Certified Wireless USB起飛在即 產業鏈動起來

本文作者:admin       點擊: 2006-08-11 00:00
前言:
超寬頻技術(UltraWideBand, UWB)在兩大陣營爭執不下,導致規格協商破裂之後,雙方在推出產品面市的動作上便顯得更為積極。而WiMedia陣營在Bluetooth SIG宣佈加盟之後,一時間更是士氣大振。事實上,除了藍芽SIG宣佈將推出以WiMedia MBOA UWB為基礎的高速版藍芽之外,另一項以WiMedia MBOA UWB為基礎的應用─Certified Wireless USB(CWUSB),更是廣受各方矚目的明日殺手應用。

從頭改寫USB協定  傳輸效率驚人
從PC產業界兩大龍頭─Intel與Microsoft過去兩年來在其年度技術論壇(Intel Developer Forum, IDF; Windows Hardware Engineering Conference, WinHEC) 上屢次特別安排Certified Wireless USB專門講座,甚至更進一步制定標準或提供驅動程式資源等大手筆投資,就可以看出PC產業對於這個新應用的期盼有多麼殷切。但廣受業界殷殷期盼的Certified Wireless USB實際產品,到今天都還沒有進入大量量產的階段,反倒是競爭陣營(DS-UWB)的USB應用解決方案已經出爐許久,到底問題出在哪裡?

USB-IF總裁暨董事長Jeff Ravencraft表示,USB-IF與Wireless USB Promoter Group認為,如果要讓CWUSB成為一個理想的纜線取代方案,提供與纜線連接方案一致的連線品質是必要的。雖然UWB的理論頻寬高達480Mbps,但在扣除Overhead之後,其實際傳輸頻寬不可能這麼高,特別是競爭陣營為了搶得市場先機,直接將有線USB的通訊協定移植到UWB上,更造成整個系統的傳輸效率低落。

「為了解決這個問題,CWUSB決定從頭改寫整個USB的通訊協定,來解決電源管理、資料吞吐量、頻寬分配等等問題。這是一件浩大的工程。」Jeff Ravencraft說。「CWUSB在理想狀態下,其最高實際資料傳輸速率為352Mbps;就算是在與另一個CWUSB裝置分享頻寬的條件下,其實際資料傳輸速率也能達到160Mbps。相較於業界熟悉的802.11g,其最高實際傳輸速率僅有理論最大值的一半不到,便可以看出Certified Wireless USB在通訊協定上所下的功夫是值得的。」

解決方案齊備  現有設備無痛升級
除了以擺脫纜線糾纏,卻又不犧牲傳輸效能作為CWUSB的主要宣傳重點,希望讓OEM/ODM廠商在未來設計新產品時樂意採用CWUSB作為連接方案之外,CWUSB更有回頭吃下目前有線USB市場的雄心壯志。Jeff Ravencraft表示,其實,CWUSB所瞄準的應用市場不只是新款週邊設備或新PC主機而已。透過主機端的Host Wire Adaptor (HWA)與連接週邊裝置端Device Wire Adaptor (DWA)。從上面的示意圖就可以看出,在PC主機加裝HWA Dongle之後,現有的主機就能具備CWUSB連接能力,而在眾多週邊裝置部分,透過DWA的轉接,目前以有線USB連結到主機的裝置也能夠改以無線的方式連結。

Jeff Ravencraft表示,每一項新技術剛上市的時候,競爭對手陣營經常會以產品不向後相容、產品不穩定等FUD(Fear, Uncertainty, Doubt)宣傳手法來加以攻擊,但是在CWUSB這項技術上,競爭對手的策略將無法奏效。

統一射頻平台  驅動成本快速下降
除了意圖承繼目前有線USB市場之外,廣獲不同通訊標準支持的WiMedia MBOA UWB射頻,更創造出了一個可以透過統一射頻平台來快速驅動硬體成本下降的有利條件。Jeff Ravencraft表示,由於藍芽、CWUSB、WiNET這三大通訊標準可望採用此一共通的射頻平台,再加上還在研議中的Wireless 1394以及其他利基型應用,整個WiMedia MBOA UWB射頻解決方案的潛在市場規模將相當驚人,並帶動硬體成本快速下降。

