UWB+藍芽火力加倍 潛在問題仍待解決

2005-08-25
藍芽與超寬頻的結合,可望提供藍芽更高的頻寬,以便切入數位家庭市場。而超寬頻則可望因為藍芽的介入,而解決兩大技術標準對立的問題。但是,藍芽與超寬頻的好日子,真的到了嗎...
藍芽與超寬頻的結合,可望提供藍芽更高的頻寬,以便切入數位家庭市場。而超寬頻則可望因為藍芽的介入,而解決兩大技術標準對立的問題。但是,藍芽與超寬頻的好日子,真的到了嗎?  

 

早在美國聯邦通訊委員會(FCC)於2003年2月,詳細闡明了超寬頻(Ultra Wideband,UWB)技術的運用規則之後,其實就已經宣告了超寬頻與藍芽硬碰硬的開始。然而在今年5月,藍芽與超寬頻的結合,卻是令人始料未及的演變。  

在此之前,藍芽與超寬頻這兩項技術,分別有各自頭痛的問題,也各自試圖尋求解決之道。藍芽的難題在於頻寬不足、成本稍高、耗電量也偏高的問題。在藍芽方面,藍芽特別興趣小組(Bluetooth Special Interest Group)於2003年開始積極改善Wi-Fi與藍芽之間的干擾問題。因此於2003年10月正式公佈藍芽1.2版的規格,其中最主要的特色,就是可調式跳頻技術。不過,這樣的努力是不夠的,藍芽技術還必須思考,如何在Zigbee與其他超寬頻技術的夾攻之下脫穎而出。  

一方面,為了因應Zigbee可能的競爭,藍芽陣營發展了藍芽簡化版本,以降低耗電量與成本之問題。而在另一方面,為了因應超寬頻可能的競爭,藍芽陣營也提出了EDR(Enhanced Data Rate,改進型資料傳輸率)版本,並於2005年開始推出EDR版本的藍芽晶片,且將入主藍芽應用市場,特別興趣小組預估,EDR對筆記型電腦等市場的滲透率將大幅提升。  

而另一方面,超寬頻則是因為兩大勢力僵持不下,造成了規格不一致、成本高昂,使得產品難以普及的問題。在超寬頻技術標準方面,從2003年3月以後,全球有超過20個組織向IEEE802.15.3a任務小組提出超寬頻標準版本,至2003年9月之後,確定只剩下2個版本,分別是Intel領導的多頻段OFDM(Multiband Orthogonal Frequency Division Multiplexing)聯盟,即是MBOA,以及Motorola領導的直接序列CDMA(Direct-Sequence Code-Division,Multiple-Access)陣營。  

不過,經過一年多的爭執之後,兩個陣營仍舊僵持不下,MBOA似乎打算結合WiMedia聯盟,將其標準推向市場。而DS-CDMA陣營也成立超寬頻論壇,爭取更多的認同。IEEE工作小組於2004年底折衷方案失敗之後,只好做出臨時裁決,如果到2005年3月間仍無任何進展,就把這個工作小組一分為二,或者乾脆解散。  

藍芽的接納是超寬頻困境的出路?  

簡單來說,在無線個人區域網路市場,無論是藍芽、超寬頻、Zigbee或者是NFC(Near Field Communication)都期望能夠出頭(圖1)。目前情勢來看,NFC、Zigbee與藍芽,已經相繼找到自己可以生存的空間與市場。反觀超寬頻,卻因為兩個陣營在規格問題僵持不下,使得超寬頻技術離普及之日仍舊遙遙無期。就在此時,藍芽特別興趣小組卻放棄了先前的成見,願意敞開心胸接納了超寬頻。  

問題是,藍芽為什麼要接納超寬頻?兩項技術合作之後,又會對彼此的命運產生什麼樣的轉變?基本上,ZigBee、藍芽、NFC以及超寬頻這幾項技術,都是以無線個人區域網路市場為主,其傳輸距離短至10公尺以內,較長的也有10至100公尺。不過,大都是以10公尺以內為主要運作範圍。這些技術在傳輸速度上也不盡相同,例如Zigbee傳輸速度為20~250Kbps;藍芽傳輸速度為1Mbps~3Mbps;NFC傳輸速度為100Kbps~400Kbps之間,但是未來不排除延伸至1.6Mbps;至於超寬頻傳輸速度為100~480Mbps,也就是因為傳輸速度的不同造就了產品差異化的市場(表1)。  

