電話業者所提供的資料傳輸服務(例如GPRS和1X),和寬頻業者提供的無線VoIP電話服務,導致無線語音和無線資料通訊之間的界線模糊化。以下為目前現有或不久後將推出的無線傳輸技術:


  • * 行動電話結合語音/資料服務(GPRS、1X、2G、2.5G、UMTS、3G、4G);


  • * 固網/行動無線LAN和VoIP(IEEE 802.11);


  • * 固網/行動無線MAN(IEEE 802.16);


  • * Mobile BWA行動寬頻無線存取(IEEE 802.20);


  • * 固網/行動無線RAN(IEEE 802.22);


  • * 固網/行動無線PAN(IEEE 802.15,包括藍牙和ZigBee);


  • * 無線USB;


  • * 超寬頻(UWB)。



隨著無線資料傳輸市場的演進,它很自然的將會朝更有效率的方向發展,亦即無線資料和語音網路二者的統合。問題在於它是否將會成為行動電話(例如3.5G)的一種高速延伸,或者寬頻標準(例如IEEE 802.16和IEEE 802.11)的一種VoIP延伸,亦或藉由結合這些標準以滿足特定的服務型態。本文將探討新興無線技術的技術優點,以及無線技術成功的要素。這些資訊有助於工程師更深入了解無線技術的未來方向。


討論範圍

本文將專注於探討網路型的無線資料傳輸技術。雖然文中也將提及無線安全性的考量,但是有關加密技術的細節並非本文討論的範圍。本文將不討論下述專屬性的封閉系統應用,這類應用並不能與其他廠商設備互通:


  • * 非網路型的住家無線電話(類比、數位);


  • * 商用雙向無線電(類比、數位)。



本文也不討論單向應用,這類應用的無線訊號通常僅單向傳輸:


  • * RFID tags(Gen 2);


  • * AM/FM radio;


  • * 地面波和衛星電視;


  • * GPS(L1、L2c、L5 bands)。



本文也不探討未涉及無線資料傳輸的科技,例如純語音的行動電話服務(1G- and 2G-only)。


成功的無線技術的構成要素

一個成功的無線技術是由下述四大要素建構而成:


  • * 不昂貴的技術;


  • * 符合客戶需求的技術;


  • * 可靠的技術;


  • * 政治與市場對該技術支援之影響性。



大多數情形下,這些要素都必須達到有利的條件,才能構成一個成功的無線技術。以下將分別針對這些要素進行詳細討論。


不昂貴的科技

決定無線技術市場接受性的最大關鍵在於相對成本,特別是對於消費性應用而言。當研發出一個新技術時,較高的初期成本往往需要經過一段時間才能讓市場接受,然而如果有足夠的初期客戶相信其科技價值,則有助於廠商的工程投資以降低成本,並刺激更多市場需求。關鍵在於技術本身要夠簡化到能夠提供一個可接受的市場進入價格,同時產生一個合理的未來成本降低時程。理想而言,技術本身應免除權利金。藍牙之所以未能獲得廣大接受性(而IEEE 802.11則能)的理由之一就是成本。硬體和軟體堆疊的複雜性,導致較高的初期成本,而標準本身的專屬性則使其難以在固定的授權費用下,降低任何短期的硬體或軟體成本。


過度複雜化的無線規範,通常將導致過高的軟體開發成本。較高的作業頻率需要配合一個較複雜的硬體設計以及相對降低的生產良率。複雜的無線模組化架構導致終端裝置必須設計更多解碼硬體(耗用更多功率),因此造成更多的成本。此外,如果無線技術為了確保適當的涵蓋範圍,而要求每三公里(而非五公里)即需架設傳輸塔,則其固定建置成本也會增加。所有這些成本都將轉嫁到使用者身上。


