UWB標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析
UWB是一種短距離的無(wú)線(xiàn)通訊方式,在10米以?xún)?nèi)的范圍里以至少100Mbps的速率傳輸數(shù)據(jù)。這種通訊方式比較適合在家庭內(nèi)部使用,市場(chǎng)應(yīng)用前景非常廣闊,因此圍繞UWB的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)從一開(kāi)始就非常激烈。曾經(jīng)有二十幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參與競(jìng)爭(zhēng),今天只剩下了兩個(gè)。它們是來(lái)自Freescale的DS-UWB和由TI倡導(dǎo)的MBOA.
從技術(shù)上來(lái)講,MBOA和DS-CDMA是無(wú)法彼此妥協(xié)的,DS-UWB曾提出一個(gè)通用信令模式,希望與MBOA兼容。但這種模式顯然在技術(shù)上無(wú)法實(shí)現(xiàn),所以被MBOA、IEEE和無(wú)線(xiàn)USB協(xié)會(huì)拒絕。MBOA在最近的一次表決中占了約10%的優(yōu)勢(shì),但仍然沒(méi)有達(dá)到75%的絕對(duì)多數(shù)。
從產(chǎn)品上來(lái)講,DS-UWB在開(kāi)始的時(shí)候走在了前面。它的樣品在2004年初的時(shí)候已經(jīng)在拉斯維加斯的消費(fèi)電子展上展出,但看來(lái)之后的進(jìn)展比較緩慢,當(dāng)時(shí)存在的問(wèn)題今天依然存在,例如功耗很大、需要兩根天線(xiàn)分別收發(fā)、在天線(xiàn)與接收器中間有阻擋時(shí)會(huì)出現(xiàn)花屏等。而另一方的MBOA正迎頭趕上,來(lái)自Staccato公司芯片級(jí)的物理層芯片(PHY)在2004年的第一季度已經(jīng)完成,八、九月份的時(shí)候,配合TI公司可編程門(mén)陣列(FPGA)的媒體存取控制器(MAC)已經(jīng)可以工作。FPGA還不是芯片級(jí)的產(chǎn)品,是在芯片生產(chǎn)之前用來(lái)驗(yàn)證和測(cè)試邏輯功能的,完全芯片級(jí)的平臺(tái)要到今年年底實(shí)現(xiàn)。這將是兩個(gè)芯片的方案,相比較于DS-UWB目前的四芯片方案在成本、體積和功耗上占有較大的優(yōu)勢(shì)。
在理解UWB的時(shí)候有必要知道UWB不僅僅指的是DS-CDMA或MBOA,他們僅僅是處于UWB完整架構(gòu)的最底層。讓我們看一下除了這最底下的一層,UWB還有哪些內(nèi)容。
Wireless USB:無(wú)線(xiàn)USB;
Wireless 1394:無(wú)線(xiàn)1394;
Application Profile:應(yīng)用層協(xié)議子集;
DLNA compliant: DLNA兼容,DLNA是數(shù)字化客廳網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟的縮寫(xiě)(Digital Living Network Alliance);
PAL:協(xié)議適應(yīng)層,(Protocol Adaption Layer);
UPnP/IP:即插即用多媒體IP電話(huà);
Wimedia Convergence Platform: Wimedia匯聚平臺(tái)。Wimedia是無(wú)線(xiàn)多媒體的縮寫(xiě)(Wireless Multimedia);
DS-CDMA or MBOA Specification: DS-CDMA或MBOA規(guī)格。DS-CDMA是直接序列CDMA的縮寫(xiě)(Direct Sequence);MBOA是多頻帶OFDM聯(lián)盟的縮寫(xiě)(Multi-Band OFDM Alliance)。
DS-CDMA或MBOA相當(dāng)于物理層,位于整個(gè)架構(gòu)的最底層,她還分成兩個(gè)子層,即物理層(PHY)和物理層的控制器層(MAC)。在其上面是WiMedia的匯聚層,有點(diǎn)類(lèi)似于鏈路層或事務(wù)層,介于物理層和應(yīng)用層的中間。在WiMedia匯聚層的上面就是應(yīng)用層面的無(wú)線(xiàn)USB、無(wú)線(xiàn)1394和其他的應(yīng)用環(huán)境,這些層多已被IEEE802.15.3a確認(rèn)。
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無(wú)線(xiàn)USB的規(guī)格將在今年年底之前頒布,這里大家首先要弄清楚這個(gè)無(wú)線(xiàn)USB的標(biāo)準(zhǔn)是得到USB IF確認(rèn)的,而并不是之前由Cypress公司推出的那個(gè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)線(xiàn)USB的推動(dòng)者小組成員包括英特爾、惠普、微軟、德州儀器、飛利浦、三星、NEC和Agere.它們將負(fù)責(zé)建造一個(gè)與USB兼容的應(yīng)用軟件棧,以及和1394及WiMedia合作創(chuàng)建分享UWB射頻的規(guī)則。
