未来最有市场发展前景的十大通信技术 [转帖]

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未来最有市场发展前景的十大通信技术

2003-03-24 10:39 　/(通讯世界)  

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　　通信技术的发展已经脱离纯技术驱动的模式，正在走向技术与业务相结合、互动的新模式，从世界范围内，预计在未来十年，从市场应用和业务需求的角度看，最大和最深刻的变化将是从语音业务向数据业务的战略性转变，这种转变将深刻影响通信技术的走向。

　　从技术角度看，网络应用将加速向IP汇聚，电信网和互联网将趋于融合，X.25、FDDI、帧中继、ATM和SDH/SONET将淡出市场；交换技术将由电路交换技术到分组交换转变，软交换技术将成为这个转变的关键；传送技术将从点对点通信到光联网转变，光交换与WDM等技术共同使网络向全光网方向迈进；接入技术的宽带化、IP化和无线化将是接入网领域未来十年的发展大势，xDSL、以太网和PON等宽带接入技术将得到发展，Wi-Fi、UWB和Wireless Mesh等无线接入技术也将大量应用，而HomeRF和ISDN将淡出市场；在无线通信领域，在宽带业务需求不断增长的情况下，无线传输作为个人通信的重要手段，矛盾尤其突出，移动通信系统向3G乃至4G迈进将成为必然，同时下一代无线通信的发展催生了很多新兴的技术，如软件无线电、智能天线等等，此外也将使一些诸如自由空间光系统这样的老技术焕发新生，顺应这种趋势，2G移动通信系统和WAP这样的原有技术将逐渐退出市场。

　　应该指出，通信技术的上述发展趋势并非短期就能实现，需要经历一个较长的过程，技术的争夺在接入网和传送网尤其激烈，有无应用前景除了技术是否先进之外，还要考虑成本、用户习惯、已投资多少等等很多情况。另外，限于篇幅，像OFDM、WDM、RPR、虚拟键盘、智能天线、Ad hoc等等很多同样具有先进性和市场性的技术未能收录。

　　1. 纳米技术

　　纳米是长度单位，为10－9米，纳米技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。德国科学家首次在纳米尺度上实现光能转换，这为今后设计微器件找到了一种潜在的能源。美国科学家研制出原子级纳米“晶体管”，在此基础上实现廉价批量生产，无疑将给信息技术带来一次新的革命。

　　建立在微米/纳米技术基础上的微电子机械系统（MEMS）技术目前正在得到普遍重视，在无线终端领域，对微型化、高性能和低成本的追求使大家普遍期待能将各种功能单元集成在一个单一芯片上，即实现SOC(System On a Chip)，而通信工程中大量射频技术的采用使诸如谐振器，滤波器、耦合器等片外分离单元大量存在，MEMS技术不仅可以克服这些障碍，而且表现出比传统的通信元件具有更优越的内在性能。日前，IBM公司采用MEMS技术已经开发出了能够用在手机等无线装置上的微型嵌入式频率调谐器和其他设备。

　　市场研究公司In-Stat/MDR预计，无线MEMS在今后两年将强劲回升。In-Stat预测，在2002年到2006年间，全球范围的无线MEMS(主要是RF MEMS元器件以及无线MEMS传感器)的销售收入将增长37.2%，根据上述预测，2006年射频MEMS(交换/中继器，过滤器，传感器)的销售额将达到2亿美元。

　　可调光学元件的一个重要技术趋势也是应用MEMS技术。In-Stat/MDR预测，在光学网络中应用MEMS的销售额将由2001年的3310万美元增至2006年的18亿美元，MEMS技术可使开发就地配置的光器件成为可能，用于光网络的MEMS动态元件包括可调的激光器和滤波器、动态增益均衡器、可变光衰减器以及光交叉连接器等。此外，MEMS技术已经在光交换应用中进入现场试验阶段，基于MEMS的光交换机已经能够传递实际的业务数据流，全光MEMS光交换机也正在步入商用阶段，继朗讯科技公司的“LamdaRouter”光MEMS交换机之后，美国Calient Networks公司的光交叉连接装置也采用了光MEMS交换机。

