無處不在的無線技術正以極快的速度演進，為傳統的有線通訊系統提供無線替代方案，其中無線通用匯流排技術(Universal Serial Bus, USB)則是目前新興且極具潛力的技術之一，其使用頻段與多種技術相同，例如藍芽、ZigBee等...
無處不在的無線技術正以極快的速度演進，為傳統的有線通訊系統提供無線替代方案，其中無線通用匯流排技術(Universal Serial Bus, USB)則是目前新興且極具潛力的技術之一，其使用頻段與多種技術相同，例如藍芽、ZigBee等。
因此，在多種技術中無線USB將如何脫穎而出，其技術特性值得大家共同來深入探討。
目前除無線USB之外，市面上還有各種適用於不同資料傳輸類型的無線技術，現有的低成本射頻(RF)收發器通常使用27MHz、433MHz、868MHz或900MHz的頻率範圍，而在2.4GHz與5.4GHz頻寬則有各種不同版本的802.x無線技術與藍芽技術。
至於ZigBee技術則是跨越868MHz、915MHz，以及2.4GHz三個頻譜，對於非網路應用的多點對單點系統(Multipoint-to-point)而言，則有2.4GHz頻寬的無線USB技術(表1)，另外，紅外線傳輸也屬於無線通訊範疇。
以下將針對使用2.4GHz頻段的無線技術作一簡單比較說明，包括IEEE 802.11、藍芽、紅外線、ZigBee、無線USB。
IEEE 802.11技術最適用於各種資料網路的應用上，這項傳輸技術在市場上已建立口碑且廣受採用。然而，這項技術的優點，在低頻寬應用上反而變成缺點，802.11是針對多媒體網路與資料網路的應用所設計，為了管理服務品質、傳送路徑等功能，須要消耗相當多的資源，而且須要處理基頻及堆疊，因此802.11無線傳輸技術的成本，對於感測器、人機介面(Human Interface Device, HID)週邊裝置等低頻寬系統而言，實在太昂貴。如果作為連接至控制網路的高階集訊器或橋接器，802.11則是相當具有潛力的技術。
藍芽技術適用於個人區域網路(Personal Area Networks, PAN)，此技術可支援多媒體與資料傳輸，但用途比802.11狹隘，而且所消耗的資源仍然太多。藍芽技術是一種多層傳輸協定，在16位元微控制器(MCU)的運算環境下，大約需要15MIPS的執行速度以及128kb的記憶體空間。「每個節點5美元」是藍芽技術在業界喊的其中一項口號，但這裡所指的5美元，目前包括無線電裝置的OEM成本，可能尚未包含通訊堆疊程式碼、外部記憶體與MCU的成本。
900MHz與868MHz的收發器可為低頻寬無線節點提供量產成本低於3美元的方案，但與可在全球通用、免執照的2.4GHz ISM頻寬不同的是，因為美國與歐洲的頻譜規範不同，因此900MHz與868MHz的收發器須針對個別市場開發不同的產品線。此外，遙控器常用的紅外線技術成本低於1美元。
紅外線技術的最大瓶頸在於其受限於三公尺直線傳輸的束縛，而且訊號只能單向傳送。假如在牆上安裝一台全新的平面螢幕電視，卻因為要遙控音量和選台，必須將放置喇叭擴大器與機上盒的櫃子打開，那將有多麼不便呢？
ZigBee技術是一項逐漸備受矚目的新興標準，其協定堆疊(Protocol Stack)所消耗的資源量比藍芽技術合理許多，若採用8位元處理器執行，大約需要10MIPS的執行速度與4～32kb的記憶體空間，因此非常適用於各種家庭與工業自動化網路。
但是到目前為止，ZigBee的市場還不熱絡，而且PC業界尚未能對這項技術提供原生型支援。
無線USB代表無線電連線後端的是USB介面，當一個無線USB聚集點連接USB裝置時，可以透過2.4GHz頻寬和其他無線USB裝置溝通，並透過標準USB介面將資料連結到有線網路。Cypress推出的WirelessUSB技術目前提供10～20Mbps資料傳輸速率，可傳輸通訊距離為10公尺(預計未來可達50公尺)，這項技術簡化通訊協定的層數與複雜度(圖1)，意謂能達到最高資料輸出量與最低耗電量，非常適合像感測器陣列、PC週邊裝置、遙控器等多點對單點的系統應用。