開放標準也在科技成本中扮演重要的角色。開放標準藉由對所有人的公開,以鼓勵競爭、互通性和創新。遵循開放標準設計的產品,通常享有最低的整體成本,而客戶也比較傾向於採購以開放標準為基礎的無線產品。IEEE 802.11規範成功的部分原因,就是在開發上採行開放標準方法。


少數的使用者會願意負擔較貴的價格,以成為新科技的率先擁有者。然而,可以預期的是價格侵蝕(price erosion)現象將隨著時間而呈現,讓價格可受到更多客戶的青睞。固定的基礎設施成本可能無法改變,因此成本的降低需要從硬體和軟體方面著手。晶片廠商將把許多功能整合到單一晶片並縮減尺寸,而系統整合者則尋求方法減少軟體以降低記憶體儲存成本。一旦技術完全穩定後,軟體即可以移到ROM以達到進一步的節省。此一成熟趨勢已在乙太網路卡、撥接數據機以及最近的IEEE 802.11b裝置上出現過。然而,如果無線技術過於複雜或不斷地修正,則需要一段時間才能降低成本。


符合客戶需求的科技

客戶在選擇無線技術時,都有其特定的需求。行動電話要能在涵蓋範圍內的任何地方都能通訊,而僅能容許適度的語音品質折損;而一個IEEE 802.11網路則要求在住家或辦公室環境中,提供合理的高速資料傳輸率。


無線網路是一項強大的科技,而每天都有新應用被發明出來。如果無線技術沒有規劃未來的應用支援能力,它將不會那麼普及。另一方面,延展性和安全性通常意謂著較複雜的使用者設定。一個成功的科技應該在這所有屬性之間取得均衡。


延展性

一個可延展的無線技術應該針對未來較高的位元傳輸率、服務品質、範圍延伸、功率管理、安全性和行動性等進行規劃。這非僅可以確保科技的未來適用性,同時也讓服務供應商有機會銷售新的功能服務。


要將使用者增加到一個既有網路也需要考慮一些事項。目前的行動電話基礎設施提供一個龐大的涵蓋區域,並且可以延展大量採用TDMA或CDMA多工技術的客戶,以確保每位使用者都擁有一個通訊頻道。IEEE 802.16標準提供一種類似的架構。然而,這些架構在建置上過於昂貴。


另一方面,IEEE 802.11採用一種類似IEEE 802.3有線乙太網路標準的contention-based拓墣架構。多重IEEE 802.11用戶端裝置(station)將共享一個單一的頻道,而資料碰撞將無可避免。由於這種拓墣沒有複雜的中央控制器,因此非常便宜,但每一基地台不能延展超過10個無線裝置,故只能提供地域性的涵蓋。


安全性

一般而言,大多數客戶都不願意他們的行動電話被拷貝,或在開放環境下無線傳送信用卡號碼。如果這類問題未能快速解決,則安全漏洞所造成的負面效應將對無線技術帶來災難。


無線安全性涉及二個概念:認證與加密。認證程序是用來驗證使用者擁有合法的無線網路連接權,而若採行相互認證,則可以確保使用者連接到一個真實的無線網路,而不是一個未經授權的非法網路。現今的行動電話是透過SIM卡進行認證,但是IEEE 802.11網路並沒有廣泛建置一個定義完善的認證標準。IEEE 802.11i標準指定採用IEEE 802.1X的port-based認證,但是該標準可能無法和既有的IEEE 802.11網路基礎設施相容。


加密是將實際的資料流量打散,以預防他人竊取無線傳輸的資料。簡單的對稱式靜態加密鑰(稱為WEP keys)是定義在原始的IEEE 802.11標準內,用於無線傳輸鏈二端的資料加密和解密。然而,由於這種從不改變的加密鑰在管理上和本質上的安全缺失,因此呈現了廣為人知的安全問題,所以需要一種較動態而能夠重新產生新鑰的re-keying機制,這促成了WPA與IEEE 802.11i的發展。在新的加密機制下,連線金鑰(session keys)採動態方式產生,並且頻繁的變更。必須注意的是,高頻寬訊號的加密/解密需要耗用較多處理資源,特別是在AES加密方面。大多數無線硬體晶片組將針對此一用途,而設計一個加密引擎,不過對於採用強大加密演算法的行動應用而言,功率消耗將是一項令人關切的問題。