　　更重要的是，MEMS技术仅仅是纳米技术应用的一部分和初级阶段，真正的纳米技术远比MEMS更令人激动，包括Intel、Motorola、台积电、联电等一些芯片厂商都在积极研发纳米技术，90纳米芯片投产已为时不远。可以预料在未来十年，纳米技术对于通信行业必将带来极其深远的影响。

　　2. Wi-Fi

　　在过去的一年，没有任何一项技术能像Wi-Fi如此热门了，Wi-Fi是Ｗireless Fidelity（无线保真）的缩写，曾被视为是科技业余爱好者的玩具，1999年底，IEEE将一系列先进的通信标准合并，形成了被称为Wi-Fi的802.11b标准，该标准允许数据可以利用公用的2.4GHz频段以11Mbps的速率传输，开发无线局域网的初衷就是使用户能够在短途实现和互联网的无线连接，为了提高数据传输速率，IEEE 802.11a和802.11g已经产生，它们采用先进的OFDM（正交频分复用）技术进行调制，速率可高达54Mbps。

　　据Cahners In-Stat Group的调查预测，Wi-Fi网络适配卡的销售额将在2005年达到创纪录的52亿美元，PC机制造商IBM和DELL已把Wi-Fi网卡作为其机器的标准配置，所有苹果机也都装备了这种装置。与此同时，在电信业普遍不景气的情况下，很多电信运营商正在将Wi-Fi作为可能的盈利增长点大力发展，如德国电信旗下的T-mobile控制了1400多家星巴克咖啡店的热点Wi-Fi业务，AT&T也在投巨资部署Wi-Fi业务，日前还与IBM和Intel创立了Cometa网络公司来拓展Wi-Fi，以中国网通启动CNC Connected宽带商务网络为首的中国电信运营商们也不落人后，大举进军全国高档商务楼宇。

　　Wi-Fi的被诟病的覆盖距离、安全性和干扰等问题也正在得到解决，早期802.11b基站在室内只能达到约100米的有效范围，最近的设备已经可以将此范围扩展到300米～2000米，更大范围的试验正在进行中。2002年底，推进无线LAN普及的业界团体Wi-Fi联盟推出了新的Wi-Fi Protected Access（WPA）安全技术，新的更安全、更抗干扰的802.11i标准也在酝酿之中。此外，业界普遍存在的对Wi-Fi既有的三种标准的争论也在随着双模或多模产品方案的问世而逐渐平息。

　　利用Wi-Fi提供IP话音服务的研究也在进行之中，并在2001年进行了第一次呼叫，同年，芬兰通信部长Olli-Pekka Heinonen在赫尔辛基用一个带有麦克风的笔记本电脑通过芬兰Jippii公司的WLAN网络打了一个语音电话，语音效果远远超过普通的GSM，甚至已有专家预测Wi-Fi将取代3G移动通信。同时，Wi-Fi的基站和终端的价格在不断下降之中，Wi-Fi良好的漫游能力也是其一大优势，虽然包括盈利模式等在内的电信级WLAN部署应用问题还在研究之中，但可以相信Wi-Fi的未来前景无量，尤其在连接企业的Wi-Fi市场、连接住宅和住宅内部的Wi-Fi市场和公共热点Wi-Fi市场上更是如此。

　　3. UWB技术

　　UWB是Ultra Wide Band的缩写，即超宽带技术，是一种使用数Hz到数GHz的超带宽、通过微弱的脉冲信号进行通信的无线技术，长期以来一直是美国军方使用的作战技术用以雷达通信等方面，但是由于其具有的三大明显优点（高达数百Mbps的数据速率、仅为现有无线技术1/100的耗电量和极低的成本），将其民用的呼声一直很高，2002年2月，美国联邦通信委员会（FCC）正式准许UWB技术用以商业用途，日本也设立了UWB工作小组讨论其产业化问题，该项技术开始引起业界广泛关注。

　　由于UWB技术耗电量极低且能进行高速数据通信，因此该技术用以短距离无线网络连接前景广阔，虽然由于其高带宽所可能对观测宇宙的电波电文台和GPS等造成干扰，但是FCC对UWB产品功率的限制解除了人们的顾虑。