藍芽推出的前幾年,業界一直討論藍芽晶片必須降至5美元以下,才能打開市場。之後,許多廠商開始研究其晶片大小與低耗電量問題,以便內建在行動裝置、消費性電子產品與快閃記憶卡中。經過這幾年的技術進步與市場變化,這些條件也逐漸滿足了市場人士的需求,藍芽就靠著這一步一步的扎根,帶動了相關產品的起飛。但是對於藍芽來說,目前最大的痛處,不再是單純從製造面觀點出發的成本與尺寸的問題,或者是其應用、系統與易用性的問題,而是傳輸速度的不足。如果要擴大未來在無線個人區域網路的影響力,藍芽必須提供更大的傳輸速度,不然未來發展空間勢必受限。  

2005年5月4日,藍芽特別興趣小組宣布將停止研發高速版本的EDR規格,取而代之的,竟然是以往的競爭對手超寬頻。原本被藍芽視為競爭對手的超寬頻,將成為未來高速藍芽版本的主體技術,這是多麼戲劇性的發展!  

藍芽特別興趣小組並且表示,從2005年開始將與超寬頻論壇以及WiMedia聯盟合作,在2005與2006年間,以克服兩項技術之間的互通為前提,執行技術方面的工作,並期望在2007年能推出第1顆藍芽/超寬頻晶片。  

講到這裡,我們不得不問,藍芽為何要接納超寬頻呢?其實原因很簡單,近年來隨著市場的發展與演進,數位家庭的趨勢已經是無人能夠抵擋,但是藍芽近年來在高速版本的技術發展速度,似乎跟不上市場對於個人區域網路在數位家庭時代的期待。因此,最好的解決方案,就是尋求已經在無線高速傳輸具有一定能量的超寬頻合作,否則將侷限藍芽的發展空間。  

在雙方技術合作的細節方面,藍芽特別興趣小組提出了在超寬頻媒體存取控制層與藍芽邏輯連結控制與應用層(L2 CAP)之間的介面用收斂層連結。而藍芽無線將使用同步連接導向協定(SCO audio)掌控音頻。簡單來說,藍芽將變成一個協定(Protocol),在這個協定上,能夠被附加許多裝置與提供一些特質,例如:發現和描繪藍芽裝置、以及服務。發現裝置的目的,是當兩個無線裝置互相發現對方時,會互相感應、確認與建立一個安全的連接網。這在超寬頻上,是相當缺乏的功能,而且在WiMedia主導的Wireless USB上,也沒有這樣的功能。  

藍芽與超寬頻結合仍有潛在危機  

因此,藍芽特別興趣小組提出的架構圖,代表了藍芽技術發展過程中一大重要突破。根據藍芽特別興趣小組的規劃,該組織希望能夠兼顧到藍芽向下相容性(downward compatibility)的問題,又能夠使藍芽達到480Mbps的高傳輸速度水準。要做到這些,藍芽勢必在媒體存取控制層、實體層,甚至整體架構上重新思索。但也就是因為如此,一些難解的問題與障礙也將陸續出現,諷刺的是,這些問題也是從超寬頻而來。  

超寬頻沒有統一規格  

其中,最大的不確定因素,就是超寬頻目前並沒有一個統一的規格,超寬頻論壇與WiMedia聯盟這兩個陣營,還沒有達成協議。因此,未來如果超寬頻要與藍芽相結合的話,則會遇到要相容於2種規格的問題。根據拓墣產業研究所初步推算,如果為了達到藍芽向下相容,又要同時相容於2個超寬頻實體的情況下,晶片的成本將增加約5至10倍,這對於藍芽/超寬頻無線技術的普及來說,沒有好處。  

因此,未來藍芽特別興趣小組勢必要在直接序列CDMA的實體層與多頻段OFDM的實體層之間,選擇其一。但是將來是否會再次遇上超寬頻標準無法統一的問題,仍待藍芽特別興趣小組的成員運用智慧去解決。  