由於PC與企業網路市場在基本輸入/輸出系統(Basic In/Out System, BIOS)與驅動程式方面，對USB均提供充份支援，因此將無線USB裝置連接到資料網路上相當輕而易舉，而且這些節點的成本只須針對2.4GHz無線電技術，因此可縮減節點的生產成本。
對於點對點系統與多點對單點的系統而言，2.4GHz技術為設計業者與終端用戶提供多重效益。對設計業者而言，2.4GHz的真正魅力是其低延遲率、高輸出量與全世界通用的特點，由於2.4GHz頻寬具備非常寬闊的頻譜環境以及高達79個可用通道，因此在同一個邏輯位址之中，可以與多個獨立的網路並存運作。
針對無線鍵盤與滑鼠而言，升級至2.4GHz即意謂能獲得更遠的傳輸距離，以及更高的可靠度，使用者不必再將接收器調整至「最剛好的位置」，也不用為了讓內含無線裝置的桌上型電腦能順利運作，而刻意避開大體積的金屬物體。此外，因為可用頻寬多，尤其是鍵盤這類的輸入裝置在大部分時候是處於睡眠模式，因此可以延長電池續航力。
延長傳輸距離的另一項優點，就是未來鍵盤與各種指向裝置能支援各種有線與衛星電視系統專用的機上盒，這種設計將受到消費者歡迎，因為這些系統的使用者介面會邁向複雜化。2.4GHz將扮演催化劑角色，推動電視與電腦之匯整。
對於像電視遊樂器操控裝置而言，2.4GHz無線技術讓其擺脫傳輸線的束縛，並排除無線電話與900MHz遊戲操控裝置相互干擾的問題。採用2.4GHz技術的遊樂操控裝置目前已在市面上販售，而且這些裝置在遊戲類雜誌中均獲得極高的評價，預計未來將有更多相關產品上市。
硬體與系統複雜度皆是影響系統成本的主要因素，許多無線電系統(2.4GHz與其他頻寬)都以模組方式出貨，通常會使成本提高，但無線射頻子系統的所有或大多數元件都整合在模組當中，因此可簡化設計人員的作業。
以往，設計人員為了提高2.4GHz技術在市場上的吸引力，必須設法開發出單一的2.4GHz無線電IC，將外接的被動元件數目降到最低，而且還搭配現成的天線設計，讓無線射頻系統的設計和標準數位系統一樣簡單，並避免額外的模組成本。藍芽技術已經克服部分的障礙，但除非以百萬件為單位的大宗量購，否則藍芽技術的成本還是高於一般無線系統的10美元。
如果使用原始的無線電介面，則需要HID製造商在微控制器中增加一個基頻，但功能較完整的2.4GHz無線電IC，會提供一個透明序列介面(Transparent Serial Interface)，內含位元切割(Bit Slicing)與關聯(Correlation)的功能。
在裝置中使用這些內建功能的無線電IC，可以省下可觀的工作量與時間。此外，還有其他的功能也必須加入無線解決方案或HID系統中，這些功能決定無線系統在空中傳輸的方式、如何與其他節點互動，以及如何因應錯誤與干擾的問題。
無線系統面臨其中一項主要設計挑戰是耗電量的問題，PC使用者與遊戲玩家都不樂意見到在緊張關頭，必須暫停動作去換電池，若在工業應用上，則必須雇用人力專門更換感測器的電池，也不符成本效益。
由於多數的無線電裝置在睡眠模式下，耗電量微乎其微，因此縮減傳輸的長度與頻率是節約用電與增加電池續航力的關鍵。通訊協定越複雜，所需傳送的控制資料就越多。
傳輸的頻寬也是一項重要考量，在某些情況下，每隔幾秒蒐集一次資料就已足夠，但根據所採用之無線技術種類，有可能需要配合通訊協定進行更頻繁的傳輸作業。以藍芽裝置為例，每隔一段時間就要掃描整個網路系統，以偵測網路上的新裝置，並執行系統同步化。如果應用環境中常有新裝置進入和退出網路，例如咖啡店內的資料網路，這種偵測功能則絕對不可或缺。對於低成本的多點對單點系統而言，有時候執行通訊協定所消耗的電量比傳送資料的耗電量還要多。
另一個延長電池續航力的方式是設計純發送(Transmit-only)的節點，由於這種節點的無線電不負責接收訊號，因此毋須要定期偵測是否有訊號傳入，換言之，只有當發送訊號時才會消耗電力。顯然，這種節點的缺點是不能接收訊息，但是在某些情況下，雙向通訊並不會增加太多效益，例如鍵盤是純發送訊息的裝置，因此並沒有接收訊息的必要，這個時候，電力節約與電池續航力的延長顯得更為重要。值得注意的是，也可以設計一種裝置，使用收發器作為只發不收的用途，但偶爾必要的時候也可以發出一個「預備接收(Ready to Receive)」的訊息，而後開始讀取傳入的訊息，此作法可以在不須持續消耗電力的狀況下，支援雙向通訊的通道。
