超宽带技术(UltraWideBand, UWB)在两大阵营争执不下,导致规格协商破裂之后,双方在推出产品面市的动作上便显得更为积极。而WiMedia阵营在Bluetooth SIG宣布加盟之后,一时间更是士气大振。事实上,除了蓝牙SIG宣布将推出以WiMedia MBOA UWB为基础的高速版蓝牙之外,另一项以WiMedia MBOA UWB为基础的应用──Certified Wireless USB(CWUSB),更是广受各方瞩目的明日杀手应用。
从头改写USB协议 传输效率惊人
从PC产业界两大龙头──Intel与Microsoft过去两年来在其年度技术论坛(Intel Developer Forum, IDF;Windows Hardware Engineering Conference, WinHEC)上屡次特别安排Certified Wireless USB专门讲座,甚至更进一步制定标准或提供驱动程序资源等大手笔投资,就可以看出PC产业对于这个新应用的期盼有多么殷切。但广受业界殷殷期盼的Certified Wireless USB实际产品,到今天都还没有进入大量量产的阶段,反倒是竞争阵营(DS-UWB)的USB应用解决方案已经出炉许久,到底问题出在哪里?
USB-IF(USB Industry Forum)总裁暨董事长Jeff Ravencraft表示,USB-IF与Wireless USB Promoter Group认为,如果要让CWUSB成为一个理想的缆线取代方案,提供与缆线连接方案一致的联机品质是必要的。虽然UWB的理论带宽高达480Mbps,但在扣除Overhead之后,其实际传输带宽不可能这么高,特别是竞争阵营为了抢得市场先机,直接将有线USB的通信协议移植到UWB上,更造成整个系统的传输效率低落。
“为了解决这个问题,CWUSB决定从头改写整个USB的通信协议,来解决电源管理、数据吞吐量、带宽分配等问题。这是一件浩大的工程。”Jeff Ravencraft说。“CWUSB在理想状态下,其最高实际数据传输速率为352Mbps;就算是在与另一个CWUSB设备分享带宽的条件下,其实际数据传输速率也能达到160Mbps。相较于业界熟悉的802.11g,其最高实际传输速率仅有理论最大值的一半不到,便可以看出Certified Wireless USB在通信协议所下的功夫是值得的。”
解决方案齐备 现有设备无痛升级
除了以摆脱缆线纠缠,却又不牺牲传输效能作为CWUSB的主要宣传重点,希望让OEM/ODM厂商在未来设计新产品时乐意采用CWUSB作为连接方案之外,CWUSB更有回头吃下目前有线USB市场的雄心壮志。Jeff Ravencraft表示,其实,CWUSB所瞄准的应用市场不只是新款外围设备或新PC主机而已。通过主机端的Host Wire Adaptor (HWA)与连接外围设备端Device Wire Adaptor (DWA)。从图1就可以看出,在PC主机加装HWA Dongle之后,现有的主机就能具备CWUSB连接能力,而在众多外围设备部分,通过DWA的转接,目前以有线USB连接到主机的设备也能够改以无线的方式互连。
eff Ravencraft表示,每一项新技术刚上市的时候,竞争对手阵营经常会以产品不向后兼容、产品不稳定等FUD(Fear, Uncertainty, Doubt)宣传手法来加以攻击,但是在CWUSB这项技术上,竞争对手的策略将无法奏效。
统一射频平台 驱动成本快速下降
除了意在承继目前有线USB市场之外,广获不同通信标准支持的WiMedia MBOA UWB射频,更创造出了一个可以通过统一射频平台来快速驱动硬件成本下降的有利条件。Jeff Ravencraft表示,由于蓝牙、CWUSB、WiNET这三大通信标准可望采用此一共通的射频平台,再加上还在研议中的Wireless 1394以及其它利基型应用,整个WiMedia MBOA UWB射频解决方案的潜在市场规模将相当惊人,并带动硬件成本快速下降。
这是否意味着UWB将一直保持芯片组的设计方式,而非朝向SoC化的方向发展呢?Jeff表示,不同的厂商有不同的利基,也有不同的产品策略。在联盟里头有几家厂商的强项在于PHY的研发,他们就有可能会专注在PHY解决方案上;但同样的,联盟里头也有主攻全CMOS工艺SoC解决方案的厂商,这种做法就比较适合在单一市场上以极具竞争力的价格来攻城略地。两种途径各有利弊得失,哪种做法会比较有竞争力,也还需要经过市场检验。
在某些仅需要单一连接能力的系统应用上,SoC化的解决方案无疑会比较有成本竞争力;而在相对复杂的应用系统上,例如需要同时具备CWUSB、蓝牙、WiNET等连接能力的系统,芯片组就会是一个比较好的解决方案,但整体来说,一个统一的射频平台对于简化系统设计,并降低生产制造成本来说还是有好处的。
频谱政策不同调 产业联盟仍在努力克服
虽然以无线技术取代缆线连接是一个非常切合消费者使用需求的技术,但是除了使用ISM频段的无线通信技术技术之外,其它通信技术都得面临频谱使用权的问题。这点在以UWB为基础的CWUSB上亦然,特别是UWB所使用的通信频段接近7GHz,不同地区、不同规范所造成的问题势必更多。图3为目前世界各主要地区对于UWB使用频谱的规范概况。从这张图便可以看出,扣除美国之外,目前其它地区开放给UWB使用的频段其实还相当有限。
Jeff Ravencraft表示,频谱使用权问题一直是CWUSB产业链上下游最关切的话题,因为这事关CWUSB是否能成为全球通行无阻的产品。目前产业联盟正在积极向各地主管单位证明及争取相关的频段使用权,例如USB-IF已经开始通过实际的实验数据来说服欧洲、日本、韩国的主管当局,在Band #1~#3,亦即所谓的Lower Band频段上,UWB并不需要具备DAA来避免对其他通信设备的干扰问题。同样的,在Band #7~Band #14,也就是所谓的Upper Band部分,联盟也已经开始研究UWB会对目前使用该频段的通信设备,像是手机系统、雷达系统等,造成怎样的影响。
惟有法规松绑,才能解决UWB的使用问题,并且让消费者体验到UWB技术所能带来的好处,处处遭到法规掣肘的UWB,不仅其数据传输速率将受到严重的限制,也会给产品制造设计带来许多麻烦和额外成本。
虽然在频谱使用权方面,CWUSB还必须克服许多问题才能通行全球一路无阻,但产业链上下游对于CWUSB的投入兴趣仍然不减。从最上游的IP与EDA工具供货商Synopsys、到芯片供货商Intel、NEC、Alereon、Staccato,乃至量测方案供货商Agilent、Tektronix、Le Croy等,都已经开始有所动作。“产业链上下游通力合作,已经为CWUSB的将来发展铺好路,目前厂商最需要做的,就是开始设计产品,并向消费市场铺货。”Jeff Ravencraft再三强调,有如将领在开战前的精神讲话。