諷刺的是,如果安全功能很難啟用,則使用者可能乾脆採非安全模式連接無線網路。試著想像,某位消費者走到陳列一大堆看似相同的基地台(access point)產品櫃,然後很謹慎的挑選了一台號稱擁有最新安全功能的無線基地台。然而,當他回到家接完線後,卻被複雜的安全設定弄混淆,最後放棄嘗試而選擇使用預設的非保護模式。這真的不是客戶的錯,製造商需要設法讓客戶更容易地啟用安全功能。隨著各家公司皆為了無線傳輸的安全性而努力,這些設定程序最後將會讓人淺顯易懂,使終端使用者不再傷腦筋。


簡易使用性

有線方案(例如乙太網路和USB)都超乎想像的簡單,只需要接上電纜和簡單的組態程序即可。有線方案藉由判斷是否存在實體連接來確認使用者,但無線網路就無法做到。早期的IEEE 802.11b無線方案特別讓使用者感到挫折,因為他們當時必須面對一大堆從未看過的新設定,包括SSID、WEP keys、DTIM間距(DTIM Interval)、信標間距(Beacon Interval)、存取控制清單(Access Control Lists)、基本速率(Basic Rates)和支援速率(Supported Rates)等。當然,如果有任何不正確的組態設定就無法連線;相對的,標準乙太網路TCP/IP組態則不需要擔心一般網路連線問題。作者回想2001年在一項IEEE 802.11大會中,當時與會者有超過一半具備IEEE 802.11功能的筆記型電腦,無法連接到IEEE 802.11b基地台。


IEEE 802.11裝置製造商面對蜂擁而至的電話支援,以及客戶退貨,於是很快就建立一個「自動組態」設定選項,簡化客戶的設定程序。一旦科技變得容易使用時,就能獲得廣大支持。


行動電話實現了最高的「簡易使用性」概念;這項概念的終極目標是要將科技隱藏起來,讓客戶不用顧及科技的細節部分。消費者使用行動電話就像使用一般電話一樣簡單便利,因此促成這項科技的廣大接受性。


可靠的技術

很明顯的,無線技術必須是可用的。更明確的說,客戶對於此項技術的認知應符合產品行銷所宣稱的涵蓋範圍和效能。就像萬有引力定律一樣,無線通訊同樣有一些不能忽略的物理事實。以下將探討關於無線通訊行為與限制。


自由空間損失

一個可靠的無線連接必須在發射和接收兩端都擁有強大的訊號強度,而僅允許最低限度的干擾。距離、功率、天線尺寸和工作頻率,都會顯著影響無線效能,一如自由空間損失(free space loss)方程式所示:


Pr = PtGtGr(λ/4λR)2


其中


Pr = 接收端功率


Pt = 發射端功率


Gt = 發射端天線增益


Gr = 接收端天線增益


λ = 輻射訊號波長


R = 發射器與接收器之間的距離


上述方程式顯示,接收端功率隨著發射器與接收器之間距離的線性增加,而呈現指數下降。該方程式也顯示,接收端功率取決於發射端功率以及發射和接收兩端之天線增益(antenna gain)。天線增益越高,經由無線訊號的發射與接收也越能達到更高的效率。


再者,在固定發射功率下,接收端功率將隨著λ(輻射訊號波長)的增加而增加。由於λ和頻率成反比,因此這意謂著接收端功率會隨著頻率的增加而呈現線性下降,這是因為較高的頻率在自由空間會更快速的衰減。如果你在一個固定的「發射-接收」距離條件下將射頻增加一倍,那麼你也將需要增加一倍的發射功率,才能在原有的射頻條件下達到相同效能。


