時限高速無線個人域網

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生巨大需求，他們的個人電腦、數碼錄像機、MP3播放器、數碼可攜式攝像機、數碼相機，高清晰電視（HDTV）、機頂盒（STB）、游戲系統、掌上電腦、手機等都可以通過無線家庭個人域網（WPAN）相互連接。但今天的無線局域網和無線個域網技術不能滿足未來大量消費電子設備對于高帶寬的需求。這就需要新的技術去滿足高速WPANS的需求。

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

介紹：

        手機和家用PC的無線技術所帶來的移動生活方式使人們對于其他設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。許多數字家庭所采用的技術，比如數碼攝像，音頻流都需要高帶寬連接。為PCs無線連接所開發的其他無線網絡技術比如Wi-Fi和藍牙，和高寬帶使用模式相比都不夠太優化。雖然Wi-Fi的數據傳輸率可以達到54Mbps，但這個技術在消費電子環境中還有局限性，包括耗能和帶寬。當在短范圍網絡中或WPAN連接消費電子設備，這時的無線技術需要支持高數據流，耗能低，低成本，適合超小包裝，比如PDA或手機。新UWB無線技術和UWB應用的硅片開發將提供最佳的解決方案。
此文件描述了在數字家庭WPANs中使用UWB技術和潛在的UWB技術應用。

UWB案例：

        新的數字家庭環境有許多不同的消費電子設備、移動設備、個人計算機設備組成， 能夠支持多樣化應用。這些設備可以歸納為三大類（表1）：
－PC和網絡
－消費電子和無線播放系統
－移動和手持設備 
                  
        下一代PC，消費電子和移動應用對連接速度提出更高的需求，要遠遠高于藍牙技術的1Mbps，而今天這種技術應用于許多WPANs設備當中。但許多消費電子設備不能支持Wi-Fi網絡高速802.11a/b/g所需要的成本和耗電量。
雖然Wi-Fi技術比藍牙要快很多，但它仍然不能有效地傳輸多線程并發高質量視頻流。UWB技術能夠提供下一代整合設備所需要的輸入輸出量，再加上WiMedia 聯盟的支持，能夠在各種協議之間如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：

        UWB和其它傳統的窄帶射頻（RF）和展布頻譜技術（SS），如藍牙、802.11a/b/g的區別非常大。UWB使用RF頻譜超寬的帶寬傳遞數據（如圖2）。UWB和傳統的技術相比在一定的時間內能夠傳遞更多的數據。
RF鏈接上潛在的數據傳輸率和通道帶寬和信噪比的函數（香農定律）成正比。RF設計工程師對帶寬的參數無法控制，因為這是由FCC所規定的。藍牙技術、802.11a/b/gWi-Fi、無繩電話和許多其他設備都被歸為無執照頻譜，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為這種大寬帶的發放提出了嚴格的無線能量約束。這樣，UWB設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UWB成本節約的CMOS成為可能。在有限的范圍內低功耗、低成本、高數據傳輸率，UWB憑借著這些特色已經開始正式進軍高速WPAN市場。

        UWB技術也允許頻譜再使用。一套近距離的設備組合（比如一套家居娛樂系統）可以和在另外一間屋子的另外一套設備（比如臥室的游戲系統）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備不會相互干擾。然而802.11g WLAN的解決方案在一個單一的設備組合中，很快地就用完了數據帶寬，這樣家居中的聲音通道就不能重新使用。因為UWB技術的范圍有限，802.11WLAN解決方案對WPAN是最佳的補足，在家居組合設備之間可以作為一個數據傳輸的中樞。

UWB應用：

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

        如今的有線USB已經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，而藍牙技術也僅僅從一定程度上解決了問題，仍然有局限性。有UWB技術的無線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，速度超過480Mbps（相當于有線USB2.0）。

CE設備的無線多媒體連接：

        聲音和圖像的CE設備的無線多媒體連接和PC外接設備緊密相關。與PC和外接設備的受益相同，無線的便捷使用和數據傳輸能力是主要的優勢。娛樂組合設備的種類是很廣泛的，如（圖4）所示：DVD, HDTV, STB, PVR, MP3, 環繞立體聲，數碼可攜式攝像機和數碼照相機還有其它的CE設備。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和娛樂組合設備連接在一起，比如數碼可攜式攝像機連接到PC上可以進行數字圖像編輯或者大LCD播放。將數碼相機和筆記本電腦連接起來進行編輯，通過e-mail發送圖片。UWB的關鍵優勢請看（列表1）。有UWB技術的WPANS，一旦設備足夠接近，相互識別，用戶只需輕擊發送鍵便可進行數據傳送。 

            
列表1：UWB在娛樂和PC環境下的特色和優勢 

           

移動計算機設備的電線替代和網絡：

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

        熱點網絡的覆蓋使得移動計算機設備能夠寬帶接入網絡，產生了巨大的市場。今天，只有兩種技術可支持熱點：802.11a/b/g WLAN和基于藍牙的WPAN。但兩種技術都由局限性，UWB將克服這些困難。

UWB設備間的ad-hoc(點對點)連接：

        像藍牙一樣，每個UWB設備都可以作為內容來源和接收器。可以應用與將數碼相機直接和打印機連接打印圖片。 

              

技術考慮：

為了使UWB技術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、產品開發來解決這些問題。英特爾同時正在充分利用UWB技術的優勢來開發協議。無線USB工作組和數字家庭工作組喂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。公司為將來所有設備的精巧無線連接鋪設了遠景，這個遠景稱之為無線自由英特爾，賦予了精巧無線的概念，對頻譜和應用重新審視。配置包括WLAN熱點802.11無線，藍牙技術的手機，UWB無線的WPAN。為了實現這些遠景，英特爾正投身與射頻空間的所有領域（圖5）。在無線寬域網（WWAN）中，英特爾支持WiMAX。在WLAN空間中，英特爾繼續推動迅馳移動技術。現在，有了UWB技術對WPAN的支持，英特爾無線自由的概念離實現僅一步之遙。 
                             
總結：

        UWB和相關的網絡協議正在開發的初期階段，關鍵的部署步驟正在定義和評估當中。UWB對當今WLAN環境下部署的無線網絡起到補充作用，延長高碼率，多媒體連接WPANS，支持PC, CE和手機設備。這種結合將實現電腦、消費電子和移動通訊的融合。

        普通無線平臺與現有的網絡協議無縫接入，有效地降低成本，CE外接的解決方案將改變家庭娛樂的環境。
        許多UWB組件和系統已經在測試和展示階段，最終實際發放消費產品的日期有望在2005年初。英特爾公司正在和行業合作確保這個技術的成功。