因應多媒體應用需求，傳輸頻寬已成為各種無線通訊技術能否於市場生存的重要關鍵。以媒體串流的即時性、高頻寬與省電特性來看，現今的無線傳輸規格都無法滿足市場需求...
因應多媒體應用需求，傳輸頻寬已成為各種無線通訊技術能否於市場生存的重要關鍵。以媒體串流的即時性、高頻寬與省電特性來看，現今的無線傳輸規格都無法滿足市場需求。為了讓影音設備無線化能及早導入市場，具備高頻寬、低耗電條件的UWB就成為眾人眼中的明日之星。
本文特別擷錄新通訊元件雜誌所主辦的「UWB技術發展研討會」部份內容，供讀者參考。
目前已面世的各項無線傳輸技術中，以個人周邊應用為最大市場，因此現有許多種無線傳輸技術相互競逐市場，而其中又以UWB、Bluetooth與ZigBee為市場主流。
UWB的特性是傳輸速度相當快，其具有110Mbps/ 200Mbps/480Mbps三種規格，所以應用範圍相當廣泛，它可以透過地底傳送訊號，因此不易受到其他訊號干擾，這是其他無線通訊無法作到的。與傳統窄頻無線通訊技術相比，UWB可以使用的頻段較大，達500MHz以上，且能在很短時間內發送個別脈衝訊號，耗電性較低。另外，還有高度安全性、精準的定位功能，及低成本的晶片結構等特性，都讓UWB成為被各界認定有高發展性的一項技術。但是目前UWB標準發展尚未明朗化，工研院IEK產業分析師許績偉 (圖1)表示，目前有兩個提案，分別是由TI等公司支持的Multi-band OFDM標準，和由Freescale等公司支持的Direct Sequence UWB標準，且由於此兩提案僵持不下，因此兩路人馬各自發展，其中有利也有弊。許績偉認為，雙重標準對於IC設計業者是不利的，但卻對模組業者提供了較大發展空間，因為模組業者可以兩邊都壓寶，而IC設計業者卻只能二擇一。
許績偉表示，目前UWB主要分成三種介面，分別是USB2.0、1394，和DVI/HDMI，主要應用於手持性消費電子產品、家用多媒體影音產品和電腦產品，預估至2007年，UWB應用產品產值將達10億美金(圖2)，其中仍以使用USB2.0介面的產品佔最大比例，但DVI/HDMI介面產品將會超越1394介面產品。到2008年時，UWB晶片價格將會降到6塊美金以下，市場因此更迅速成長。
Bluetooth技術目前已發展至1.2版本，不僅相容於1.1版本，還加入了適應性跳頻技術(AFH)，用來減少與其他無線通訊裝置之間所產生的干擾問題；此外，「First FHS」與「Interlaced scan」技術能使連結過程更為穩定、快速，由5秒縮短至1秒以下；延伸同步連結導向通道技術(eSCO)能對語音傳輸執行錯誤偵測工作，並適時提供語音資料的重傳，以提供具高度QoS的音訊傳輸。
許績偉表示，未來Bluetooth將會走向EDR版本，不僅相容於1.1與1.2版本，其最高資料傳輸速度更提昇到3Mbps，且由於傳輸速度提昇，調變方式也會由GFSK改為PSK，甚至可能加入多微網運作機制(Scatternet)，此機制能有效規範多種藍芽裝置間的同時連結與傳輸。
許績偉說，Bluetooth在2003年整體市場仍以通訊及資訊產品為主，其中手機扮演帶動整體產業發展的火車頭角色，其普及的結果影響到耳機、NB、PC、Automotive等產品的發展。而以Bluetooth產品銷售發燒情況來看，預計2004年將可突破1億台以上的出貨水準(圖4)，未來幾年仍將以每年將近一倍的速度成長，至2008年時，全球藍芽市場將突破6億水準，應用類別仍以通訊產品約佔整體市場7成比例為最高(圖5)，其中行動電話、耳機、Add-on卡為2008年產品應用的前3名。而晶片價格下降幅度將遠超過預期，預估明年就會下探4美元以下了。
