超寬頻披荊斬棘 功耗/頻譜規畫/測試認證難題待解

2006-11-21
超寬頻晶片解決方案自2005年底便已陸續出籠,但經過一年後,市場發展未見明顯起色,原因是在技術與市場上皆面臨諸多瓶頸,包括晶片功耗過高、台灣頻譜規畫與相關政策未定,以及測試認證規範尚未健全等問題仍急待解決。而超寬頻的下一步,除了不斷增加應用協定,例如與藍芽結合,以順利進入市場,擴大應用版圖;在傳輸規格上,也可望藉由毫米波的出現,將傳輸速率拉升至1Gbit/s以上。
超寬頻晶片解決方案自2005年底便已陸續出籠,但經過一年後,市場發展未見明顯起色,原因是在技術與市場上皆面臨諸多瓶頸,包括晶片功耗過高、台灣頻譜規畫與相關政策未定,以及測試認證規範尚未健全等問題仍急待解決。而超寬頻的下一步,除了不斷增加應用協定,例如與藍芽結合,以順利進入市場,擴大應用版圖;在傳輸規格上,也可望藉由毫米波的出現,將傳輸速率拉升至1Gbit/s以上。  

速度持續推升似乎是傳輸技術發展的必然法則,即便在無線個人區域網路(WPAN)中,發展最為成熟的藍芽亦打算與WiMedia聯盟的超寬頻(UWB)聯姻,藉由超寬頻的底層提升傳輸速度至480Mbit/s,並擴大應用市場。  

藍芽+超寬頻的新標準將在2007年下半年~2008年推出,但符合超寬頻已先行拓展市場,目前所遭遇的瓶頸主要來自於產品功耗、各國頻譜規畫及測試認證等問題。  

功耗問題亟待解決  

對於大部分的小型電池而言,WiMedia超寬頻系統的峰值功率(Peak Power)過高,因此平均功率影響電池整體生命週期。Artimi亞太銷售總監洪繼隆表示,峰值功率受到硬體所控制,而高頻段的超寬頻模擬要消耗相當多的能量,同時,快速的數據流需要較高的週期率(Clock Rate),因此硬體設計成為重要關鍵,至於平均功率則同時受到軟體與硬體的影響,此外,媒體存取控制(MAC)層、所有的應用協定又深受平均功率的影響。  

因此,應針對整個系統包括實體(PHY)層、MAC及應用等,進行電源管理工作,並開發具備完整軟體的系統單晶片(SoC),以在支援多種應用協定的同時,能協調WiMedia協定與硬體所需的系統功耗。此外,處理目標主機端的應用與協定時,可採用專用的應用加速器及硬體,其降低功耗與提升產品整體效能之能力,比主機端的核心處理器更勝一籌。  

台灣頻譜規畫懸而未決  

在頻譜管理規畫部分,各國所釋出供超寬頻使用的頻段多介於3.1G~10.6GHz(圖1),但仍有其他多種傳輸技術使用該頻段,解決訊號相互干擾的問題迫在眉睫,美國聯邦通訊委員會(FCC)便針對超寬頻發射功率設定-41.25dBm之門檻,其他地區則選擇性開放頻段,例如歐洲只開放 3.1G~4.95GHz與6G~9GHz頻段,並提出DAA規範;日本則釋出3.1G~4.8GHz與7.25G~10.25GHz頻段,其中,在不使用DAA規範的情形下,4.2G~4.8GHz頻段僅供使用至2008年12月。  

反觀台灣,超寬頻使用頻段之規畫遲遲未定,成為台灣超寬頻廠商進入市場的阻力,中山科學院電子研究所超寬頻計畫專案經理莊郁民認為,台灣政府應在頻譜開放政策上盡快定案,提供相關廠商良好的開發環境,以利儘早進入市場卡位。  

測試認證規範未臻完善  

目前已有多家廠商推出超寬頻相關解決方案,因此迫切需要測試認證,原則上,所有相關測試認證規範皆由WiMedia聯盟組成CRB訂定,但實際運作是由英特爾所主導。  

然目前WiMedia聯盟只針對PHY提出相關認證規範,平台測試雖已展開,但開放測試實驗室的相關時程規畫尚未公布。百佳泰電腦新興業務開發處業務部資深經理賴俊亨表示,射頻平台認證的規範將待MAC 1.0版本底定後,於2006年底制訂完成,至於終端產品部分,USB協會預計在2007年第二季完成規範制訂,英特爾則預計在2006年第四季完成技術認證。此外,莊郁民進一步表示,預期最快在2006年底~2007年初,英特爾將把WUSB訂為個人電腦的最新介面規格,屆時可望引爆WUSB晶片市場的需求。  

至於英特爾參與WiMedia認證的主要原因,賴俊亨表示,一般認定未來廠商欲取得WUSB認證之前,須先取得WiMedia某種級別的認證,但如果 WiMedia聯盟展開測試認證的進度太慢,USB協會恐將自行決定測試規範。而將與WiMedia超寬頻整合的藍芽,其特別興趣小組(SIG)應會參考 WUSB協會的運作模式,提供相關測試認證。藍芽SIG亞太區技術市務經理蘇國良則表示,未來藍芽與超寬頻的結合將使雙方受惠,應用領域將涵蓋高低傳輸量之應用。  

毫米波衝高WPAN傳輸速率  

除了應用上的結合,在傳輸規格方面,IEEE 802.15.3c工作小組亦正針對WPAN著手制訂毫米波(Millimeter Wave)傳送規格,期望藉由毫米波提供更高的傳輸速率及更流暢的影音傳輸。  

毫米波的明確定義是指在30G~300GHz頻段範圍、波長為1~10毫米且傳輸速度達每秒30萬公里的電波。國立台灣大學電機工程學系教授黃天偉表示,速度的推升為大勢所趨,從無線區域網路(WLAN)的規格演進可見一斑,預期在2007~2009年,WLAN便可衝破1Gbit/s的傳輸速率,而包含藍芽、超寬頻及ZigBee等標準在內的WPAN,即標準為802.15,便可望藉由毫米波達成1Gbit/s的傳輸速率。  

(詳細圖表請見新通訊元件雜誌70期12月號)  

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