《電子技術(shù)應(yīng)用》
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蓝牙整合UWB将进入便携市场

2007-12-27
作者:搜狐IT

??? WiMedia超寬帶(UWB)技術(shù)將為現(xiàn)在的多媒體增強(qiáng)設(shè)備之間提供高速無線數(shù)據(jù)連接。該技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率" title="傳輸速率">傳輸速率,從而集合各種各樣高度移動(dòng)的應(yīng)用。但是,UWB技術(shù)不是沒有缺點(diǎn),它并不是像WiFi和藍(lán)牙那樣的成熟技術(shù)。UWB仍處于開發(fā)階段。
  就便攜設(shè)備市場(chǎng)而言,UWB本身的某些因素使它無法被廣泛采用和普及。缺乏信令技術(shù)、可靠的安全性、強(qiáng)大的匹配能力以及功率等問題,均使得UWB有作為小市場(chǎng)技術(shù)而落后的風(fēng)險(xiǎn),因此不適用于以電池供電的便攜式設(shè)備" title="便攜式設(shè)備">便攜式設(shè)備。另一方面,像藍(lán)牙這樣成熟的技術(shù)可靠而且高效,能夠?qū)WB帶離其僅有的應(yīng)用而帶入便攜式設(shè)備市場(chǎng)。正因?yàn)槿绱耍?a class="cblue" href="http://www.ihrv.cn/search/?q=藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟" title="藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟">藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)宣布將來頒布的藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范將支持WiMedia UWB。而整合這兩種無線技術(shù)也存在各種挑戰(zhàn)。

  藍(lán)牙和UWB技術(shù)互補(bǔ)

  盡管有所不同,但是藍(lán)牙和UWB是兩種非常互補(bǔ)的技術(shù)。藍(lán)牙一直以來提供低速率的數(shù)據(jù)傳輸,但是其成本和功耗也很低。藍(lán)牙v2.0+EDR(增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率" title="數(shù)據(jù)速率">數(shù)據(jù)速率)當(dāng)前最大的應(yīng)用速率為3Mbps,同時(shí)在激活狀態(tài)下的功耗為25毫安、在閑置狀態(tài)下的功耗僅為幾個(gè)微安。UWB在激活狀態(tài)下功耗達(dá)到20倍,但提供的數(shù)據(jù)速率高達(dá)480Mbps,能夠滿足日益增長(zhǎng)的大量數(shù)據(jù)應(yīng)用需求。相對(duì)于藍(lán)牙來說,UWB的每比特功耗較低,使數(shù)據(jù)能夠迅速傳輸。但是,UWB僅在3米范圍內(nèi)有效,而藍(lán)牙的有效范圍超過100米。

  至此我們知道,這兩種技術(shù)有著非常不同的特點(diǎn):UWB有效范圍較小,但數(shù)據(jù)傳輸速率高,功率要求也高;而藍(lán)牙有效范圍較大,功率要求非常低,但數(shù)據(jù)傳輸速率差強(qiáng)人意。但是,通過整合藍(lán)牙和UWB,設(shè)備制造商便能夠通過“單一”的無線解決方案,實(shí)現(xiàn)低功耗、低成本和高數(shù)據(jù)速率傳輸,這些是通過一種技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。

  可提供更好效果

  藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟沒有放棄現(xiàn)有的藍(lán)牙技術(shù)和其十億部配有藍(lán)牙裝置的設(shè)備,相反,目前它正在采用WiMedia UWB作為附加界面。這兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)比從前單獨(dú)使用時(shí)更好的儲(chǔ)能效果,同時(shí)也為WiMedia提供了一個(gè)應(yīng)用基礎(chǔ)。

  目前正在開發(fā)的方法是:藍(lán)牙技術(shù)作為控制信道,利用其低功率的關(guān)聯(lián)機(jī)制建立應(yīng)用連接,只有當(dāng)設(shè)備需要發(fā)送大量數(shù)據(jù)時(shí)才開啟UWB,待傳輸完成后再將其關(guān)閉。

  有關(guān)這兩種技術(shù)之間如何配合的細(xì)節(jié)問題仍在研究中??偟膩碚f,藍(lán)牙將在物理層建立連接。然后,確定并向上層報(bào)告普通UWB設(shè)備的性能。當(dāng)同時(shí)建立低速和高速信道,藍(lán)牙的業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)功能將決定是否執(zhí)行所要求的終端用戶功能(或應(yīng)用)。藍(lán)牙應(yīng)用框架還將定義應(yīng)用的數(shù)據(jù)路徑,或者由一種獨(dú)立于應(yīng)用之外的機(jī)制來確定最佳數(shù)據(jù)路徑。此時(shí),UWB作為一個(gè)高速通道,在需要的時(shí)候打開,不用時(shí)關(guān)閉。這是最具成本效益的執(zhí)行方法,使低速藍(lán)牙鏈路" title="鏈路">鏈路能夠盡可能長(zhǎng)時(shí)間地保持設(shè)備之間的連接。