面對未來發展，台灣廠商要如何抓緊商機呢？許績偉建議，Bluetooth IC廠商的晶片解決方案最好符合價格敏感度高的中低階應用產品，同時朝設計自主性較高的ODM模組產品方向發展；而Bluetooth模組廠商應將資訊產品應用列為主軸，並擴展音訊與消費性電子產品，再投資發展其他新興短距無線模組作為下一世代之產品；至於Bluetooth系統產品廠商，應以數據傳輸為主軸的資訊產品列為重點，並圍繞在行動電話週邊的音訊傳輸裝置，再提高產品附加價值以達到差異化。
ZigBee現今尚處於萌芽階段，各界的討論還不熱烈，但其仍有一定的發展性。ZigBee主要是應用於三個部份：1.家庭自動化，能讓消費者很方便監控家中的整體運作；2.商業大樓自動化，能有效節省人力、節約能源與具備管理機制；3.工業環境自動化，提昇製造與程序控制系統的信賴度，並提昇資產的管理效率。
許績偉指出，目前ZigBee使用868MHz、915MHz、2.4GHz三個頻段，868MHz和915MHz的產品開發門檻較低，但2.4GHz產品擁有較佳效能，且市場較大，因此將是廠商必備的產品類型，預估兩者比重將是3：7。而單晶片具備成本優勢，因此如何儘速整合Radio、MAC和 HostMCU，已是晶片廠商競爭的重點。
許績偉表示，目前全球從事ZigBee產品開發的廠商都不多，所以台灣廠商可以儘早佈局搶佔優勢。許績偉也建議，IC設計廠商除了保持領先優勢外，如何協助下游客戶完成產品開發，將是日後重要課題；另外，若建立可營運之大型感應式網路專案，將具有示範性效果；至於系統產品廠商，由於家庭、大樓、工業環境自動化網路為主要應用市場，因此必需提昇跨產業合作的能力，而亞洲地區新興建物發展熱絡，將會是要把握的重要市場。
目前在UWB兩大陣營中，聲勢最為浩大的為多頻段OFDM陣營，其中，全球前10大半導體業者當中，就有8位是屬於MBOA(MultiBand OFDM Alliance)，因此在合作策略上不僅呈現多元局面，在整個產業鏈結當中，MBOA也包含上中下游各個環結，也是MBOA會員之一的Staccato 亞太區銷售副總裁Hugh Cree(圖6)就表示，這可說是MBOA最大的優勢所在。
Hugh Cree指出，MBOA會員之一由於來自IT產業各子領域，因此大家在共同信念下，合作的意願與合作的綜效都非常顯著，以Staccato為例，就與TI 成為緊密的合作夥伴，不論在晶片設計或對於多頻段OFDM的系統支援上，會員之間都有將市場拱起的共識，因此合作力量大是MBOA成立最主要的意義所在。
從OFDM的技術來探討其優勢，Hugh Cree表示，OFDM技術發展超過40年，已經是成熟與完整；同時，OFDM更採用許多重要的國際通訊標準，包括ADSL與VDSL、DAB與 802.11a/g無線技術等。也由於OFDM更具備高速傳輸的系統需求，使得OFDM有可能成為4G的標準，讓OFDM的前景更看好。
Direct Sequence UWB(DS-UWB)是最適合高速無線個人網路的的技術之一，因為對使用者來說，它是享受UWB帶來的所有好處的有利途徑。Freescale應用工程師江梓宏(圖7)表示，DS-UWB利用可能的最大頻寬形成最短的脈衝，可以確保系統順利進行連接，它在整個頻段中使用一致的處理技術，能夠最大程度地降低家庭中運行其他無線技術的干擾，因此能消除無線媒體傳輸中常見的抖動和延遲現象，為使用者提供高質量的無線體驗，且其成本和功耗都相當低。
江梓宏指出，DS-UWB應用領域包括家庭娛樂、行動通訊、電腦、汽車等，而2004年下半年最主要、最適合的應用則是娛樂領域。據江梓宏透露， Freescale的DS-UWB產品推出的時程分成4個階段，分別是Silicon、Module、System和 Branding/Distribution，而在2004年9月，Freescale已推出MiniPCI和1394的Module，預計2005年1 月完成OEM系統設計。江梓宏表示，目前DS-UWB以110Mbps為主，而下一代將會提昇到220Mbps，時間點會在2005年3月左右。