4G时代的数字家庭

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随着现今数字家庭开始商品化，它的轮廓越来越清晰，而且已经不再是几年前那些不着边际的想象蓝图了――那些古老的臆想在今天看起来也许很有意思。它们有的被轻而易举地实现，有的却受限于技术或操作层面的瓶颈尚未变成现实，还有一些如同脆弱的肥皂泡一样早早破碎了。但当我们回首当年的种种推断，就会发现那一系列对于连接技术的预测正在一一得以实现，而且发展速度似乎超出了当年的想象――无线通信和连接技术正在加速全面替代线缆技术、IP技术将进入每一个角落、传输带宽也有了自己的摩尔定律。

今天的终端用户想要什么呢？他们希望自己的各种电子设备可以无线地互联互通；有统一的平台对它们进行统一的管理和监控；这个平台越小越好，如果能放进口袋的话再好不过了；口袋里的东西要精简，最好把手机、PDA、照相机、娱乐设备、安全监控功能都合在一起；这个设备的功能还要强，相比起那些分立的设备性能不能悬殊太大。

融合的需求对移动设备提出了前所未有的挑战，如果需要手持设备具有这样的能力，除了强悍的处理器之外，它还需要支持WLAN、UWB、Bluetooth、Zigbee、DVB-H、UMTS等诸多无线协议。这些协议用以支持移动通信、娱乐体验、计算应用的需求，关键的一点是，无论在居室、办公场所和户外的环境中都要随时满足这样的需求。

网络技术的网络

网络技术的网络（Network of Networks），这是对于下一代通信网的描述：如果说3G网络带来了高速的数据服务，那么4g网络的亮点则更偏重于各种互连和通信技术的融合。4G大餐看起来的确令人胃口大开，这道菜的原材料有哪些呢？让我们看看目前无线通信技术的情况。

移动通信

3GPP的GSM、GPRS、EDGE代表了2G、2.5G和2.75G时代的数据服务能力，虽然只有10kbps～100kbps的速率，但毕竟让用户真切的感受到了数据业务的乐趣。进入3G时代的UMTS虽然只能支持1920kbps的传输速率，但关键的是它真正地实现了价格可接受的移动WWW访问和MMS；HSDPA作为3.5G的过渡产品使得传输速率可达8Mbps～10Mbps，而采用多入多出（MIMO）技术的HSDPA系统，数据速率可以达到20Mbps；HSOPA也许是4G到来之前的最后一站，它所描绘的30Mbps～100Mbps的传输速率着实让人着迷。

另一方面3GPP2从CDMA2000 1xRTT开始进入2.5G时代，CDMA2000 1xRTT虽然获得3G技术的官方资格，但一般被看作是2.5G或者2.75G技术，因为它仅支持最高144kbps数据速率；EV-DO (Evolution-Data Only)允许在一个无线信道传送高速数据报文数据的情况下，支持下行(向前链路)数据速率最高3.1Mbps，上行(反向链路)数据速率最高到1.8Mbps，这使得3G的味道真正得到了体现。

计算网络

经过多年的推广，Wi-Fi终于成了家庭网络连接的首选方式，虽然一直在改进，但其带宽、漫游、系统安全性等自身缺点仍然存在；802.11n的新标准似乎今年就要破壳而出，融合了MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)技术的新标准，不但能提高无线传输质量，也将使传输速率得到极大提升。WiMAX网络在一定程度上对3G形成威胁，802.16e理论上支持50km的线覆盖范围，以及70Mbps的速率，越来越多的固话运营商将其看作未来最后一公里的首选接入方式。也许最近韩国部署的WiBro可以算是目前最成功的WiMAX应用实例，韩国将其看作是3.5G～4G系统的关键选择之一，WiBro或许真的会对传统的3G技术造成冲击。

个人局域网

随着便携及无线设备的增多，个人范围（随身携带或数米之内）的计算设备组网的需求越来越强烈。蓝牙的应用越来越广，其新版本的最高速率可达20kbps～55Mbps，非常适合各种设备之间的互联；UWB可在10m的距离内提供110Mbps的传输速率以及在2m的距离内提供480 Mbps的传输速率，IEEE802.15 TG3a工作小组虽然已经解散，但并不意味着UWB技术和应用从此销声匿迹，事实上更加激烈的研发和推广竞争即将到来，各个帮派都在努力成为未来真正的“事实标准”。

广播网

移动设备接收数字广播信号已经变得越来越流行，目前主流的针对便携设备的视频传输标准包括DVB-H和DMB。DMB可通过卫星或地面信号进行传输，DVB-H系统则可单独存在或作为通信网络的附加功能提供广播内容。目前不同的国家和地区已经开始或决定采用这两种标准。

4G网络的优势

4G网络能带给数字家庭的最大好处，也许便是将上述诸多网络标准进行优化和融合，让用户获得真正“无缝”的网络体验，用户并不需要知道自己正身处哪种网络标准之中，但却可以随心所欲地享受各种网络服务。选择正确的网络不再是用户的工作，系统和终端设备会聪明地完成网络的漫游。

不妨来设想一下4G网络的特性：首先它的数据带宽将达到前所未有的100Mbps～1Gbps之高；这种网络将全部采用基于IP的技术（IPv6）；OFDMA(正交频分多址)+MIMO（多入多出）将成为核心技术要点；VoIP将升级成语音与视频兼顾的V2IP(Video and voice over-IP)应用；Mesh无线网络技术将传统热点覆盖区域放大，提供更加便利的接入环境；无缝的漫游特性允许用户随时随地的享受任何网络服务。

便携设备的挑战

运行在4G网络中的便携设备当然要在应用上有所突破，这表现在以下几方面：

网络接入

在高速的4G网络中，便携式设备的接入功能使它能够支持最新的网络技术，能够像桌面系统一样随意地访问各种形式的网络内容。目前由于网络带宽和硬件本身的限制，能做到这一点的手持设备还不多见。

无线流媒体

由于网络的支持，无线流媒体内容将越来越盛行，当带宽的瓶颈逐渐化解，便携式设备中的流媒体应用将迅速发展起来。

视频通话

还是由于网络的支持，IP技术允许在任何时间、任何地点与任何人进行通信，当然视频通话将更加拉近人与人之间的距离。

广播接收

数字音频及视频广播将与您形影不离，除了体现在终端设备上的便携性外，高保真的图像及声音效果也将是令人赏心悦目的亮点。

家庭网络

便携式设备对家庭网络的支持和管理功能使其成为随身管家，除了娱乐和控制功能之外，也许更重要的是无缝的网络切换技术允许您随时监控家庭的安全信息。

能实现以上要求的便携终端设备对芯片表现及设计人员都提出了非常苛刻的要求，下一代便携设备需要应对的挑战主要表现在四个关键词上：最小化、多模、多媒体和价格。其中最小化的概念最为重要，它包含着功耗最小化、成本最小化、体积最小化和产品设计周期的最小化。