在不斷推動讓消費者隨時隨地保持互聯(lián)互通的大潮中,，蜂窩網(wǎng)絡是價值不可估量的實現(xiàn)手段。起初僅限移動電話使用的3G和4G連接,，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應用于便攜式電腦。起初僅面向商務人員移動辦公小眾市場的筆記本移動連接,，在大學生用戶和喝拿鐵咖啡的新一代上班族的推動下,，正在經(jīng)歷爆炸性的增長。
運營商不同,，實現(xiàn)筆記本電腦蜂窩連接的設備也各不相同,，如移動寬帶設備和筆記本連接卡等。在本文中,，我們把他們全部歸類于蜂窩調制解調器軟件狗 (CMD),。隨著數(shù)據(jù)收入在每家運營商收入總額中的比重日益增大，CMD也日漸風靡,。目前,，各主要移動運營商均提供這種產品的完整系列。這些調制解調器軟件狗種類繁多,，從最簡單的3G連接到具有更多功能的調制解調器,，如具有SD擴展能力乃至雙模的調制解調器等應有盡有。
目前市場上銷售的最簡單的3G調制解調器為單模GSM或者CDMA調制解調器軟件狗,。這類調制解調器軟件狗唯一的功能是連接蜂窩網(wǎng)絡,，以滿足數(shù)據(jù)需求。這些設備是專用的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收設備,，主要由RF芯片,、基帶調制解調器和電源管理IC構成。
隨著調制解調器軟件狗市場的升溫,，制造商正在努力實現(xiàn)產品的差異化,。最簡單的差異化手段是增加一個用于數(shù)據(jù)存儲的SD插槽。由于該特性一般包含在調制解調器的基帶處理器中,，因此需要盡可能簡化設計工作,。不過，除了簡單地添加SD卡,，當今的調制解調器設計人員還希望在CMD設計中增添新的功能,，特別是雙模調制解調器功能。
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雙模調制解調器軟件狗有幾種可行的設計方案,，分別是：
1. GSM + CDMA調制解調器
2. 3G + 4G蜂窩調制解調器
3. 蜂窩調制解調器 + WiFi
GSM + CDMA
當前的大多數(shù)移動市場同時存在著多種標準,。其中，GSM和CDMA這兩種主要的移動標準可以幫助運營商把用戶捆綁在有限的網(wǎng)絡上,。不過這通常也會限制消費者,，特別是在不同的運營商在其各自所在地能提供更好覆蓋的發(fā)展中國家中尤其如此。因此,，雙模調制解調器軟件狗將會隨雙模手機在這些國家中的興起而實現(xiàn)同步增長,。
3G + 4G 蜂窩
當前流行的另一種CMD設計是將3G和4G調制解調器集成在一起。這種設計可以同時使用尖端的4G蜂窩數(shù)據(jù)服務和更為普及的3G數(shù)據(jù)服務,。隨著當前大多數(shù)運營商選擇WiMax或LTE作為其首選的4G實施方案,，調制解調器軟件狗正開始將上述技術融合到設計當中，并同時支持更為普及的3G連接,。
蜂窩調制解調器 + WiFi
第三種設計選擇是將蜂窩調制解調器和WiFi集成在一起的軟件狗,。雖然WiFi可能已經(jīng)成為當下許多筆記本電腦的標準配置，但新的802.11n標準還沒有集成到PC上,。另外,，按照運營商的規(guī)格，許多與運營商相關的上網(wǎng)本并沒有WiFi功能,。這就需要一個既能在必要的時候提供WiFi連接,，同時又不影響運營商數(shù)據(jù)收入的額外設備。
鑒于對這種雙模CMD的明確需求,，可能有人會問為什么我們還沒有看到這種產品大量上市,。設計這種設備的復雜性是造成拖延上市的原因之一。例如,，雙模CMD必須具備下列規(guī)格：
1.可使用兩種模式
2.500mA運行功耗
3.模式之間快速切換
4.USB性能
可使用兩種模式
為了讓雙模CMD同時使用兩種模式,，需要將兩種處理器連接至集線器或者橋器件。某些設計人員傾向于在自己的方案中使用交換機,，但這已經(jīng)無法提供當今客戶所要求的雙模規(guī)格,。因此，在雙模CMD中,，橋和集線器是兩個板載處理器之間最常用的互聯(lián)芯片,，而USB接口則是連接到移動PC的主要方式。
500mA 運行功耗
