【導讀】較近距離無線連接使用的無線PAN（個人局域網）技術正在向眾多用途發展，其中智能手機周邊、醫療保健以及面向家庭能源管理的“HAN”尤其受到關注。因此，本文將針對這三大用途進行講解分析。
無線PAN技術正在面向眾多用途不斷發展，本文將挑選最近尤其受到關注的三個用途，對其動向進行解說。三個用途分別是（1）智能手機周邊、（2）醫療保健、（3）面向家庭能源管理的“HAN”（home area network，家庭局域網）。
智能手機的藍牙
首先，智能手機周邊是指智能手機及其外設使用的無線PAN技術。在該領域，普及度占壓倒性優勢的當屬近距離無線標準“藍牙”。主要生產商的智能手機絕大多數都配備了藍牙通信功能，用于連接無線耳機和耳麥等。
藍牙的焦點在于最新版本“Version 4.0”中加入低耗電量模式“Bluetooth Low Energy”，該模式又被稱作BluetoothLE或BLE，該模式的耗電量僅為傳統藍牙的1/5～1/10，因此可應用于使用紐扣電池驅動的小型設備。
縮小的包的最大長度
BLE利用2.4GHz頻帶、使用跳頻方式的擴頻技術來收發電波這一點與現行藍牙相同。不同之處是跳頻利用的信道數量從過去的79個減少到了40個，相應地，信道間隔擴大到了2MHz。
為了減少消耗電流，數據收發需要的時間縮短到了300μs左右，不到過去的1/2。而且還通過大幅縮短需要輸出峰值電流的時間，延長待機模式狀態下的時間，減少了消耗電流。為了實現這一點，收發的數據包的最大長度控制在了現行藍牙的1/8左右。如此一來，實際最大數據傳輸速度有所降低，約為300kbps。
新版本的前身是諾基亞在2006年發布的低耗電無線技術“Wibree”。這是該公司為手表和傳感器產品提出的無線規范，博通、CSR等半導體廠商以及精工愛普生、太陽誘電都在主導企業之列。但之后，隨著Wibree與藍牙合并，該技術被冠以了Low Energy的名稱。
醫療和保健用途
關于無線PAN的第二個動向——醫療和保健，如今備受關注的標準是“IEEE802.15.6”。因為是在人體周圍使用，所以也叫做“BAN”（body areanetwork，人體局域網）。
IEEE802.15.6是以應用于醫療和保健領域為前提制定的標準（表1），因此傳輸可靠性高，嚴格的安保、優先傳輸緊急數據等功能均為基本性能。而且，因為設想的應用對象是佩戴在身上的小型傳感器，所以耗電量控制在較低水平，可以使用紐扣電池驅動。
表1：主要近距離無線通信標準示例
因為面向的是在人體周邊構筑的無線網絡，所以BAN的傳輸距離最大僅為2m左右。另外，網絡拓撲結構（樞紐與各傳感器節點的連接形態）僅限于星型，各節點的深度可以達到兩層。
通過使用能夠利用同一接口連接人體周圍的多個傳感器的IEEE802.15.6標準，包括掌握走路時的脂肪燃燒量、住院患者的監控在內，無線PAN有望進入各種各樣的用途。
充分利用UWB和人體通信
IEEE802.15.6的物理層由3種無線方式構成，分別是（1）窄帶（narrowband，NB）通信、（2）超寬帶（ultra wideband，UWB）通信、（3）人體通信（humanbody communications，HBC）。其中，窄帶通信使用的是400MHz頻帶到2.4GHz頻帶的頻率。
窄帶通信通過采用擴散通信（反復發送）和具有良好糾錯性能的BCH（bose chaudhuri hocquenghem）碼，確保了較低的誤碼率。可以說是能夠確保傳輸可靠性的通信方式。而且采用了包絡波動小的調制方式和差分編碼/延遲檢測方式。各頻帶使用的方式相同。
超寬帶通信利用脈沖來傳輸數據，分配到的帶寬為3.1G～10.6GHz，利用條件因國家和地區而異。這種方式通信時的傳輸功率密度極低，因此具備在現有無線系統使用的頻帶下也能夠實現頻率共用的特點。
最后的人體通信是把人體作為信號傳輸媒介的通信方式。由于波長較短，其傳輸距離自然也短，因此，無線通信借助的不是輻射電磁場，而是靜電場。中心頻率為21MHz或32MHz。
[page]
還可充當HEMS的傳輸媒介
無線PAN的第三個焦點動向是用于家庭能源管理的“HAN（home area network）”。
HAN設想的用途是作為家庭內部的空調、照明等基礎電器的能源管理系統“HEMS（home energymanagement system）”的傳輸媒介。“HAN”的說法最初主要出現在美國電力公司的討論之中。雖然也可以連接電視和個人電腦，但連接的主體是基礎電器和白色家電等。
HAN傳輸的數據不是大容量的視頻等數據，主要是電器控制指令、狀態報告等小型數據。因此，HAN對于傳輸容量沒有太高要求，傳輸速度只需達到大約幾十kbps即可。與傳輸性能相比，HAN注重的反而是家庭內傳輸距離長、能夠應用于采用電池驅動的傳感器產品的低功耗等方面。
在HAN的傳輸標準中，無線標準“ZigBee”和“Z-Wave”比較受關注。以Zig-Bee為例，與無線LAN相比，其低功耗性能備受矚目，還支持多個終端串聯傳輸數據的“多次反射連接”等。過去，Zig-Bee與無線LAN一樣，主要使用2.4GHz頻帶，但目前，使用1GHz以下的頻帶延長傳輸距離的舉動也日漸活躍。例如在日本，受到期待的是920MHz頻帶的利用。
思科推進的標準
從制定之初就以使用920MHz等較低頻帶的為前提的標準是“IEEE802.15.4g”（圖1）。這項標準由燃氣公司和智能儀表生產商主導制定，特點是功耗低。IEEE802.15.4g是物理層標準，必須要與IEEE802.15.4e等MAC層標準組合使用。
圖1：面向智能儀表的“IEEE802.15.4g” 支持各種頻帶和調制方式，符合各國的頻率規定
（b）是NICT開發的支持IEEE802.15.4g的無線收發模塊
IEEE802.15.4g支持400MHz～2.4GHz頻帶的眾多帶寬，調制方式也可以在4值FSK和OFDM中選擇。最大的優點是能夠利用傳輸速度、傳輸距離、易傳達性表現均衡的700M～900MHz頻帶的各個帶寬。另外，IEEE802.15.4g還想到了在IP網絡中的使用，最大幀長度拓展到了2048字節（過去的IEEE802.15.4標準為127字節）。
IEEE802.15.4e以IEEE802.15.4的MAC層為基礎，通過使無線設備之間的通信待機動作和數據收發動作的時間相配合，增加間歇執行等功能，實現了節電化。
相關閱讀：
微距離無線充電器的設計
http://m.lvepin.com/power-art/80011810
RF混頻器及其在3G無線基站接收器中的應用
http://m.lvepin.com/rf-art/80000697
NFC移動支付技術今年將進一步發展并投入應用
http://m.lvepin.com/gptech-art/80020152
無電池NFC/RFID設計平臺：將無線電波轉化為電能
http://m.lvepin.com/rf-art/80019471
