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Wi-Fi打开手机定位市场一片天
精确才是王道!

【作者: 王岫晨】2009年02月05日 星期四

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今日,GPS导航定位功能与日常生活越来越密切,除了常见的车载导航及PND之外,许多手机都开始内建GPS或A-GPS功能,强调个人导航的加值服务。不过,当GPS功能进入个人行动应用的领域,就出现了很大的使用限制,也就是当用户进入骑楼、巷弄或室内时,就无法清楚收到卫星讯号,GPS定位功能当然无法发挥作用,因此必须寻求其他的辅助方案。


目前透过广泛布建的Wi-Fi接取点(Access Point),只要利用三角定位技术就可以实现室内定位的要求,让个人定位的范围得以进到更宽广的领域。目前已有iPhone手机率先导入Wi-Fi定位功能,预计此技术在NB、PND、手机等设备中的应用将逐渐普及。本文将简介Wi-Fi定位技术之建置,并介绍目前市场上的技术应用现况。


Wi-Fi定位技术

实际建置的情况有两种型态,一为无线网络已布建完成之环境,另一种则是无线网络随同定位系统一起布建之环境。在第一种情况中,由于一开始规划无线网络并非以定位需求为出发点,因此在导入定位系统前,应先测试并做相当程度的调校,才能达到预期效果。而在第二种情况下,由于无线网络尚未建置,且室内外空间的环境对定位系统的布建具挑战性,因此需事先作好完善的环境测试,以利无线网络布建的规划,使得定位系统能够根据个别环境的差异予以优化,发挥更好的定位效果。


Wi-Fi定位系统之讯号强度易受不同环境之影响,其中包含温湿度、地形、无线网络布建方式、室内外等因子,而造成讯号质量不稳定,进而降低定位准确度。例如湿度较高的雨天环境中,由于空气所含之水份较多,造成讯号衰减情况较为严重,因此产生定位结果飘移之状况,降低定位效能。而在人群聚集的环境中,由于人体内所含水份的影响,加上人群的移动,也都会影响讯号分布的稳定性。此外,室内外环境变动也会发生讯号差异,室内变动性较小,而室外的影响因素较多,包含:车辆的移动、雨天晴天、地形等,皆影响着无线讯号的分布。由于不同的应用情境对于定位效能有不同的需求,因此除了无线网络的布建规划外,定位效能的调效亦显得格外重要。


CSR提供精确Wi-Fi定位能力

也由于定位效能差异极大,因此开发商无不使尽吃奶之力让自家产品发挥最高效能。例如目前CSR已与Wi-Fi定位系统暨XPS 2.0混合定位系统开发厂商Skyhook Wireless公司缔结伙伴关系,合力为CSR自家的Wi-Fi芯片提供更精确的定位功能。Skyhook的核心技术Wi-Fi Positioning System(WPS)软件能够藉由侦测Wi-Fi基地台并与一个已知的地理点位置数据库比对,提供正确的定位信息。而CSR UniFi嵌入式Wi-Fi芯片和GPS定位方案与Skyhook定位能力的结合,更能协助装置制造商产品支持和提供定位服务,以满足消费者的定位需求。


CSR和Skyhook所提供的技术,可透过新兴的Wi-Fi行动装置,为成长中的定位服务市场提供定位可用性和精确度。这项技术将协助装置制造商和应用开发厂商提供符合市场需求的定位技术,让消费者不论是在室内或户外,皆可正确使用定位信息。举例来说,未来消费者利用Wi-Fi定位技术将可以更快速规划旅程路线、寻找附近的朋友或最近的用餐地点等。


《图一 iPhone已率先导入Wi-Fi定位功能》
《图一 iPhone已率先导入Wi-Fi定位功能》

LBS服务未来应用抢手大

透过政策性法令促使一个高普及率之行动定位环境已经形成,各式各样的Location Based Service(LBS)便有了相当可发挥的舞台。


一般而言,LBS服务大致可以分为两大类,一是不具有无线数据传输能力的封闭系统,以GPS专用系统为代表;而另一类则是以GSM、3G或WiFi为数据、语音甚至多媒体的通讯管道、并同时具有定位功能的系统,此又可称为行动位置服务(Mobile Location Based Service;MLBS)系统。前者已行之有年,运作方式为将位置相关数据或软件系统载于定位装置上,使用时完全由装置单独运作。相对地,后者因具备通讯能力,行动位置信息可动态地由后端以无线通信的方式传输至用户端;用户也可以在请求服务时附带其位置信息,使服务更有效率或更为精致。


