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新一代毫米波技术每秒能传输10G数据

新一代毫米波技术(注1)每秒能传输10G数据。 

人们总是需求更快捷的无线传输技术,但目前传输速度最快的几种技术手段,如Wi-Fi(注2)、3G无线网络(注3),甚至即将出现的 WiMax(注4),其最大传输能力也不过每秒数十兆或数百兆比特。迄今为止,还没有一种商用无线传输系统的原始速度比光纤快,光纤每秒可传数十千兆比特 数据。 

提高无线传输速度的一个方法是提高频谱中毫米波段的利用率,但产生这样的极高频信号,通常需要昂贵而复杂的设备。现在,美国俄亥俄州哥伦布市的一 家技术研发公司Battelle,发现了一个更简易的毫米波无线传输技术。今年初,Battelle公司的研发组对一个点对点毫米波无线传输系统原型进行 了现场实验,该系统可以通过相隔800米的天线每秒传输10.6千兆比特的数据。最近,Battelle研发组又在实验室示范了每秒传输20千兆比特数 据。 

Battelle公司的高级研究员理查德・里奇韦(Richard Ridgway)说,这种技术能应用在校园内传输超大文件、灾后迅速建立紧急应变网络等方面,甚至可实现用一台计算机或机顶盒无线广播不经压缩的高清视频。 

鉴于Wi-Fi和无线蜂窝网(即无线广播网络)的工作频率是2.4到5.0千兆赫,毫米波技术利用的频段位于60 到100千兆赫之间,这种电磁波振荡得更快,故而能传送更多数据。大部分毫米波的频段是不受管制的,可任意使用,只是因为生成毫米波信号,把信息调制其上 再在接受端进行解码,整个过程既困难又昂贵,毫米波技术才一直不受重视。产生毫米波信号的常用方法是,先生成10千兆赫左右的低频微波(厘米波),对信息 数据进行编码,再转换成频率较高的信号。这么做的缺点是,在10千兆赫左右电波上每秒只能携带大约1千兆比特的数据。 

Battelle公司的研发人员用现有的光通信组件把毫米波传输能力提高了十倍。他们在两条低频激光束上调制数据,再加以合成,就形成一个干涉图样,相当于100千兆的信号。里奇韦说:"这好比我们有了一条频率达100千兆赫的激光束。" 

前几年,美国乔治亚理工学院、麻省理工学院、英特尔公司等的研究人员在研发毫米波设备上已取得了很大进展。像英特尔这样的公司,甚至开始推行相关 标准,促进开发在60千兆赫频段可兼容的技术。Gigabeam公司(一家专门从事毫米波无线通讯的公司,成立于2004年,位于美国北卡罗来纳州达拉谟 市)推出的产品,在几百米间通过点对点连接,每秒能传输1千兆比特左右的数据。 

里奇韦解释,利用激光通讯有两大优点。第一,激光功率大,产生的毫米波功率也较大;第二,现在的激光技术在工业应用中已很稳定可靠,与标准毫米波信号源相比,激光信号不会大幅振荡,因而抗干扰能力更强。 

英特尔通讯技术实验室(the Communications Technology Lab at Intel)的主管艾伦・克劳奇(Alan Crouch)说,Battelle公司的成果进一步证明毫米波技术会日益重要。"无线快捷传输大量数据,这方面需要越来越多的解决方案,有广泛的行业应 用前景。" 

不过,要把Battelle公司的研究成果应用到产品上也许仍需数年。里奇韦解释道,用毫米波传输数据首先需要精细的设备,但一般的无线传输系统 是由现有的组件装配而成的,体积过大。另外,毫米波数据传输数字信号利用到电磁波的偏振现象,即在波传播方向的垂直面产生的振动现象,比如,立体电影的原 理就是光的偏振现象。这种偏振波在长距离传输过程中容易发生相位漂移,也就是产生"噪音"。不过里奇韦希望,通过技术方面的改进能解决这些问题。他说:" 我们想做到让这项技术付诸实用。"

注1:毫米波,millimeter-wave,波长从10毫米至1毫米、频率从30至300GHz的电磁波称为毫米波,是微波的一种,称为极高频。利用 毫米波进行通信的方法叫毫米波通信。毫米波通信分毫米波波导通信和毫米波无线电通信两大类。毫米波通信的优点是:1、可用频带极宽。毫米波段频带宽度为 270GHz,为整个短波波段的一万倍;2、方向性强,保密性好;3、干扰很小,几乎不受大气干扰、宇宙干扰和工业干扰的影响,因而通信稳定。 

注2:Wi-Fi,即无线保真技术,属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。 

注3:3G是英文3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术,能把无线通信与国际互联网等多媒体通信相结合,可处理图像、音乐、视频等多种形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。 

注4:WiMax,全名是"微波存取全球互通"Worldwide Interoperability for Microwave Access,又称为802・16"无线城域网",是一种为企业和家庭用户提供"最后一英里"的宽带无线连接方案。因在数据通信领域覆盖范围大,达 25~30英里,而且成本较低,将扩大宽带无线应用范围,甚至可能对3G构成的威胁,使WiMAX在最近一段时间备受业界关注。

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2009-01-04

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