　　Intel在2002年2月召开的开发商会议上公开演示了传输速度高达100Mbps的UWB技术，美国Time Domain、Multispectral等公司也在进行UWB无线设备的开发和生产，并且已经达到了即将开始提供UWB芯片组工业样品的阶段。

　　尤其值得注意的是，新加坡的Cellonics公司创造了一种建立在生物细胞和非线性动态系统（NDS）之上的调制技术，而这种新技术非常适合UWB技术，在UWB中，Cellonics技术可用于改善UWB接收器设计中现行的相关器/非相关器方案。在2002年的汉诺威CeBIT展会上，Cellonics公司展示了一种以11.4 Mbps的速率在5米的距离上传输CD质量音乐、功耗为50 mW的无线UWB音频设备，其简单性令人惊讶。可以预料Cellonics技术简单、廉价和低功耗的特点以及运营商级的性能将加速UWB应用的推广。

　　应该指出，UWB和同为热门的Wi-Fi可能不会进行直接竞争，UWB更多的是应用于10米左右距离的室内。在家庭无线网络，UWB良好的流媒体应用恰好弥补了Wi-Fi的不足，两者更可能是相得益彰，共同发展。

　　事实上，把UWB看作蓝牙技术的替代者可能更为适合，Time Domain和Multispectral Solutions等公司已经向IEEE802.15委员会提出了UWB规格，而IEEE802.15就是已经标准化了的蓝牙技术，或许UWB将作为“蓝牙2”出现在用户面前。无论如何，UWB通信技术作为未来划时代的通信技术在未来十年必将得到快速发展和市场认同。

　　4. PON技术

　　PON（无源光网络）作为一种新兴的覆盖最后一公里的宽带接入光纤技术，其在光分支点不需要节点设备，只需安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

　　PON的低成本已经使其成为FTTx的最理想的宽带接入方式，其主要定位于T1(1.5Mb/s)和OC3(155Mb/s)之间的带宽提供，而这一区域不与其他技术发生冲突。Agere Systems公司PON产品线经理Liu Dong说：“PON架构是目前最经济和最有发展潜力的成熟技术，只要能开发出一种良好定义的网络媒体接入协议和集成10G以太网的一些优点(如按需分配带宽)，PON将是一种非常优秀的宽带接入解决方案，并最终将铺设到每条街、每条路和每栋大楼”，据Esystems公司预测，到2005年，上下行数据传输速率分别为155/622Mbps的PON光学网络单元(ONU)的付运量将达到130万台。

　　PON包括ATM-PON（APON，即基于ATM的无源光网络）和Ethernet-PON（EPON，基于以太网的无源光网络）两种，APON在传输质量和维护成本上有很大优势，其发展目前已经比较成熟，国内的烽火通信、华为等厂商都有实用化的APON产品。2000年11月，为了弥补APON标准缺乏视频能力、不充分的带宽、过于复杂、造价过高等因素，同时以太网开始进入城域网和广域网领域，为了实现各网的无缝连接，人们考虑将以太网和PON相结合，EPON应运而生。

　　事实上，APON和EPON具有很多PON的共同优点，APON和EPON之争本质上是核心网中的ATM和IP之争在接入网中的继续。对于传统的电信公司、综合的电信运营商来说，采用的很可能是APON；而在CATV领域，以及对于以数据为中心的新生的电信公司和运营商来说，可能会倾向于采用EPON。

　　但也有专家对PON持悲观看法，大唐电信光通信分公司一位专家指出，曾经轰轰烈烈基于ATM技术的APON因为ATM技术和光网泡沫的原因而没有真正应用，而后来的EPON由于采用单一的基于以太网的帧结构，处理话音时可能会产生QoS问题，“EPON税”也使EPON的总体效率极低，另外EPON是制造商驱使的技术，很多方面没有征求运营商的意见，因此其能否广泛应用值得怀疑。

　　令人欣慰的是，PON也在不断发展完善之中，2002年9月，高举PON大旗的FSAN集团提出了一种具有高达2.4Gb/s速率、能以原有格式和极高的效率（90％以上）传送多种业务（TDM和数据）的GPON（Gigabit PON）。因此，GPON是一种按照消费者的准确需求设计、由运营商驱动的解决方案，GPON堪称是当今世界上最为先进的PON系统。虽然GPON还有待ITU-T的正式批准和产品批量应用证实，但无论如何，作为解决“最后一公里”瓶颈的理想技术，作为成本最低且功能最全面的接入方法，PON技术必将在未来十年成为电信企业的首选。