頻寬

Shannon通道容量(channel capacity)方程式描述在特定頻寬條件下的最高理論位元速率:


C=W log2(1 + S/N)


其中


C = 通道容量(bits)


W = 頻寬(hertz)


S = 訊號功率


N = 雜訊功率


S/N = 訊號雜訊比(signal to noise ratio) = 10 log (SNR),例如,1000 for 30 dB SNR


以一個典型的22MHz IEEE 802.11b通道和5dB SNR(維持一個可靠連接的最小值)而言,理論上最高位元速率為66Mbps。而實際上,通道衰減、多重路徑干擾、以及資料碰撞等因素,會將有效的速率降低至這個數值的一半以下。然而很明顯的是,為了達到更高資料速率,不是提高頻寬,就得提高發射功率。


繞射、反射與吸收

無線電波的另一項特性是能夠繞過角落、表面反射以及穿透實心物件。許多因素決定一個無線電波的繞射、反射與吸收性質,例如表面的導電性和物件密度等。然而,如果這些因素維持常數而頻率提高,則無線電波將會減少繞射及反射、並且穿過實心物件時會有較高的吸收率。一旦頻率超過約10GHz,則除了極短距離外,訊號就只能做到視線傳輸(Line of Sight;LOS)。


無線技術所採用的頻率調變類型,將影響整體效能。正交分頻多工(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;OFDM)調變的特性,讓其特別適用於多重路徑環境,例如住家或辦公室。另一方面,直接序列展頻(Direct Sequence Spread Spectrum;DSSS)和跳頻展頻(Frequency Hopping Spread Spectrum;FHSS)調變則比較適用於開放環境和行動應用上。由於這些無線電波特性模型的拋物線方程式過於複雜,因此不再此討論,有興趣者可以從Maxwell的方程式導出這些特性。


取捨

增加射頻頻率似乎會產生許多使用者不希望見到的效應,那麼為何不使用較低頻率?其理由有幾點,茲分述如下:


  • (1)頻譜配置。珍貴的低頻已配置給一些傳統應用,例如廣播、電視、行動電話、衛星和軍事上的用途。


  • (2)實體天線尺寸隨著作業頻率的降低而增加。雖然低頻將能在低發射功率中達到較大的範圍,但是需要更大的天線才能有效的傳輸和接收訊號。如果電視和汽車收音機天線可以設計小一點,那麼它應該現在就要那麼做了。


  • (3)較高頻擁有較多可用頻寬。例如,一個典型的900MHz頻道可以提供多達1MHz頻寬,而這在理想狀況下若採用OFDM調變將可以達到5Mbps資料傳輸率。一個5.3GHz頻道擁有10MHz頻寬,採用OFDM調變可以達到50Mbps資料傳輸率。為了達到理想的無線傳輸境界-串流視訊,將需要GHz等級的頻率。必須記得的是,通道頻寬也和功率消耗成比例,較高的頻寬通道需要耗費較多功率。



這對客戶而言代表何種意義?它意謂著大多數寬頻無線服務將需要位於LOS或NLOS(Near Line of Sight)頻段,以支援成長中的高頻寬應用的需求。不幸的是,這表示典型行動裝置將因為無線應用所採用的高頻和大頻寬,而需要耗費較高的功率。也因此客戶將無法享受如同第一代類比行動電話般的漫遊涵蓋範圍,而且電池壽命也將成為客戶關切的問題。這對於無線技術設計師而言,是一項持續的挑戰。


政治與行銷對科技支援之影響性

政治與行銷的影響性是任何科技必須面對的一項變數。大多數人都知道1980年代的VHS和Betamax錄影帶格式之間的戰爭,其結果告訴我們當強大的行銷力量介入時,最好的技術方案不見得都會是贏家。重要的是,要知道誰在支持某一特定無線技術,以及其支持的理由為何。