超寬頻在美國以外的區域 仍有爭議  

其次,就是超寬頻能否順利跨出美國市場的問題。基本上來說,超寬頻的管制難處在於所用頻譜甚為廣泛,因此很容易對其他無線通訊技術造成干擾。也因此FCC在針對是否開放超寬頻技術時,經過了很長時間的激烈討論。此外,FCC為了儘量避免干擾其他無線技術,也對超寬頻在功率、傳輸範圍等方面作了嚴格的規定。  

目前,全世界只有美國FCC在2002年批准了超寬頻產品可以正式商品化,至於其他國家與區域,例如日本、新加坡、西歐ETSI等,都還在針對超寬頻的干擾問題,進行相關的頻率規劃,以及相關的電磁相容測試研究。另外,ITU-R的TG1/8也在進行相關建議的制定。而且,大多數國家對超寬頻的功率要求都要比FCC嚴格。因此目前來說,超寬頻真正的市場只有美國一個。  

藍芽特別興趣小組將變得更加複雜  

不但如此,還有更複雜的利益糾葛,以及不同勢力彼此角力的問題,也是一大變數。隨著超寬頻將加入藍芽特別興趣小組成員,可預見的是藍芽特別興趣小組將變得較為複雜。也就是說,原本藍芽在標準化、測試與認證方面,本來就已經具有挑戰性,而在超寬頻加入之後,複雜性將更高。因此,未來在2005年與2006年之間,最值得關心的,就是藍芽特別興趣小組是否會因為超寬頻的加入而分裂成兩派。  

甚至從應用別的角度來看,目前藍芽最大應用市場即是手機。由於手機服務商希望未來在3G時代來臨之時,能夠透過下載音樂、即時觀看數位電視、以及其他多媒體應用來賺錢。如果超寬頻加入的話,是否會破壞其營運模式,尤其是透過Peer-to-Peer的藍芽/超寬頻傳輸模式,則將使得他們的營收降低。因此,對於藍芽特別興趣小組來說,在兼顧原來市場與開發新市場的雙重考量之下,勢必將面對更多更複雜的挑戰。  

藍芽可藉助超寬頻進入數位家庭  

對於藍芽來說,超寬頻最大的吸引力,其實就在於無線視訊傳輸的應用。如果有了這項高傳輸速度的能力,則藍芽必定在數位家庭、數位電視、甚至高畫質電視等應用領域中,扮演一個重要的角色。其實,在2005年初的消費性電子展覽中,WiMedia聯盟的Alereon與Staccato Communications,即分別展示了超寬頻技術朝向無線USB、PC附加卡等方向的發展成果,而Focus Enhancements則展示了多重HDTV串流技術(Multiple-HDTV Streaming Technology)與超寬頻技術之間的互通情況;而在直接序列CDMA的超寬頻論壇的Freescale,則展示了超寬頻手機概念,以及超寬頻在高畫質數位電視機當中扮演的重要角色。簡單來說,超寬頻技術往消費性電子或數位家庭方向發展的企圖心是很明顯的。  

根據產業人士透露,2005年耶誕假期之前,一定會有超寬頻的消費性電子產品問世,其中最有可能的是Adapter(轉接器),也就是說,此產品能放在家庭客廳之中,無線連接電視機上盒、薄型平面電視、數位相機或筆記型電腦等裝置,在家中形成一個高寬頻無線的數位家庭。而在多媒體或數位家庭方面的應用,也正好是藍芽面臨的一大瓶頸,因此雙方結合的互利效果相當明顯。  

藍芽可幫助超寬頻解決各國法規問題  

目前藍芽特別興趣小組已經將這概念推到市場上,接下來就看廠商與國家如何接招。在美國市場方面,無論是英特爾或者是Freescale、甚至藍芽大廠CSR,都會加速研發藍芽/超寬頻晶片。至於在其他國家,雖然目前各國對於超寬頻的法規還有疑慮,但是以融入藍芽之中切入,或許會加快超寬頻在各國的接受度。尤其是西歐地區。  

此外,在晶片的解決方案上,由於藍芽/超寬頻要考慮向下相容的問題,因此初期的解決方案應該不是單晶片,而是雙晶片。也就是說,一顆單晶片的藍芽解決方案,再加上一顆超寬頻射頻晶片。等到市場情況大致底定時,才會走向單晶片的藍芽/超寬頻解決方案。  

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