獲得USB的支持和支持USB對(duì)UWB是非常重要的,大家都知道USB的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍,但現(xiàn)在的USB外設(shè)都是有線(xiàn)的,需要通過(guò)一根線(xiàn)纜與PC主機(jī)相連,例如打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和外置硬盤(pán)等。這個(gè)數(shù)字非常巨大,今天已經(jīng)有15億條USB的線(xiàn)纜存在于我們的生活中,而這個(gè)數(shù)字到2006年時(shí)將大幅增長(zhǎng)到35億,這表示有差不多這個(gè)數(shù)量的USB設(shè)備和主機(jī)。無(wú)線(xiàn)USB的目的是消除線(xiàn)纜,而用無(wú)線(xiàn)的方式收發(fā)信號(hào)。在PC主機(jī)和外設(shè)這兩端依然以USB的方式工作,所以必須有一個(gè)與USB兼容的應(yīng)用軟件棧。而無(wú)線(xiàn)發(fā)射這一塊需要使用UWB的射頻,由于1394的設(shè)備和其他設(shè)備(非USB和1394)也需要通過(guò)UWB的射頻來(lái)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)收發(fā),他們將在WiMedia這一層匯聚,不管原來(lái)是什么信號(hào),在經(jīng)過(guò)WiMedia匯聚層后轉(zhuǎn)換成相同的信號(hào)傳送給物理層發(fā)射。換句話(huà)說(shuō),就是要分享UWB射頻。
MBOA已經(jīng)得到無(wú)線(xiàn)USB的批準(zhǔn),而DS-CDMA尚未,這對(duì)于DS-CDMA是一個(gè)嚴(yán)重的缺憾。
同樣1394也是非常重要的,特別是在消費(fèi)電子市場(chǎng)上。我們今天比較熟悉的1394設(shè)備是數(shù)碼攝像機(jī)(Camcorder或DV),1394與USB最大的不同是外設(shè)與外設(shè)之間可以直接通訊。USB采用主/從的架構(gòu),比較多見(jiàn)的主機(jī)是PC機(jī),而其他外設(shè)都是從設(shè)備,他們或直接或經(jīng)由集線(xiàn)器(Hub)連到主機(jī),所有的操作必須由主機(jī)來(lái)主導(dǎo),這很適合于PC及其周邊設(shè)備的應(yīng)用,但顯然不適合于消費(fèi)電子產(chǎn)品的互聯(lián);1394采用對(duì)等的架構(gòu)(peer-to-peer),聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備彼此之間都可以通訊,例如機(jī)頂盒和DVD機(jī)可以同時(shí)播放,而電視機(jī)和刻錄機(jī)可以選擇其中的任何一個(gè)節(jié)目源,而這并不需要一臺(tái)主機(jī)的控制。今天在市場(chǎng)上已經(jīng)有3億條1394的線(xiàn)纜,這個(gè)數(shù)字將隨著數(shù)字電視的普及在今后幾年中大幅增長(zhǎng)。
與無(wú)線(xiàn)USB不同,無(wú)線(xiàn)1394對(duì)DS-CDMA和MBOA都支持。無(wú)線(xiàn)1394的主任成員較之于無(wú)線(xiàn)USB的推動(dòng)者小組成員的范圍要更廣泛一些,盡管英特爾和飛利浦不在其中,但有索尼、松下、三菱這樣的消費(fèi)電子制造巨頭,也有蘋(píng)果、昆騰和牛津半導(dǎo)體(昆騰是做硬盤(pán)的)這樣的PC及其外設(shè)制造商,還有軟件商,像Mindready、Vividlogic和Newnex等,以及Molex.它們將負(fù)責(zé)構(gòu)建一個(gè)1394協(xié)議適應(yīng)層(PAL)以支持400Mbps的無(wú)線(xiàn)1394,還要與WiMedia協(xié)會(huì)合作以實(shí)現(xiàn)兼容性和互操作性。
WiMedia協(xié)會(huì)的任務(wù)看起來(lái)比較多一些,它需要建立一套程序用于認(rèn)證和保證互操作性;要能支持多協(xié)議的架構(gòu),比如無(wú)線(xiàn)USB、無(wú)線(xiàn)1394和DLNA,要支持公平競(jìng)爭(zhēng)和傳輸數(shù)據(jù)的安全性;要支持即插即用和建立基于IP的應(yīng)用程序棧來(lái)支持多媒體數(shù)據(jù)流。該協(xié)會(huì)成員包括英特爾、惠普、德州儀器、飛利浦、三星、LG、意法半導(dǎo)體、夏普、柯達(dá)等,摩托羅拉亦在此成員之列中。
所以我們應(yīng)該看到所謂的UWB是一個(gè)完整的系統(tǒng),而不僅僅是現(xiàn)在人們熱衷討論的DS-CDMA或MBOA.只有充分理解這一點(diǎn)才算是理解了真正的UWB,而只有全面地支持所有這些協(xié)議層,才可以說(shuō)是一個(gè)完整的UWB系統(tǒng)。
回到DS-CDMA或MBOA的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng),我們究竟如何去判斷孰優(yōu)孰劣呢?其實(shí)兩方面都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。DS-CDMA技術(shù)是單頻帶方式或窄脈沖方式,多個(gè)傳輸任務(wù)可共享整個(gè)頻帶的頻率,對(duì)現(xiàn)有的、許可頻帶內(nèi)的用戶(hù)造成的干擾比較少,成本可以做得比較低、上市的時(shí)間較短,易于實(shí)現(xiàn)低功耗、低速數(shù)據(jù)流的無(wú)線(xiàn)傳輸,可實(shí)現(xiàn)更高速的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,應(yīng)用于媒體流及大量的數(shù)據(jù)傳輸;MBOA技術(shù)是多頻帶方式,技術(shù)上易于實(shí)現(xiàn)、功耗很低,頻帶的利用率高,多個(gè)頻率子帶并列,可以避開(kāi)某些頻帶、靈活配置,速率的擴(kuò)展性好。