　　5. 软交换技术

　　下一代电信网络（NGN）一直是业界的热点话题，大家普遍认为下一代网络是业务驱动型网络，由于基于IP的基础设施支持业务与网络承载的分离，作为在IP基础设施上提供电信业务的关键，软交换技术将在下一代网络中起着核心的作用。

　　信息产业部电信传输研究所副所长赵慧玲女士说：“软交换实际上是一种控制设备，它诞生于这样一种思路：把传统交换机按功能肢解，控制功能由软交换完成、承载功能由媒体网关完成、信令部分功能由信令网关完成。”由于软交换只涉及呼叫发起和接收的节点，简化了信令的结构和控制的复杂性，具有对网络业务、接入技术和智能业务的开放性，新兴运营商将其作为进入话音市场的技术手段，而传统的电路交换网运营商也可通过它完成向分组化网络的过渡，所以大家对它的前景一致看好。

　　到目前为止，运营商对于软交换技术投资是为了节省成本。将来，运营商对于软交换技术投资是为了新的收入增长点。据Yankee Group预测，2007年软交换软件设备市场容量将达到2亿美元，到了2008年则是3亿美元，在应用市场的预测方面，用户可以通过IP网络拨打长途电话以减少费用。真正五类交换机上功能的提供相对四类交换机较少。在2006年，整个市场对五类交换机功能的提供会增加很多，占到四分之一。当然，面对四类交换机的市场份额还会有40％以上。基本上可以看出，软交换市场会逐渐朝着取代四类和五类交换机的方向发展。

　　中国电信在国内最早开始对软交换技术进行试验，而中国电信的现任CTO韦乐平从1998年就开始跟踪研究软交换技术，2002年3月，中国电信斥资近1亿元在北京、上海、广州和深圳四地建设软交换试验网，而在中国网通的软交换试验网上，IP800等新业务也正在检测和试验中。国内运营商已经认识到通过软交换实现电信网络的业务层融合，从而可以为运营商带来更大利润，据OVUM公司估计，在8年内，一个不投资在软交换上的运营商的利润将比投资在软交换上的运营商少80％以上。

　　虽然软交换还处于发展完善过程中，但是作为发展方向已经得到业界的认可，可以说软交换的革命即将到来。

　　6. MPLS技术

　　在数据网络领域，IP网络技术正在演进，作为原有宽带通信网和新技术的ATM则由于技术难度大、路由灵活性较低及效率不高等面临很大挑战，如何使ATM技术融入IP，如何将路由和交换相结合，从而在满足新业务需求的同时，又维护现有的投资，IP与ATM结合的技术MPLS（Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换技术）吸引了业界的目光。

　　MPLS是继IP技术以来的下一代广域网传输技术。是一种充分利用数据标签引导数据包在开放的通信网络上高速、高效传输的新技术。它是在一个无连接的网络中引入连接模式从而减少了网络复杂性，并且兼容现有各种主流网络技术，能降低网络成本。Tellabs公司资深技术顾问丁浩博士指出：“传统的IP技术或者数据技术，其对网络的运用的效率不是非常的高，从而造成了在运营商网络中资源的浪费。MPLS技术的出现，帮助运营商提高其数据网络的服务质量”。目前，像AT＆T、Level 3和UUNET等全球电信运营商都在部署和营销其MPLS网络。

　　MPLS对运营商具有很大潜在好处的一项应用就是对VPN（虚拟专网）服务的支持。MPLS VPN的突出优势是建设成本低，同时还能满足用户对信息传输安全性、实时性、宽频带、方便性的需要，据研究，MPLS VPN代替租用专线能使远程站点的连接费用降低20%到47%，在远程投入的情况下，能降低60%至80%的成本。这是MPLS未来发展的巨大动力。