智慧型電源管理可以大幅提升電池續航力，另一方面，當裝置的電池在2～10年的使用期間開始耗損時，我們也需要建構一個能應變處理的機制。在每個節點中加入自我監測電池續航力的元件也是另一項作法，但這種方式會增加每個節點的成本。另一種更有效率的機制是採用接收信號強度指示器(Received Signal Strength Indicator, RSSI)，由接收器來測量每個節點的傳輸功率，如果某個節點上的訊號強度開始減弱，接收器可以透過系統發出要求更換電池的訊息。
任何無線系統都要仔細考量系統是否能抵抗來自其他搭配式傳輸(Collocated Traffic)的干擾，例如802.11、藍芽裝置、微波爐的雜訊與干擾。WirelessUSB低速(Low Speed, LS)系統的直接序列展頻(Dynamic Sequencing Spread Spectrums, DSSS)/分碼多工擷取(Code-Division Multiple Access, CDMA)編碼模式，能與其他無線裝置並存運作。此外，阻抗匹配(Impedance Matching)L/C網路可擔任帶通(Bandpass)濾波器的功能，可以排拒更高功率的帶外訊號(Out-of-band Signal)，例如行動電話以及900MHz的無線電話，而天線對於帶外訊號的回應也很低，因此可改善收訊狀況。此外低雜訊放大器(Low-Noise Amplifier, LNA)、混頻器(Mixer)與AC也以極高頻寬結合，可排拒像調幅廣播(AM)與電視廣播等低頻訊號。
舉例而言，當靠近藍芽裝置時，發生訊號碰撞(Collision)的機率不到整體運作時間的1.5%，如果碰撞情況真的發生，發送器必須重傳受到影響的封包，由於LS的延遲時間低於4ms，使用者不易察覺，因此這樣的表現對於LS的用途而言已經綽綽有餘。
在802.11方面，當接收器與一個802.11存取點(不是節點)相距不到一英吋時，就會發生明顯傳輸訊號衰減的現象，通常只要將無線USB接收器移動一下，就可以解決問題。例如在使用筆記型電腦時，系統的USB連接埠剛好座落在802.11存取點的旁邊，則使用者可以用標準的USB連接線，將接收器移到適當的距離之外。
至於無線USB裝置間相互干擾的問題，無線USB技術採用49個CDMA編碼與82個1MHz的通道，因此理論上具備4018個通道的頻譜效能，發生相互碰撞的機會微乎其微。
建構無線通訊系統有好幾種方式，根據個別節點與聚集點的傳輸距離與頻寬，讓每一種系統都有各自的市場區間。雖然採用標準通訊協定可以促成連接在一起的節點與聚集點之互通性，但由於會增加資源的消耗，而且還會面對採用標準認證的挑戰，所以像無線滑鼠與感測器等簡單的節點，並沒有共通的標準存在。
2.4GHz技術已經成為點對點系統與多點對單點系統優異的解決方案，除可提供高頻寬外，並允許多個網路並存運作，但是許多2.4GHz技術過於複雜且昂貴，不適用於簡單的裝置上(圖2)。當這些裝置須要相容時，可以直接連結到控制網路，在這方面802.11標準與USB標準都有相當優異表現。
無線USB技術所需的外部元件不多，一個滑鼠只需不到10個電阻器與電容器，另外不須外接快閃記憶體，因此相當適用低價位的多點對單點系統。預先設定(Preconfigured)的編碼可將無線電連接到外部USB裝置，另外還有一套低資源消耗的無線通訊協定可作為範例參考使用。一般而言，一個無線USB節點使用一組AA電池，可以傳輸1Gb以上的資料(包含通訊協定所占空間)。目前Cypress開發的WirelessUSB LS已經開始供應樣品，具有發送器以及純發送器兩種產品，量購單價不到2美元，預計未來兩年內將降價到1美元以下的價格；另一方面，提供最遠50公尺的可靠傳輸距離，以及採用工業標準溫度範圍的WirelessUSB LR(遠距版)，已在2004年上市。