時限高速無線個人域網(wǎng)

綜述：

        無線連接為用戶新的移動生活方式注入了便捷,。消費者馬上就會對這種電子家庭的便捷產(chǎn)生巨大需求，他們的個人電腦,、數(shù)碼錄像機,、MP3播放器、數(shù)碼可攜式攝像機,、數(shù)碼相機,，高清晰電視（HDTV）、機頂盒（STB）,、游戲系統(tǒng),、掌上電腦、手機等都可以通過無線家庭個人域網(wǎng)（WPAN）相互連接,。但今天的無線局域網(wǎng)和無線個域網(wǎng)技術(shù)不能滿足未來大量消費電子設(shè)備對于高帶寬的需求,。這就需要新的技術(shù)去滿足高速WPANS的需求。

        超帶寬（UWB）技術(shù)能夠為下一代消費電子設(shè)備的帶寬,、成本,、耗能和物理需求提供一個解決方案。這種新技術(shù)能夠提供高帶寬使多功能數(shù)碼攝像和音響貫穿家庭成為現(xiàn)實,。在行業(yè)團體的支持下,，比如USB協(xié)會，技術(shù)領(lǐng)頭人,，比如INTEL,，UWB技術(shù)將努力使家居生活高速WPANS連接變得輕松，成為現(xiàn)實,。

介紹：

        手機和家用PC的無線技術(shù)所帶來的移動生活方式使人們對于其他設(shè)備的無線需求越來越大,。消費者們正在享受著無線連接的便捷。許多數(shù)字家庭所采用的技術(shù),，比如數(shù)碼攝像,，音頻流都需要高帶寬連接。為PCs無線連接所開發(fā)的其他無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比如Wi-Fi和藍牙,，和高寬帶使用模式相比都不夠太優(yōu)化,。雖然Wi-Fi的數(shù)據(jù)傳輸率可以達到54Mbps，但這個技術(shù)在消費電子環(huán)境中還有局限性,，包括耗能和帶寬,。當在短范圍網(wǎng)絡(luò)中或WPAN連接消費電子設(shè)備，這時的無線技術(shù)需要支持高數(shù)據(jù)流,，耗能低,，低成本,，適合超小包裝，比如PDA或手機,。新UWB無線技術(shù)和UWB應(yīng)用的硅片開發(fā)將提供最佳的解決方案,。
此文件描述了在數(shù)字家庭WPANs中使用UWB技術(shù)和潛在的UWB技術(shù)應(yīng)用。

UWB案例：

        新的數(shù)字家庭環(huán)境有許多不同的消費電子設(shè)備,、移動設(shè)備,、個人計算機設(shè)備組成， 能夠支持多樣化應(yīng)用,。這些設(shè)備可以歸納為三大類（表1）：
－PC和網(wǎng)絡(luò)
－消費電子和無線播放系統(tǒng)
－移動和手持設(shè)備 
                  
        下一代PC,，消費電子和移動應(yīng)用對連接速度提出更高的需求，要遠遠高于藍牙技術(shù)的1Mbps,，而今天這種技術(shù)應(yīng)用于許多WPANs設(shè)備當中,。但許多消費電子設(shè)備不能支持Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)高速802.11a/b/g所需要的成本和耗電量。
雖然Wi-Fi技術(shù)比藍牙要快很多,，但它仍然不能有效地傳輸多線程并發(fā)高質(zhì)量視頻流,。UWB技術(shù)能夠提供下一代整合設(shè)備所需要的輸入輸出量，再加上WiMedia 聯(lián)盟的支持,，能夠在各種協(xié)議之間如IEEE 1394, USB, UPnP確保交互性,，使得UWB成為打造高速、低成本,、低能量的WPANs的寬泛解決方案,。

