標準未定/功耗問題待解　超寬頻整合藍牙路迢遙

談超寬頻的市場發展前，勢必先定義這項技術。簡單的說，超寬頻是一種無線傳輸技術，並由射頻(RF)、基頻(Baseband)組成的實體(PHY)層加上媒體存取控制(MAC)層所構成。該技術的特性在於，其射頻能量能散布於以GHz為單位的頻譜中，從3.4GHz延伸至10.2GHz，並可以528MHz做為頻帶單位，將頻譜切割為五個通道，以進行資料傳輸，再加上超寬頻採取正交多頻分工(OFDM)調變技術，可動態調整頻寬，可抗窄頻訊號干擾，因此受到廣泛討論。  

而超寬頻最為人稱道之處，除其超級寬的頻帶可以避免其他雜訊的干擾之外，理論值在3公尺內高達480Mbit/s、10公尺達110Mbit/s的傳輸速率，成為吸引各家業者前仆後繼進入這塊市場的主要原因，並吸引藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)等組織的攜手邀約。既然談到超寬頻，更不能忽略WiMedia聯盟這個一手促成超寬頻起飛的組織。該組織目前已有超過兩百餘家業者，並且在業者間的角力告一段落之後，更加明確的朝向標準化之路邁進。  

頻譜不一扯後腿  

WiMedia聯盟近期面臨的最大問題之一，就是在超寬頻的頻譜統一上。儘管涵蓋的頻率極大，帶來高頻寬的優勢，但也面臨各國頻譜不一，導致晶片業者腳步混亂，無法設計出一體適用的產品，也同樣讓終端設備業者出不了貨。如圖1所示，超寬頻在北美、日本、南韓、歐洲等地都已有明確規定，然而因為彼此存在不少差異，因此爭議四起。

圖1　各國超寬頻頻譜分布圖

圖2　恩智浦資深技術行銷經理蔣益傑表示，儘管超寬頻面臨頻譜標準拉鋸的難題，不過隨著OFDM與DAA等技術漸趨成熟，業者攜手態勢湧現，也都為超寬頻的未來發展打下良好基礎。

在欠缺統一頻譜標準的情況下，晶片或終端裝置業者的產品無法在全球推廣，而必須因應各地的頻譜規範進行客製化研發與製造，在在拖累超寬頻的起飛。不過，如此棘手的問題似乎已有解決之道，恩智浦(NXP)資深技術行銷經理蔣益傑(圖2)透露，目前各國已有共識將頻譜統一定於4.2G～4.8GHz，並在未來加入偵測與迴避(Detect And Avoid, DAA)技術後，讓彼此間的訊號干擾降到最低。DAA是一種可偵測有照頻譜中之訊號，並加以動態調整的技術。該技術由於可滿足超寬頻所用頻譜甚寬的先天特性，又能保障有照範圍內之通訊服務需求，因此DAA在超寬頻領域中的重要性也隨之提升。

蔣益傑認為，隨著全球統一通訊頻帶的底定，這顆絆腳石搬走後，超寬頻市場自將升溫；而再加上DAA技術在2008～2010年將成為BG1(3.1G～4.8GHz)的必備技術，也對訊號的穩定度與清晰度更有助益。  

市場應用展新象  

雖然目前尚無法在市面上看到超寬頻終端產品，不過蔣益傑指出，超寬頻的第一階段應用將會集中在檔案傳輸與串流(Streaming)上。在這些應用中，包括PC中的影音傳輸將是首選應用。此外，他也認為，由於超寬頻特別適宜點對點(P2P)的傳輸，因此如手機、家用娛樂等名片交換、影音分享等應用也將會是超寬頻吸引更多用戶的誘因。  

藍牙技術聯盟宣布，預計於2008年底時整合藍牙與超寬頻的規格即將出爐，從超寬頻與藍牙的市場現況，未來可以發現整合兩種或多種的短距無線傳輸技術已成大勢所趨；由於各種短距傳輸的特性、功能與應用領域不盡相同，加上晶片業者基於晶片體積、成本及耗電考量等因素下，在未來將更積極促進各種短距無線技術的整合，在市場布局時達到最佳成效。  

802.11n加入戰局  

以目前藍牙與超寬頻兩者的應用領域來看，藍牙的應用已相當普及，包含行動電話、筆記型電腦、掌上型遊戲機到可攜式媒體播放器(PMP)等消費性電子產品甚至汽車電子，都可見到藍牙的相關應用，是短距傳輸中廣泛應用的技術。而在超寬頻方面，由於定義在高頻寬的傳輸應用，因此主要瞄準從個人應用延伸至區域網路，多用於數位家庭娛樂或電腦對周邊設備的傳輸使用，透過超寬頻將可取代家中複雜的有線纜線、電視與音響設備的HDMI與AV線路、或外接電源的家電產品等，減少家中的影音設備線路，達到簡易操控的環境；但超寬頻應用領域所針對的數位家庭娛樂，與無線區域網路(WLAN)的WiFi 802.11n相似度高，加上802.11n已大量導入市場成為許多終端產品的主要規格，導致超寬頻無法在目前的應用市場中找到切入點。  