當電子電機工程師學會(IEEE)於1999年建立802.11a標準時,它被視為是一項優於IEEE802.11b的標準。它提供更大頻寬(54Mbps vs. 11Mbps)和更多非重疊的通道(8 vs. 3),而室內涵蓋範圍則大致上相同。有趣的是,使用者被說服升級至IEEE 802.11g(這項標準相對於IEEE 802.11b而言並不算是一個多強的擴充)以達到較高的IEEE 802.11a位元速率。IEEE 802.11g之所以贏了,是因為它擁有較多製造商支持,而不是它的功能較為強大。


如果某些國家要求採行特定版本的無線標準,以便讓他們自己的科技產業受益,那麼要開發一個全球性的方案(除了不同國家之間的頻譜配置之外)將特別困難。最近的例子像是IEEE 802.11a對抗歐洲的Hyper LAN,以及中國希望建立他們專屬的無線網路標準等。歐洲行動電話標準和北美標準之間的不相容也是一個經典例子。雖然他們或許可以藉由此種策略獲得短期的區域性利益,但長期而言,製造商的「主場」優勢並不利於使用者,因為他們無法獲得一個全球標準所代表的經濟規模。如果存在一個全球性的標準,則可以免除將多重科技複製到一支單一的行動電話和多重相同的基礎設施,那麼行動電話一定會更便宜。


現有科技與問題

傳統上而言,資訊網路(例如有線電話網路)和初期的行動電話標準(1G、2G)都是以語音為主。若要確保自然的語音通話必須要能維持低於100微秒(millisecond)的延遲,故這種電路交換式系統強調的是低延遲。即使像是傳真機和撥接數據機此類的資料服務需求成長時,這些科技也只是單純的被增加到電路交換式網路。


過去十年來,隨著網路的興起所帶動的資料服務需求已遠超乎語音服務。當一個網路被設計用於支援大量應用時,才算得上有效率,因此服務供應商競相採納以資料為中心的分封交換式網路(packet-switched),取代以語音為中心的電路交換式網路。


不幸的是,分封交換式網路在提供低延遲語音通訊方面的功能並不理想。因此,現有的GSM、CDMA和TDMA行動電話標準仍利用電路交換式通道以支援語音通話,而網路的連結則採用分封交換式的GPRS和1X延伸以提供資料通訊。


其他類型的無線分封交換網路,例如IEEE 802.11,則因為承襲了IP-based分封交換網路的延遲問題,因此難以為語音通話提供可靠的服務品質(QoS)。這個問題目前正透過多種專屬性的方案解決,因為服務供應商和電信業者都嘗試藉由一個分封交換網路為使用者提供串流媒體和VoIP網路電話功能。這些市場的成長都將受到侷限,直到QoS達到標準化的一天。


IEEE 802.16標準提供一個類似分時多工存取(TDMA)的網路拓墣,為每一個作業中連線(active connection)提供部分頻寬確保,試圖藉此解決QoS問題,然而這並無法排除其餘分封Internet(IEEE 802.16網路所連接的部分)的QoS問題。這些網路在提供串流媒體和VoIP功能時將繼續面對挑戰,直到能夠將一個完整的端對端QoS標準建置到整個網路,或是網路容量出現戲劇性的提升以協助舒緩延遲問題。


新的3G行動電話網路拓墣承諾較高的資料傳輸率:307Kbps(CDMA2000)和384Kbps(UMTS)。然而,這些速率仍然無法和單純的資料網路(提供megabits等級的頻寬)例如IEEE 802.11與802.16相提並論。人們現在仍然需要部署個別的語音和資料網路,除非傳統語音網路和純正資料網路之間的差距縮小。