UWB技術(shù)：

        UWB和其它傳統(tǒng)的窄帶射頻（RF）和展布頻譜技術(shù)（SS），如藍牙,、802.11a/b/g的區(qū)別非常大,。UWB使用RF頻譜超寬的帶寬傳遞數(shù)據(jù)（如圖2）。UWB和傳統(tǒng)的技術(shù)相比在一定的時間內(nèi)能夠傳遞更多的數(shù)據(jù),。
RF鏈接上潛在的數(shù)據(jù)傳輸率和通道帶寬和信噪比的函數(shù)（香農(nóng)定律）成正比,。RF設(shè)計工程師對帶寬的參數(shù)無法控制,，因為這是由FCC所規(guī)定的,。藍牙技術(shù)、802.11a/b/gWi-Fi,、無繩電話和許多其他設(shè)備都被歸為無執(zhí)照頻譜,，能提供900MHz, 2.4GHz, 5.1GHz。每一個信道被限制僅能占用很窄的波段,。

        UWB的頻譜是最近剛剛合法化,。UWB可使用頻率從3.1GHz 到10.6GHz的頻譜。每個信道可以有多于500MHz的帶寬,，這取決于它的中心頻率,。FCC為這種大寬帶的發(fā)放提出了嚴格的無線能量約束,。這樣，UWB設(shè)備在使用大頻率帶寬時所釋放的能量不會被附近其他窄帶寬所察覺,，比如802.11a/b/g,。這種頻譜共享使得設(shè)備可以達到非常大的輸入輸出量，但距離必須很接近,。

        UWB的低能量消耗也使得開發(fā)UWB成本節(jié)約的CMOS成為可能,。在有限的范圍內(nèi)低功耗、低成本,、高數(shù)據(jù)傳輸率,，UWB憑借著這些特色已經(jīng)開始正式進軍高速WPAN市場。

        UWB技術(shù)也允許頻譜再使用,。一套近距離的設(shè)備組合（比如一套家居娛樂系統(tǒng)）可以和在另外一間屋子的另外一套設(shè)備（比如臥室的游戲系統(tǒng)）在相同的通道上交流,。基于UWB的WPANS的范圍非常短,，附近在相同通道的設(shè)備不會相互干擾,。然而802.11g WLAN的解決方案在一個單一的設(shè)備組合中，很快地就用完了數(shù)據(jù)帶寬,，這樣家居中的聲音通道就不能重新使用,。因為UWB技術(shù)的范圍有限，802.11WLAN解決方案對WPAN是最佳的補足,，在家居組合設(shè)備之間可以作為一個數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袠小?br />
UWB應(yīng)用：

UWB技術(shù)適用于各種WPAN應(yīng)用當中,。包括：
－在可攜式多媒體消費電子設(shè)備如可攜式攝像機和數(shù)碼相機和MP3播放器之間，將電纜替換成無線連接,。
－使PC機和PC外接之間實現(xiàn)高速無線USB連接,，包括打印機、掃描儀和外部儲存設(shè)備,。
－替換下一代藍牙技術(shù)設(shè)備如3G手機,，基于IP/UPnP和下一代IP的PC/CE/移動設(shè)備的有線連接。
－建立CE, PC和移動設(shè)備之間的ad-hoc(點對點) 高位速率無線連接,。 
                 
無線PC外接設(shè)備連接：

        如今的有線USB已經(jīng)擁有一定的市場份額,，PC平臺的接線式相互連接，如（圖3）所示,。但接線連接不是很便捷,，而藍牙技術(shù)也僅僅從一定程度上解決了問題，仍然有局限性,。有UWB技術(shù)的無線USB將向希望使用無線USB的用戶提供解決方案,。UWB將能夠在PC外接設(shè)備連接市場中占有巨大份額。無線USB工作組將會為此制定標準,，通過提供10米范圍內(nèi),，速度超過480Mbps（相當于有線USB2.0）,。

CE設(shè)備的無線多媒體連接：

        聲音和圖像的CE設(shè)備的無線多媒體連接和PC外接設(shè)備緊密相關(guān)。與PC和外接設(shè)備的受益相同,，無線的便捷使用和數(shù)據(jù)傳輸能力是主要的優(yōu)勢,。娛樂組合設(shè)備的種類是很廣泛的，如（圖4）所示：DVD, HDTV, STB, PVR, MP3, 環(huán)繞立體聲,，數(shù)碼可攜式攝像機和數(shù)碼照相機還有其它的CE設(shè)備,。比如UWB可以將STB或DVD連接到一個掛墻等離子彩電或者HDTV上，而不需要影響美觀的電線,。