以無(wú)線(xiàn)電頻率管理來(lái)說(shuō),有兩個(gè)基本的原則:1.新的無(wú)線(xiàn)電技術(shù)不得對(duì)已有的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)(系統(tǒng))造成有害干擾;2.受到干擾不得提出保護(hù)要求,既要能忍受已有無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的各種干擾。這對(duì)于DS-CDMA比較頭疼,因?yàn)樗褂谜麄€(gè)3.1-10.6GHz頻段,而有些無(wú)線(xiàn)技術(shù)就使用其中的一些頻率,例如802.11p的載頻是5.8GHz;而MBOA使用多個(gè)頻率子帶,可以很方便地避開(kāi)這個(gè)頻率。
?。▽?duì)不起,我無(wú)法說(shuō)得更具體,事實(shí)上兩個(gè)技術(shù)都不錯(cuò)。)
在市場(chǎng)推廣方面,兩個(gè)陣營(yíng)分別組建了自己的聯(lián)盟,都建有自己的網(wǎng)站。DS-UWB組建的聯(lián)盟是UWB論壇(UWB FORUM),網(wǎng)站地址是http://www.uwbforum.org.MBOA的組織就是這個(gè)名稱(chēng),網(wǎng)站地址是http://www.multibandofdm.org.
UWB論壇目前有77家會(huì)員,其中有十幾家高校和研究所,占了近15%.MBOA聯(lián)盟已有170多個(gè)成員,幾乎集中了所有的大型跨國(guó)公司和集團(tuán),這是一種優(yōu)勢(shì),因?yàn)殚_(kāi)發(fā)、推廣、應(yīng)用一個(gè)新的技術(shù)和產(chǎn)品需要大量的投入,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一二家企業(yè)所能承受的。而且UWB一個(gè)很重要的應(yīng)用是把家庭中的電器產(chǎn)品連接成微微網(wǎng)(Piconet),需要有大量的電器產(chǎn)品支持,這就要求有大批的家用電器和計(jì)算機(jī)制造商提供這樣的產(chǎn)品。
那么UWB的現(xiàn)狀究竟是如何的呢?還有多久用戶(hù)才能享受到這一新技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)的全新體驗(yàn)?zāi)??其?shí)新技術(shù)、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)需要經(jīng)過(guò)以下四個(gè)階段:1.芯片階段;2.模塊階段;3.系統(tǒng)階段;4.產(chǎn)品階段。DS-UWB已處于模塊階段,而MBOA剛剛進(jìn)入芯片階段。用戶(hù)仍需要等待一段時(shí)間。即便是達(dá)到了產(chǎn)品階段,還需要經(jīng)受市場(chǎng)的考驗(yàn),不然重蹈藍(lán)牙技術(shù)的覆轍,曇花未現(xiàn)便已凋零,不管誰(shuí)贏(yíng)得了標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)也只能是一個(gè)失敗的嘗試,這需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力。
撇開(kāi)UWB內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng),我們還應(yīng)該看到在數(shù)字化家庭這樣一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域UWB還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上一花獨(dú)放。802.11也正在躍躍欲試,WLAN的劣勢(shì)是她的傳輸速率比較低和對(duì)多媒體數(shù)據(jù)流的支持不夠,但傳輸距離長(zhǎng)卻是她的優(yōu)勢(shì)。802.11正在試圖突破這些技術(shù)瓶頸,能否在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)值得我們關(guān)注。UWB傳輸距離短的局限(10米)也使得她只能構(gòu)建微微網(wǎng),即便在一個(gè)家庭內(nèi)部也無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,這需要結(jié)合有線(xiàn)的傳輸技術(shù),例如1394a/b、USB2.0或USB OTG.有線(xiàn)技術(shù)同樣具有很多的優(yōu)點(diǎn),比如電磁干擾小、傳輸穩(wěn)定、安全性高等等,另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是這些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟,產(chǎn)品經(jīng)受過(guò)市場(chǎng)的考驗(yàn),也符合消費(fèi)者的使用習(xí)慣。另外, 在關(guān)注UWB的同時(shí),開(kāi)發(fā)其他更實(shí)用與更迫切的數(shù)字接口技術(shù)也逐步提上日程。