由于USB已成為移動PC或者當前幾乎任何PC最常用的連接方式,，所以調制解調器軟件狗也主要使用USB這種標準,。但是，調制解調器從USB端口可以獲得的電流將由此受到限制,。根據(jù)USB2.0標準的規(guī)定,，連接到單個USB端口的設備可獲得的最大電流為500mA。因此,，在運行的時候,，單個調制解調器軟件狗最多只能從USB端口獲得500mA的電流,。在每個主處理器運行時的功耗都會達到400mA的情況下，上述問題就成了擺在許多調制解調器軟件狗設計人員面前的一個主要問題,。此外,，設計人員在計算系統(tǒng)全力運行時的總體功耗時，還必須考慮兩個處理器之間的互聯(lián)和USB端口的功耗情況,。如果兩個調制解調器同時運行,，則調制解調器自身所消耗的電流就會超過800mA，而這已經(jīng)超過了USB2.0的最大供電能力,。不過,，許多設計人員都認識到兩個調制解調器同時全力運行的情況是不存在的，因此最大功耗只會出現(xiàn)在一個調制解調器和互聯(lián)芯片在工作的時候,。這也是采用橋芯片比使用集線器更具優(yōu)勢的地方,。在一個調制解調器耗電400mA的情況下，再增加100mA以上的任何耗電都會導致設備出現(xiàn)故障,，因此在雙模CMD中不能使用集線器,。而橋芯片的功耗僅為80mA ~ 100 mA，可以讓系統(tǒng)保持在規(guī)定的電流范圍內,。
模式之間快速切換
盡可能快地在調制解調器之間進行切換的性能是雙模調制解調器另一個重要因素,。根據(jù)設計人員的要求，部分設計切換時間要求控制在微秒或毫秒之內,。采用集線器的雙模調制解調器,，其切換速度明顯低于采用橋芯片的調制解調器。這是因為集線器的作用只是一個通路,，而所有的指令必須來自調制解調器所連接的PC,。與此類似，來自其中任一調制解調器的所有動作都需要通過集線器傳輸?shù)絇C,，然后回傳給另一個調制解調器,。在橋架構下，由于兩個調制解調器之間無需把數(shù)據(jù)先發(fā)送給PC即可直接通信,，所以切換時間可以盡可能縮短,。即便要向PC發(fā)送數(shù)據(jù)，所有的通信也都可以同步無縫進行,。這樣即可最大程度地縮短兩種模式之間的切換時間,。
USB性能
USB性能是雙模調制解調器設計中的另一項關鍵因素。由于USB是調制解調器和PC之間的主要互聯(lián)方式,，因而必須充分發(fā)揮系統(tǒng)的USB性能,。畢竟，在調制解調器的數(shù)據(jù)傳輸率可以達到100Mbps的情況下，而系統(tǒng)的USB性能卻被限制在80Mbps左右是非常令人難以接受的,。
此外,，還有一個重要的因素促使這些系統(tǒng)首選橋芯片。與集線器只是傳輸來自調制解調器的USB數(shù)據(jù)不同,，橋芯片可以連接至調制解調器上具有更高性能的其他接口（例如存儲器接口）,。這樣可以讓調制解調器以其最大的傳輸能力輸出數(shù)據(jù)，從而不必受限于調制解調器所集成的USB性能,。
除了能夠滿足雙模CMD的主要要求，橋架構還能為調制解調器設計帶來其他優(yōu)勢,，具體包括：
1. 獨立的數(shù)據(jù)通路
2. 靈活的接口
3. 尺寸優(yōu)勢
獨立數(shù)據(jù)通路
由于功耗方面的嚴格限制,，這項功能對雙模CMD而言非常實用。在500mA的電流限制下,，讓調制解調器具備在多種功耗模式間進行快速切換以保持系統(tǒng)平衡的功能意義非凡,。獨立數(shù)據(jù)通路的存在可以讓通信和數(shù)據(jù)傳輸同步進行，而無需排序存儲數(shù)據(jù),。這就能實現(xiàn)在不打破系統(tǒng)脆弱的平衡和不干擾數(shù)據(jù)流的情況下,，瞬時切換模式。
靈活的接口
橋芯片還能夠在設計方案中提供更為靈活的接口,，讓開發(fā)人員可以增添其他的SD卡或者交換機存儲器接口,。這種靈活性能夠讓設計人員隨時在系統(tǒng)中調換功能，并同時保持將設計成果迅速推向市場,。
尺寸優(yōu)勢
許多橋芯片是專門為移動設備而設計的,。它們的尺寸相對于旨在用于計算機外設的集線器要小得多。這對USB調制解調器軟件狗這樣強調尺寸大小的移動設備來說是一個額外優(yōu)勢,。CMD尺寸越小,，就越便于攜帶。
經(jīng)濟高效,、節(jié)能的雙模調制解調器軟件狗有望同時滿足消費者和運營商的要求,。通過采用橋架構，開發(fā)人員可以在實現(xiàn)更多增強和功能的同時,，讓軟件狗滿足雙模CMD所需的全部規(guī)格要求,。