值得注意的是,使用者願意容忍較低的語音品質,以換取其他效益(例如行動性)。目前的GSM、CDMA和TDMA標準利用一種較高的壓縮率,以達到最大的頻寬使用,因而造成語音品質的折損,但並不會降低影響到通話。畢竟,行動電話的通話品質很難達到使用傳統地面線路電話的品質。


無線標準

現行的IEEE 802.11a/b/g標準(Wi-Fi)正快速朝低成本邁進,如同V.92撥接數據機和10/100乙太網路卡的情形。不過,目前仍有一些重要的功能強化發展(參見附錄詞彙列舉的IEEE 802.11工作小組)。可以被預期的是,當使用者對於擁擠的2.4GHz空間感到挫折時,將會對IEEE 802.11a(5.3/5.8GHz)重新產生興趣。


一些新的寬頻無線資料標準(IEEE 802.16、802.20和802.22)已被發展出來,目的是為了解決固定和行動寬頻應用需求。然而,從目前行動電話市場在寬頻資料存取方面的發展看來,我們無法得知這些標準是否真的能佔有一席之地。


目前的2G和2.5G行動電話網路(GSM、TDMA、CDMA、GPRS、1X)試圖在語音和資料通訊需求中尋找平衡,但是使用者需要等到3.5G網路出現才能獲得超越撥接數據機的傳輸速率。此種升級程序可能需要數年的時間,而單純支援資料通訊(data-only)的無線標準(例如IEEE 802.16)將先出現。


未來趨勢

更大頻寬

隨著乙太網路速率的發展,對於資料傳輸率的需求將更高。無線標準,特別是針對固定式無線通訊(fixed wireless)而發展的標準,未來應該規劃支援更高的傳輸速率,而且要有足夠的彈性以依照每位使用者的需求,來配置不同的頻寬,以發揮最大的頻譜效率。例如,無線USB支援超過1Gbps速率,IEEE 802.11標準支援較高速率的強化版IEEE 802.11n,而IEEE802.16標準也可支援變頻寬連接的強化版IEEE 802.16.d。


電池壽命和無線範圍

IEEE 802.16及其他新興無線標準將解決IEEE 802.11的無線涵蓋問題,而且還可提供大家所期待的高傳輸率,確實令人感到振奮。然而,面對可用頻譜的限制和使用者數量的增加,其可能要求降低有效範圍以支援較高用戶密度,或者要求採用固定的點對點無線鏈以降低和其他使用者的干擾。再者,這些新寬頻科技將採用高過行動電話或IEEE 802.11設備的頻率,這意謂著訊號比以往更傾向視線傳輸(LOS)。


同樣的,我們也可以很高興的想像未來3G和3.5G行動電話網路,在享有如同現今無線範圍的同時,仍可提供寬頻傳輸速率。就這方面而言,另一個要解決的問題是:電池壽命。


功率的定義是指頻域(frequency domain)內之無線訊號的積分。更簡單的說,頻率曲線底下的面積代表訊號傳輸時所需的功率。較大頻寬需要更多頻譜或頻譜密度,而這代表需要更大的功率。例如像超寬頻(Ultra Wideband;UWB)等科技,允許訊號散佈在一個較大的頻譜,因此能達到較低的整體訊號雜訊比(SNR)。但是在曲線底下的總面積(亦即整體功率),等同於一個在較高頻譜密度作業之較小頻寬訊號。


這對於行動使用者而言代表何意義?今天的2.5G行動電話提供一個有效的30Kbps資料速率。根據Shannon方程式,為了讓一台擁有1Mbps資料速率的掌上型裝置,使其通訊範圍達到與行動電話相同,發射功率將需增加33倍。而功率的增加,顯然將對電池壽命構成嚴峻的挑戰。


行動寬頻裝置將需要新的電池科技,以支援今日的無線技術。此外,這些新的無線標準,也必須能夠規劃動態功率和動態頻率配置,以充分發揮功效。


服務品質

現在的2G、2.5G和3G行動電話網路利用電路交換式連接,為語音流量提供適當的服務品質(QoS)。然而,串流媒體例如影音應用則屬於分封交換式,不論是行動電話網路的資料通訊端(GPRS和1X),或者純資料網路(IEEE 802.11和802.16),都無法忽略資料流量的服務品質(QoS)需求。


