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無線網路整合技術與應用剖析
 

【作者: Charles Razzell】   2003年09月05日 星期五

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無線網路市場的迅速發展,使同為業界標準的無線區域網路技術802.11b(WLAN),與無線個人網路技術Bluetooth(藍芽)相關產業亦不斷地成長;此趨勢從目前市場上產品的實際應用面來看即可了解,例如市場上越來越多的行動電話內建藍芽功能,提供與無線耳機或車用免持聽筒設備連接的能力,以及PDA與筆記型電腦內建Wi-Fi無線網路,讓使用者能隨時行動上網。


推動無線網路在消費領域發展的主要因素,在於產品外形、尺寸、重量和耗電量的不斷減小。隨著這兩種無線技術的普及,未來大部分筆記型電腦或PDA等手持式無線網路產品,將同時配備Wi-Fi和Bluetooth介面,以滿足使用者多元的需求。因此兩種無線網路介面的整合也就越顯重要。


Wi-Fi、Bluetooth標準之特色與應用

Wi-Fi

Wi-Fi(Wireless Fidelity)主要是針對由「電機及電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronic Engineers;IEEE)所研發的802.11b通訊標準,來進行產品認證。無論室內室外,只要在無線基地台的訊號範圍內,再搭配無線電網路卡或內建的無線網路介面,都可以無線上網存取資料。


Wi-Fi在傳送速度、可互換性和相容性上都較為突出,例如在傳送速度方面,基於 IEEE 802.11b High Rate的標準,傳送速度達11Mbps;而在可互換性和相容性上,Wi-Fi的目標是針對所有的無線網絡設備,提供一個高速無線網路通訊的標準,主要的訴求對象在於中小型企業、公共服務、教育研究等商業行為層級。


Bluetooth

Bluetooth(藍芽)是一種低成本、短距離的無線通訊技術標準。此技術的設計初衷是將各種數位資訊設備藉由無線傳輸方式連接,進而形成一種短距點對點連線網路,使得在其範圍內的各種資訊化裝置都能實現資源分享。其最終目的即是建立一個全球統一的無線連接標準,使得不同廠家生產的各種設備,在近距離內都能無需電纜就可很方便地連接起來,實現相互操作與資料共用的理想。


目前Bluetooth技術主要使用在行動電話、數位相機、PDA等個人可攜式電子設備,進行短距離的語音與資料傳輸應用,所需要的通訊速率較低,可減少電源消耗,延長使用時間。嵌入Bluetooth技術的數位行動電話將可實現一機三用,真正達成個人通信的功能。此技術代表對傳統通信和電腦終端設備的一種嶄新挑戰,如果這種技術成本低廉並得到廣泛的應用,那麼它將對人們的工作生活和通信方式帶來巨大的影響。


無線技術的應用

在應用方面,Wi-Fi的傳輸距離長、速度快,可以滿足使用者大量佔用頻寬的網路應用,就像在有線區域網路上一樣。而Bluetooth技術的應用卻是在移動設備間的小範圍連接,因而就本質上來說,它是一種代替電纜,且同時具備低功耗、低成本和比較靈活等特點的技術。因此,Wi-Fi是實現有形與特定的網路,而由Bluetooth形成的網路則是無形且看不見。Bluetooth適合用在手機、筆記型電腦等簡易資料傳遞,一般有效距離為10米;而Wi-Fi則較適用於辦公室中的企業無線網路,進行影像等高速無線傳輸,有效距離長達100米。


近年來,隨著各種短距離無線通信技術發展,人們提出了一個新的概念,即個人區域網路(Personal Area Network;PAN)。PAN的構想是以無線電來取代實體電纜,建構屬於個人化的無線資訊網路,而Bluetooth技術正屬於PAN的應用範圍。此外,Bluetooth是採用跳頻技術(Frequency Hopping)的展頻(Spread Spectrum)方式;Wi-Fi無線網路,則是採用直接序列(Direct Sequence)的展頻方式。



《圖一 Bluetooth與Wi-Fi週邊應用示意圖》
《圖一 Bluetooth與Wi-Fi週邊應用示意圖》

Bluetooth、Wi-Fi之技術整合與展望

雖然Bluetooth與Wi-Fi同時使用相同的一個無線ISM(Industrial-Scientific-Medical)頻帶頻段2.4GHz,但802.11x僅運用其中固定的16MHz頻寬,而Bluetooth卻使用整個頻帶進行跳頻,所以兩種無線傳輸同時進行時,就會發生封包碰撞,造成相互干擾,影響資料傳輸。因此要如何整合兩種無線技術,是業界最欲解決的課題之一。目前多數手持式電子設備僅有Bluetooth或WLAN其中一項無線功能,雖然部份裝置可以藉由擴充插槽,以外接模組的方式同時擁有兩種無線傳輸功能,但互相干擾的問題仍不易解決。


現在一般市場解決相互干擾的方式,大多是透過通訊協調,讓Wi-Fi擁有優先權,根據每個網路資料流量,再將頻寬動態分享給Bluetooth使用。Bluetooth如遇到Wi-Fi使用的頻道,則採取暫停的方式閒歇傳送。雖不會彼此干擾,但卻影響Bluetooth效能。為解決頻道共用上的問題,目前已有廠商採平行工作的概念,在無線架構中,從共存角度來構建Bluetooth、Wi-Fi前端、基頻與MAC層。MAC控制技術允許管理在Bluetooth和Wi-Fi間的流量,而實體層技術則管理自干擾和鄰近訊息通道干擾問題。


過去各種無線模組體積及耗電量,一直都存在技術瓶頸,導致整合多種無線技術的產品遲遲無法問世。近年來隨著無線技術漸趨成熟,Bluetooth與Wi-Fi晶片價格也越來越便宜,具備無線傳輸功能之可攜式電子產品也越來越多元,因此整合Bluetooth與Wi-Fi之無線技術的需求也就越來越強。Bluetooth和Wi-Fi是兩個不同定位的產品,基本上彼此並無矛盾,也不會爭搶市場,如果處理得好,兩者還可以互補。因此整合這兩種無線網路介面於同一個設備或晶片組中,將成為重要的市場趨勢。(本文由環隆電器提供)


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