        UWB還可以將PC和娛樂組合設(shè)備連接在一起,，比如數(shù)碼可攜式攝像機連接到PC上可以進行數(shù)字圖像編輯或者大LCD播放。將數(shù)碼相機和筆記本電腦連接起來進行編輯,，通過e-mail發(fā)送圖片,。UWB的關(guān)鍵優(yōu)勢請看（列表1）。有UWB技術(shù)的WPANS,，一旦設(shè)備足夠接近,，相互識別，用戶只需輕擊發(fā)送鍵便可進行數(shù)據(jù)傳送,。 

            
列表1：UWB在娛樂和PC環(huán)境下的特色和優(yōu)勢 

           

移動計算機設(shè)備的電線替代和網(wǎng)絡(luò)：

        復(fù)雜的電線給移動設(shè)備的用戶帶來極大不便,。許多設(shè)備，比如個人掌上電腦通過USB端口連接,，但其他像3G手機這樣的設(shè)備需要特殊的連接器,。UWB設(shè)備只要足夠的接近，馬上就能相互連接而不需要電線,。UWB傳輸速度快,，熱點地區(qū)低能量消耗。

        熱點網(wǎng)絡(luò)的覆蓋使得移動計算機設(shè)備能夠?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)絡(luò),，產(chǎn)生了巨大的市場,。今天，只有兩種技術(shù)可支持熱點：802.11a/b/g WLAN和基于藍牙的WPAN,。但兩種技術(shù)都由局限性,，UWB將克服這些困難。

UWB設(shè)備間的ad-hoc(點對點)連接：

        像藍牙一樣,，每個UWB設(shè)備都可以作為內(nèi)容來源和接收器,?？梢詰?yīng)用與將數(shù)碼相機直接和打印機連接打印圖片,。 

              

技術(shù)考慮：

為了使UWB技術(shù)成為廣泛采用的無線解決方案，一下幾點需要解決：
－相互可操作性
－產(chǎn)品整合和認證是否便捷
－總體解決方案的成本（OEM）
－全球頻譜分配
英特爾正在通過投資策略,、研究,、參與有線和無線通訊,、產(chǎn)品開發(fā)來解決這些問題。英特爾同時正在充分利用UWB技術(shù)的優(yōu)勢來開發(fā)協(xié)議,。無線USB工作組和數(shù)字家庭工作組喂WUSB標準所做的工作是英特爾學習的例子,。

未來：無線自由Intel

        英特爾致力于無線技術(shù)。公司為將來所有設(shè)備的精巧無線連接鋪設(shè)了遠景,，這個遠景稱之為無線自由英特爾,，賦予了精巧無線的概念，對頻譜和應(yīng)用重新審視,。配置包括WLAN熱點802.11無線,，藍牙技術(shù)的手機，UWB無線的WPAN,。為了實現(xiàn)這些遠景,，英特爾正投身與射頻空間的所有領(lǐng)域（圖5）。在無線寬域網(wǎng)（WWAN）中,，英特爾支持WiMAX,。在WLAN空間中，英特爾繼續(xù)推動迅馳移動技術(shù)?，F(xiàn)在,，有了UWB技術(shù)對WPAN的支持，英特爾無線自由的概念離實現(xiàn)僅一步之遙,。 
                             
總結(jié)：

        UWB和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議正在開發(fā)的初期階段,，關(guān)鍵的部署步驟正在定義和評估當中。UWB對當今WLAN環(huán)境下部署的無線網(wǎng)絡(luò)起到補充作用,，延長高碼率,，多媒體連接WPANS，支持PC, CE和手機設(shè)備,。這種結(jié)合將實現(xiàn)電腦,、消費電子和移動通訊的融合。

        普通無線平臺與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無縫接入,，有效地降低成本,，CE外接的解決方案將改變家庭娛樂的環(huán)境。
        許多UWB組件和系統(tǒng)已經(jīng)在測試和展示階段,，最終實際發(fā)放消費產(chǎn)品的日期有望在2005年初,。英特爾公司正在和行業(yè)合作確保這個技術(shù)的成功。