　　而由MPLS衍生而来的GMPLS（通用多协议标记交换）技术可能更为重要。思科系统（中国）网络技术公司副总裁吴世楷指出，“GMPLS将IP与光传输技术有效结合起来，使得IP不仅可以控制ATM和Router而且可以控制光传输，从而可以使管理者能更方便的进行二三层统一管理与业务的提供”。2002年10月，MPLS论坛进行了GMPLS的首次公开多厂商互操作性演示，虽然GMPLS技术目前还不够完善，但是无庸置疑它作为未来智能化网络的关键技术代表着未来网络的发展趋向。

　　7. FSO技术

　　具有“虚拟光纤”美誉的FSO技术以激光为载体，用点对点或点对多点的方式在空气中实现连接，FSO技术不是一项新技术，30多年前就被美国军方以及美国太空总署用在偏远的地方提供高速连接, FSO技术具有与光纤技术相同的带宽传输能力，使用相似的光学发射器和接收器，甚至还可以在自由空间实现波分复用（WDM）技术。

　　FSO作为一种宽带接入方式，可以传输数据、语音和影像等内容。目前市场上的产品最高支持2.5Gbps的传输速率，最大传输距离为4000m。不过FSO技术在理论上没有带宽上限，160Gbps的设备正在研制当中。FSO具有高带宽、低误码率、安装快速、使用方便、伸缩性好、安全性高等特点，但是也受诸如受恶劣天气（雾、散射和风雪等）等的影响。

　　FSO技术以前更多是作为一种宽带接入的补充方式出现，其用以城市密集区的短距离连接方面有很大的优势（其施工方便、工期短、价格低廉），因此，在有难以逾越的布线障碍物或对建网速度要求快的情况下，FSO可在建筑物之间成为替代光纤的一种网络连接方案。

　　对于那些没有光纤连接的中小企业，用FSO进行通信也很不错。FSO技术还可用于建筑物比较分散的企业局域网子网之间的连接，尤其是在一些不宜布线的场所，如古建筑、具有危险性的工厂及车间等。据不同的国际机构预测，FSO市场在2005年将达到8.65亿～20亿美元。

　　而FSO最新的应用不断拓展，如对于银行、证券、政府机关等需要稳定服务的商业应用来说，FSO产品可以作为预防服务中断的光纤备份设备。由于FSO产品安装快速简易，因此可在展览会、短期租用的建筑、野外的临时工作场所或地震等突发事件的现场作为一种临时的通信连接。

　　3G移动通信的升温更使FSO行业欣喜不已，因为FSO可用于蜂窝式基站的建设，由于3G需要密集的基站布置，而FSO可以比微波更能实现新建基站和已有基站间的互连。“蜂窝互连挽救了行业，”FSO新兴公司Holoplex的创办人莫辉博士如是说。

　　8. 软件无线电技术

　　1992年，美国国家远程系统会议上首次提出软件无线电（Software Radio）概念，其基本原理是将DSP芯片或通用CPU芯片作为无线通信的基本硬件平台，将尽可能多的无线通信功能用软件实现。由于系统的升级基于软件，代价小，同时不同系统容易兼容和互联，因此软件无线电已被看成是无线通信领域继固定到移动、模拟到数字之后的第三次革命。

　　ITU制定的第三代移动通信系统（3G）的空中接口没有达成统一的标准，欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000和我国提出的TD-SCDMA的分别应用可能给移动用户的全球漫游和未来个人通信带来限制，而软件无线电最有希望解决这些问题。在一个完全可以编程的硬件平台上，注入不同的软件就形成不同标准的移动用户终端和基站，从而保证各种移动设备之间的无缝集成。其中我国提出的TD－SCDMA就融合了软件无线电技术。

　　软件无线电技术还可以利用不同软件适应不同的标准，调节软件设置来改变信道接入方式或调制方式，从而可以设计出适应多频／多模移动终端，以接入不同的网络，同时还能满足不同接续时间的要求，市场上已经有类似产品出现，如美国已经制成可在全频段工作的SPEAKeasy无线通信机，日本NEC公司和Anritsu公司合作开发的能适应多种调制方式的全能接收机也已问世。

　　此外，软件无线电的自适应频谱管理还有望大幅度提高无线频谱的综合利用效率，而且对于运营商而言，开发更具活力、更低成本的新业务将变得更为方便。

　　目前，软件无线电技术在无线电通信领域的重要性日益受到重视，世界各国都在积极深入研究和实验，我国也已将其纳入国家863高科技发展计划。虽然其宽带天线和射频模块、宽带Ａ/Ｄ变换、高速ＤＳＰ器件等技术难题还在研究之中，但无庸置疑，软件无线电将成为移动通信的主流技术，为移动通信带来一场深刻的变革。