  圖一的協(xié)議堆棧顯示,數(shù)據(jù)路徑因應(yīng)用需求不同而略有區(qū)別。目前包括移動(dòng)電話耳機(jī)在內(nèi)的音頻應(yīng)用不需要UWB的速率,這些應(yīng)用還將繼續(xù)采用功耗很低的V2.0+EDR甚至更早的藍(lán)牙版本。數(shù)據(jù)路徑用兩個(gè)箭頭表示:細(xì)箭頭表示低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用,而粗箭頭表示新型大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用。不管怎樣,提供命令和控制信息的數(shù)據(jù)包總是通過藍(lán)牙連接來傳輸。

  整合UWB藍(lán)牙可傳輸大量數(shù)據(jù)

  UWB的最大不同之處在于它傳輸數(shù)據(jù)的信號(hào)水平比“噪聲層”(即正常背景噪聲)低得多。在無法覺察的信號(hào)層中傳輸數(shù)據(jù)比較便捷,而在這樣的層中正確接收信息卻很困難。這就需要UWB中先進(jìn)的接收器在這樣低的信號(hào)水平來探測(cè)信號(hào)。

  在傳輸過程中,UWB技術(shù)提供令人難以置信的低功耗和高速率,支持?jǐn)?shù)百個(gè)同步信道,并有全球?qū)嵤┑臐摿Α_@是因?yàn)閁WB信號(hào)不與傳統(tǒng)的RF載波相互干擾,因此不存在共存的問題。盡管UWB信號(hào)在技術(shù)有效范圍之外難于探測(cè),但是當(dāng)UWB技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)整合之后,卻能有所增值。消費(fèi)品制造商將能夠充分利用藍(lán)牙的互操作性,這是無線技術(shù)獲得成功的基礎(chǔ)。

  圖二說明了UWB技術(shù)如何移植到藍(lán)牙架構(gòu)上。左邊兩個(gè)箭頭顯示的是當(dāng)前提供給用戶的數(shù)據(jù)路徑。標(biāo)注“藍(lán)牙v1.2”的箭頭是原始的1Mbps鏈路,而標(biāo)注“藍(lán)牙v2.0”的箭頭表示增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率(EDR)3Mbps。

  圖二中的第三個(gè)箭頭顯示的是UWB鏈路中的建議數(shù)據(jù)路徑。大多數(shù)藍(lán)牙堆棧都被利用,只有現(xiàn)有2.4GHz專用的部分被設(shè)為旁路。

  中間層如OBEX(對(duì)象交換協(xié)議)、BNEP(藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)封裝協(xié)議——TCP/IP適配層)和A/V(音頻視頻支持)——無須知道可以提供480Mbps的鏈路,他們只知道服務(wù)質(zhì)量(QoS)請(qǐng)求中可提供更好的效能。

  這些QoS請(qǐng)求是藍(lán)牙UWB系統(tǒng)如何確定使用哪個(gè)鏈路的關(guān)鍵。UWB技術(shù)的每比特功耗極低,但待機(jī)功耗相對(duì)較高,這就意味著必須做出選擇。如果需要大量的數(shù)據(jù),如直播視頻,那么UWB鏈路就能夠充分利用便攜式設(shè)備有限的電池使用時(shí)間。而如果需要交換的數(shù)據(jù)只是某次會(huì)議的一組商務(wù)名片,那么QoS參數(shù)將表示只有少量對(duì)時(shí)間要求不高的數(shù)據(jù)需要交換。在這種情況下,UWB甚至無須打開。

  圖二的上部還有一個(gè)標(biāo)為SDP的方框——服務(wù)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用架構(gòu)。藍(lán)牙技術(shù)的本地設(shè)備使便攜式藍(lán)牙設(shè)備能夠明確知道它與其他藍(lán)牙設(shè)備間實(shí)現(xiàn)怎樣的功能和通訊。當(dāng)各設(shè)備間完成連接后,正是這個(gè)設(shè)備用來確定UWB的可用性。

  當(dāng)省電性能變得不太重要時(shí),這個(gè)藍(lán)牙架構(gòu)還支持被用來認(rèn)證無線USB、無線1394或WiMedia WiNet協(xié)議的UWB。開關(guān)該功能在藍(lán)牙控制范圍之外進(jìn)行,并且必須在UWB執(zhí)行過程中進(jìn)行。

  整合了UWB技術(shù)的新版藍(lán)牙將使用戶能夠?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)同速進(jìn)行和傳輸,并使便攜式設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更多先進(jìn)的視頻和音頻應(yīng)用。在藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范下,UWB技術(shù)在10米的有效范圍內(nèi)速率可達(dá)到480Mbps,超過了許多應(yīng)用中最高要求的200Mbps,將MP3播放器或高畫質(zhì)數(shù)碼相機(jī)的同速進(jìn)行即是此技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例。這就為擴(kuò)展各種應(yīng)用保留了很大的空間。

  盡管藍(lán)牙+UWB仍處于開發(fā)階段,但藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟基本上完成了初步協(xié)議堆棧設(shè)計(jì)。WiMedia技術(shù)已為整合此項(xiàng)設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備,并開始商討如何為藍(lán)牙/UWB產(chǎn)品獲取相關(guān)資格。

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