問題的起點在於無線網路資料流量與Internet交會的地方。現今的IP-based網路在QoS方面未能讓人滿意。TCP/IP協定的設計目的是要提供高效率的封包傳輸,而非提供使用電話時所期待的語音優先效率。IP-based網路的不確定性本質,讓VoIP和串流媒體內容供應者感到頭痛,因為IP-based網路並沒有萬用的QoS方案。


這項問題在contention-based無線IP網路拓墣(例如IEEE 802.11)更為嚴重。除了訊號衰減和外部干擾之外,資料碰撞也將隨著使用者的增加而大幅提高,結果造成大量的封包丟棄或多次重試,因此進一步降低或延遲資料傳輸。如果資料必須通過一個無線網狀網路的多段接續(multiple hops),則整體延遲很快就會變得讓人無法接受,特別是對於VoIP而言。未來的IEEE 802.11e標準將解決一些QoS問題,但不幸的是,它要求支援的IEEE 802.11設備也必須具備IEEE 802.11e相容性,然而有大量的IEEE 802.11設備並無法透過韌體升級至IEEE 802.11e。除非客戶願意採用一種專屬性或單一廠商方案,否則IEEE 802.11將無法在最近提供適當的QoS功能。


安全性

雖然現在有數種認證方法存在(包括2G及後繼行動電話網路的SIM卡),不過未來的趨勢仍朝向採納ITU X.509數位認證或者IEEE 802.1X認證結合ITU X.509數位認證。數位認證提供彈性,可以延展到所需的安全層級,若有需要的話也能予以取消。IEEE 802.16和IEEE 802.11i標準都已規劃採納數位認證,不需要使用SIM卡即能提供以網路為基礎的安全性。


資料加密方面,諸如IEEE 802.11和IEEE 802.16資料網路正轉移到提供動態金鑰再生成(regeneration)的先進加密標準(AES)。硬體廠商正積極開發最佳化AES加密引擎,以降低功耗和提升資料處理效能。


除了以UWB或ZigBee-style網路為基礎的極短距網路之外,利用認證伺服器和數位認證的方法可能將成為一種強制的要求。強大的加密將扮演越來越重要的角色,協助預防攬截攻擊(man in the middle)和保護敏感性的資料。其挑戰在於如何建置強大的安全性,而不會折損效能或讓客戶面對更多組態設定問題。大多數IEEE 802.1X認證系統仍將僅採用伺服器認證,例如EAP-FAST、EAP-PEAP和EAP-TTLS,直到用戶端數位認證機制變得較不複雜化。


互通性和網狀網路

網狀網路(mesh network)如果建置正確,應能大幅增加今日IEEE 802.11網路的涵蓋面和容錯能力。然而,無線網狀網路標準,例如IEEE802.11s和IEEE 802.16f,數年後才會出現。在此同時,雖然有數種專屬性方案可供採納,不過這些方案設定過於複雜而且可能沒有解決QoS問題。於是,在目前網狀網路技術仍為專屬性情況下,除了在校園或企業內部等封閉環境以外的領域,成長將極為有限。


結語

現今存在許多無線技術,而且還有更多正在發展中。很重要的是,必須確保一個無線建置符合現在與未來的網路需求。選出一個贏家或許是件困難的工作,但藉由檢視無線技術的優點,我們將更易於做出決策。


許多科技失敗的原因在於建置程序過於複雜化,而另有些則需要投資昂貴的硬體。然而在多數情形下,科技失敗的最簡單理由是因為它未能符合使用者的期望。當我們在構思一個新的無線技術時,應謹記這些概念。


---本文由Wind River Systems提供---


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