　　9. 光交换技术

　　光交换是指对光纤传送的光信号直接进行交换。长期以来，高速全光网的梦想一直受到交换问题的困扰。因为传统的交换技术需要将数据转换成电信号进行交换，然后再转换为光信号传输。虽然传统的交换技术与光技术结合，在带宽和速度上有十分积极的意义，但是其中的光电转换设备体积过于庞大且费用昂贵。光交换不存在这些问题，而光纤传输技术与光交换技术的融合更能相得益彰，因此光交换技术必然是通信网交换技术未来的发展方向。

　　随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重要。光交换技术能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台，光交换技术可以克服纯电子交换的容量瓶颈，还可以大量节省建网和网络升级成本，例如若采用全光网技术，将使网络的运行费用节省70%，设备费用节省90%，此外，光交换还可以提高网络的重构灵活性和生存性，以及加快网络恢复的时间。

　　武汉邮电科学研究院副院长兼总工程师毛谦指出：“光交换代表着人们对光通信技术发展的一种希望。虽然其对器件和控制技术的依赖性较强，但在未来10年将有很大的进步和发展”。

　　作为全光网络系统的重要支撑技术，世界各国都在着手研究开发全光网络产品，据CIR市场报告预测，到2005年，美国光交换技术将创造11亿美元的市场机会。目前市场上出现的光交换机大多数是基于光电和光机械的，随着光交换技术的不断发展和成熟，基于热学、液晶、声学、微机电技术的光交换机将会逐步被研究和开发出来，其中将以纳米技术为基础的MEMS应用于光交换产品的开发更是加速了光交换技术的发展。

　　应该指出，光交换技术并不会抛弃目前比较成熟的电交换技术，而是与之有机的结合，充分发挥电子技术与光子技术的各自优点，可以相信，光电融合的发展将愈来愈使光交换在交换领域占据越来越重要的地位。

　　10. Wireless Mesh

　　WLAN在接入领域的发展有目共睹，但是由于其基站覆盖范围的限制使得用其建设公众宽带网成本很大，而近来发展的Wireless Mesh（无线网状网格）技术有望给无线宽带领域带来重大变革。

　　在使用Wireless Mesh技术建设的网络中，网络中的每个节点都具备路由的功能，每个节点只和邻近节点进行通信，因此是一种自组织和自管理的网络。实际上，Wireless Mesh网络更像是Internet本身的一种无线版本，分包数据从一个路由到另一个路由进行传递直至到达其目的地，这些特点使Wireless Mesh网络与传统的蜂窝通信网络和固定通信网络有着显著区别。

　　这种技术比起传统的点对多点来具有诸如节能、自动配置和易扩容等很多优势，很多公司开始将Wireless mesh技术用以宽带网络接入，并且相关的无线路由器等产品也已开始商用。如诺基亚公司推出的无线路由器可以安装在屋顶上，从而形成没有基地站的网络，其产品目前已经获得超过50家运营商青睐，他们将借此建立以订户为基础的高速无线网络。

　　美国的SkyPilot公司将智能天线技术应用于Wireless Mesh网络，可以使频谱再利用，从而提高了频谱的利用效率。美国MeshNetworks公司也已经开发出了相关的无线硬件和智能路由软件，其构建的Wireless Mesh网络支持诸如手机和笔记本等移动装置，这些装置可以自由加入或退出网络，当两个或更多装置退出网络范围时，还可以组成自己的微网。

　　实际上，Wireless Mesh可以看作是Ad hoc技术的简化版本，Ad hoc网络仍然处于研究阶段，而Wireless mesh网络已经获得了初步应用，比如在日本的Nankoku市已经使用Wireless Mesh连接了13个小学、4个中学和18个市政建筑。未来，Wireless Mesh在军事、救灾和无线组网等领域的应用更是无可限量。另外，Wireless Mesh、智能天线和UWB技术的融合更是将深刻影响无线宽带接入的未来。