举例来看,传统的GPS系统可提供车辆导航服务,但是如果有临时的道路封闭或临时的车祸路况,就无法实时反映在系统上。MLBS便可透过数据传输管道来解决此类问题。另外,手机的紧急求救若可同时回传位置信息,可争取救援时效,这类服务就无法存在于没有通讯功能的系统中。但是,这并不意味着MLBS不能把位置信息或软件事先载于定位手持装置上。传统LBS系统若附加通讯功能,以通讯取得动态信息,也就成为MLBS,例如某些GPS车载机可透过GSM通讯与后端联机者,又像是A-GPS手机其实都可以列入MLBS的范畴。


Broadcom升级LBS服务

对此应用,龙头大厂Broadcom(博通)则是推出升级版的行动定位服务(LBS)架构以便将Wi-Fi定位功能增至LBS组合中。Broadcom结合本身GPS、Wi-Fi技术及Skyhook Wireless的Wi-Fi定位系统,重新整合、运用及提供这项新的功能。


GPS定位在户外环境收讯效果绝佳,但若处在高密度城市及室内环境下往往受影响;因此,下一代行动定位应加强快速定点定位及更多定位的GPS解决方案,以改善用户的经验。Broadcom的LBS架构来自于全球参考网络架构(WWRN)的接收站并使用GPS卫星的三重备援覆盖范围,在2002年,全球参考网络架构(WWRN)及辅助式全球卫星定位系统(A-GPS)服务器被采用为第一个全美国E911紧急定位系统的GPS的数据主轴;Broadcom从此展开含LTO及安全用户平面的定位(SUPL)通讯协议以及混合式定位效能的LBS服务组合,而现在与Skyhook Wireless策略性合作能提供支持AGPS及行动网络的整合混合定位服务。


Broadcom整合Skyhook芯片组及LBS解决方案以扩充混合定位功能,Skyhook Wireless是藉由侦测Wi-Fi无线存取点并与一个己知的地点位置数据库比对产生精确的定位信息;Broadcom整合Skyhook定位系统解决方案,进而为行动装置及PND制造商,提供更加符合全球用户需求及期望的单一整合式混合定位解决方案,而此项解决方案亦可应用在具整合多功能无线通信科技的新兴趋势上,例如Wi-Fi、Bluetooth、FM 及GPS至手机里,且同时利用Broadcom的整合多项科技的多功能芯片。


《图二 Quantenna董事长兼执行长Behrooz Rezvani认为,带宽是提供Wi-Fi传输速度与质量的关键。》
《图二 Quantenna董事长兼执行长Behrooz Rezvani认为,带宽是提供Wi-Fi传输速度与质量的关键。》

4x4 MIMO技术提供更高带宽

当然更高带宽更能提高传输的速度与效率。Quantenna不久前就发表一款保证高速无线网络带宽的无线芯片组,能传输波束成形的可重组性4x4 MIMO(多重输入多重输出)芯片组,提供可靠的无线带宽与达1Gbps的传输效能。


Quantenna董事长兼执行长Behrooz Rezvani指出,Quantenna发表的802.11n芯片组,具有4x4 MIMO系统及传输波束成形(transmit beamforming)技术,可确保任何家用环境、任何地点所使用的无线带宽。Quantenna的架构,包括向量网格路由(vector mesh routing)、二或四个同步频带(concurrent band)及链路传输速率达1Gbps。


Quantenna 设计这些芯片组的目的,在满足快速成长的无线局域网络市场需求。根据 In-Stat的市场研究报告,到2012年,网络设备与消费性电子制造商对Wi-Fi芯片组的需求,预期将达到9.38亿个芯片组,销售总额达60亿美元。特别是逐渐商用化的Wi-Fi定位技术,更将为此市场投入更大应用潜力。


多元化环境为Wi-Fi定位系统布建之一大挑战,建置无线网络之前应全盘了解无线定位技术之特性与限制,针对应用环境作完整的调查与严谨的测试规划,才能让整体定位发挥最大效用。


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