圖3　Alereon台灣區行銷總監蔣訓楠表示，自2008年第一季起，多數嵌入式裝置與設備都將支援超寬頻規格。

從應用市場的角度不難發現，超寬頻礙於應用市場的定位不明，加上可能與WiFi 802.11n的應用領域互相衝突，因此超寬頻自誕生後至今一直未有明顯的成長，而超寬頻導入市場的成效不佳，主要原因即晶片價格昂貴，導致相關產品推廣不易。對此，Alereon台灣區行銷總監蔣訓楠(圖3)認為，藉由藍牙技術聯盟提出的技術整合模式，將進一步帶動超寬頻的普及，其中結合藍牙本身具備的市場優勢，不僅能使晶片成本與價格降低，超寬頻的相關產品也可以在短時間內達到量產規模。根據資料顯示，預計從2008年起超寬頻的晶片出貨量將出現大幅成長，且在2011年間呈現倍數成長(圖4)，而未來超寬頻若透過與藍牙結合，應用領域將可擴增到可攜式產品、遊戲機等強調行動與娛樂為主的裝置上。

資料來源：IMS/InStat 圖4　2006～2011年超寬頻晶片之出貨量與產值

耗電議題待優化  

藍牙整合超寬頻之後，將使超寬頻在市場上的能見度增加，不過針對所有短距傳輸中，超寬頻的耗電量明顯偏高的問題，蔣訓楠表示，雖然超寬頻於瞬間傳輸時，功耗將產生大量損失，但基於超寬頻的瞬間傳輸速率高加上傳輸時間短，等於在非常短的時間內就能完成傳輸動作，因此若將超寬頻的傳輸速率與時間進行交叉比對，可以發現，其實耗電量不但不會增加，反而是呈現更低的耗電損失。而許多業者認為採用超寬頻將導致耗電快速的問題，應就超寬頻的傳輸速率與時間兩者進行討論，若還能妥善利用彈性化的傳輸流量控制設計，將能節省更多的功耗。  

雖然超寬頻的市場定位不明，不過由於超寬頻的可利用頻帶範圍相當廣，因此傳輸速度將能有效向上提升，這對於限制在2.4GHz或5GHz的802.11n來說，超寬頻在未來仍具備潛在的發展性。目前超寬頻所規畫的理論傳輸速度為480Mbit/s，實際傳輸效率約為100Mbit/s，但已有相關討論認為理論速度可提高到1Gbit/s或2Gbit/s的高速規格，因此超寬頻雖然在應用領域上效果不彰，不過在技術的可延展性則有絕佳優勢。  

掌握測試方法  

圖5　安立知微波量測事業群亞太技術經理林群表示，Page Scan測試可減少裝置間重新配對時間，以縮短測試時間。

目前藍牙與超寬頻各自有其一套標準，藍牙產品製造商為獲得藍牙商標，必須將其藍牙產品交給藍牙認證測試設備(BQTF)進行測試，並將其測試結果和產品送給藍牙認證人員(BQB)進行審查，因此廠商將產品送審時，必須先透過測試儀器確保產品是否符合規範，此時，則須確實掌握測試方式。安立知(Anritsu)微波量測事業群亞太技術經理林群(圖5)表示，在無線技術測試上，包括藍牙與超寬頻，有幾個須要注意的重點，例如調變方面，藍牙技術聯盟定義的150kHz偏差特性，指的是頻率會介於140k～175kHz，而並非永遠處於150kHz；而調變指數上，藍牙技術聯盟定義於0.28～0.35，這樣的範圍會造成使用者測試時常發生有時會通過測試，有時又可能會失敗的情況，此時則須檢查並微調晶片內建的調變指數，避免太接近臨界值，才可順利測試並獲得精確的數值。  

在主從式架構中，亦即藍牙組網方式之一，其測試時需有一個主要的發送訊息裝置，搭配八個藍牙裝置，在射頻訊號測試中，這個主要裝置必須可順利將資料傳送到其他藍牙裝置上。另外，在多個組從裝置測試時須注意，主裝置互相干擾時，其中一個主裝置須自動變為副裝置，如此才可符合藍牙測試規範。而測試儀器與待測物之間須建立溝通模式(圖6)，測試時也可掌握測試步驟與測試項目，林群表示，藍牙技術聯盟雖特別在標準中制定解決藍牙各裝置間不相容的問題，但在測試時不可忽略詢問(Inquiry)步驟，因各家藍牙產品自有其核心技術，難免還是會發生不相容情況，而詢問步驟即測試主裝置是否可自動詢問副裝置為何品牌，兩裝置間能否相容，如不相容則須另換藍牙副裝置，否則測試結果將出現問題。而在低耗電模式的測試中，由於藍牙副裝置會持續發送訊息告知主裝置其可隨時且瞬間連線，也是造成藍牙為人詬病的高耗電量問題，因此在電源控制部分的測試不可省，林群強調，電源控制測試結果佳，也較能降低藍牙裝置的耗電量。

圖6　藍牙測試模式圖

藍牙測試項目眾多，林群指出，安立知藍牙測試儀器已內建藍牙所有測試項目，並可在測試發生問題時，主動於螢幕顯示問題所在，方便工程師直接修正，此外，儀器並內建藍牙超寬頻超低耗電廣播(ULP Radio)測試項目，因此也可測試藍牙與超寬頻整合的產品。目前藍牙技術聯盟正計畫整合多項無線傳輸技術，包括Wibree、超寬頻、無線區域網路(WLAN)等，以擴大其市場，林群表示，藍牙整合超寬頻技術優勢在於省電，但卻須面臨超寬頻8GHz頻率範圍與藍牙2.4GHz過於懸殊，為整合兩項技術的一大瓶頸；而藍牙與WLAN整合，雖技術瓶頸較易克服，但須解決同頻干擾問題。無論藍牙整合其他技術的下一步動作為何，但目前看來還有諸多問題待克服，其中藍牙整合超寬頻，除技術瓶頸外，標準未定也成為其未來發展一大隱憂。