圖2:CWUSB與藍芽、WiNET可以共享同一個射頻平台  資料來源:USB-IF

這是否意味著UWB將一直保持晶片組的設計方式,而非朝向SoC化的方向發展呢?Jeff表示,不同的廠商有不同的利基,也有不同的產品策略。在聯盟裡頭有幾家廠商的強項在於PHY的研發,他們就有可能會專注在PHY解決方案上;但同樣的,聯盟裡頭也有主攻全CMOS製程SoC解決方案的廠商,這種做法就比較適合在單一市場上以極具競爭力的價格來攻城掠地。兩種途徑各有利弊得失,哪種做法會比較有競爭力,也還需要經過市場檢驗。

在某些僅需要單一連接能力的系統應用上,SoC化的解決方案無疑會比較有成本競爭力;而在相對複雜的應用系統上,例如需要同時具備CWUSB、藍芽、WiNET等連接能力的系統,晶片組就會是一個比較好的解決方案,但整體來說,一個統一的射頻平台對於簡化系統設計,並降低生產製造成本來說還是有好處的。

頻譜政策不同調  產業聯盟仍在努力克服
雖然以無線技術取代纜線連接是一個非常切合消費者使用需求的技術,但是除了使用ISM頻段的無線通訊技術技術之外,其他通訊技術都得面臨頻譜使用權的問題。這點在以UWB為基礎的CWUSB上亦然,特別是UWB所使用的通訊頻段接近7GHz,不同地區、不同規範所造成的問題勢必更多。下圖為目前世界各主要地區對於UWB使用頻譜的規範概況。從這張圖便可以看出,扣除美國之外,目前其他地區開放給UWB使用的頻段其實還相當有限。
 

圖3說明:紅色梯形表示該頻段無法使用;黃色梯形則表示UWB在使用該頻段通訊時必須具備Detect and Avoid(DAA)功能,以避免干擾到其他裝置的通訊;藍色梯形則表示在該年之後,要使用該頻段來進行通訊亦必須具備DAA。  資料來源:USB-IF

Jeff Ravencraft表示,頻譜使用權問題一直是CWUSB產業鏈上下游最關切的話題,因為這事關CWUSB是否能成為全球通行無阻的產品。目前產業聯盟正在積極向各地主管單位證明及爭取相關的頻段使用權,例如我們已經開始透過實際的實驗數據來說服歐洲、日本、韓國的主管當局,在Band #1~#3,亦即所謂的Lower Band頻段上,UWB並不需要具備DAA來避免對其他通訊裝置的干擾問題。同樣的,在Band #7~Band #14,也就是所謂的Upper Band部分,聯盟也已經開始研究UWB會對目前使用該頻段的通訊裝置,像是手機系統、雷達系統等,造成怎樣的影響。

唯有法規鬆綁,才能解決UWB的使用問題,並且讓消費者體驗到UWB技術所能帶來的好處,處處遭到法規掣肘的UWB,不僅其資料傳輸速率將受到嚴重的限制,也會給產品製造設計帶來許多麻煩和額外成本。

時機已經成熟  產業鏈動起來
雖然在頻譜使用權方面,CWUSB還必須克服許多問題才能通行全球一路無阻,但產業鏈上下游對於CWUSB的投入興趣仍然不減。從最上游的IP與EDA工具供應商Synopsys、到晶片供應商Intel、NEC、Alereon、Staccato等等,乃至量測方案供應商Agilent、Tektronix、Le Croy等,都已經開始有所動作。「產業鏈上下游通力合作,已經為CWUSB的將來發展鋪好路,目前廠商最需要做的,就是開始設計產品,並向消費市場鋪貨。」Jeff Ravencraft再三強調,猶如將領在開戰前的精神講話。

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