蓝芽规范从1.0版到目前的1.1版已有两年的时间了，可是受到世界经济不景气的影响，市场一直没有起色。现在蓝芽又要面临其他短距离通讯技术的严峻挑战，许多投资者都在揣测蓝芽是否能够在下一波经济回春的机会中脱颖而出？本文从技术开发的角度试着预测蓝芽、802.11b、和今年才被提出的「超宽频(UltraWideBand；UWB)」系统的发展前途，供投资专家参考。

不可讳言的，蓝芽软硬体系统整合的困难度和复杂度，是当初蓝芽SIG所意想不到的。姑且不随便下断言说蓝芽「疲软不振」或什至说「蓝芽已亡」之类悲观的看法，但是资本家们支持蓝芽的热度正逐渐减弱中，的确是不可否认的事实。这可以从802.11b无线区域网路(Wireless Local Network；WLAN）的兴起、固定式无线网路(fixed wireless)的建设、以及目前正被美国商业部鼓吹的「超宽频」系统的发展中窥见端倪。

《图一 LibertyLink的电磁感应原理》

蓝芽出局了吗？

今年八月在美国波士顿举行的「2001年IEEE射频暨无线电会议」(Radio And Wireless Conference；Rawcon)的专题报告中谈论蓝芽技术的文章很少(只有两篇)，这种暗示当然让人不免质疑业界对蓝芽的前途正保持着什么心态。蓝芽目前的表现确实让人失望。不过，纵使蓝芽目前表现不佳，但是绝不可轻言下断语说「蓝芽已亡」，因为蓝芽还有许多研发工作尚待完成。今年的「IEEE射频暨无线电会议」上，所有最新的无线电技术都会齐聚一堂，相互较量。包括蜂窝式(cellular)行动电话、宽频固网、无线区域网路、「超宽频(ultrawideband radio)」，都在会场中比评。但是去年曾喧腾一时的蓝芽却缺席了，它就像是有排演出时间，但却食言的大牌明星(a no-show)一样。

蓝芽的省电优点

虽然有人宣称省电是蓝芽最大的优点，但是802.11b产品的使用者可以将收发功率调降就可以达到相同的省电效果。

目前能实现蓝芽省电功能的做法是采用0.24μ CMOS及低温共烧陶瓷(co-fired ceramic)制程，将天线整合在「系统单封装(system-on-package)」中，可以比「系统单晶片(system-on-chip)」的功率输出(0 到4dBm)大，且符合蓝芽最大输出功率20dBm的规范，功率耗损同时可以降低。此外，将 CMOS功率放大器与下变频器​​(down converter)整合也是节省制造成本的好方法，不过这种「近零中频」的做法，需要一个滤除杂讯功能极强的解决方案支援。

如今802.11b产品已经大量生产出货，而蓝芽却面临：晶片制造成本过高、品质不稳定、视窗(Windows)软体不支援、不同厂牌产品无法互通、频宽只有1Mbit/s远不如802.11 b的11Mbits/s等等困境。

蓝芽未来的成本优势

说了这么多蓝芽负面的消息，可能会令人怀疑蓝芽是不是会像1394或者视讯电话(video phone)一样，叫好但不叫座呢？

与802.11b比较，蓝芽应用于「个人通讯网路(Personal Area Network)」的成功机会比802.11b高。因为迄今，尚未发现802.11b可以和行动电话或头戴式无线电话(cordless headsets)通连。但是，蓝芽PAN实作导引(profile)是实现个人通讯装置连上网际网路的标准，利用它，蓝芽可以和行动电话或头戴式无线电话、PDA通讯。此外，未来802.11b和蓝芽间的价差至少将达到2：1的比率，802.11b晶片为一颗20美元，Bluetooth晶片为一颗10美元以下。这就是蓝芽的优势。

蓝芽SIG从一开始就将蓝芽定义为低功率的通讯装置，任何像802.11b的高速无线网路的应用是无法由蓝芽实现的，有许多人不了解这一点，硬是将蓝芽当作802.11b来使用，以为它不如802.11b，这就好比将汽车与飞机作比较一样。蓝芽定位为「个人通讯网路」应用，如今已经非常清楚，而且利用它和行动电话或头戴式无线电话、PDA通讯的应用产品现在已经量产，这种应用需求将会随着个人通讯消费市场的扩大而增大，值得投资者的注意。

另一方面，随着以企业应用为主的802.11b之用户数量增加，要求行动电话可以和802.11b WLAN通讯的需求将快速增加，届时个人行动电话必须同时支援蓝芽和802.11b两个标准。

应用于VoIP

蓝芽具有网际网路语音和数据通讯协定(IP)的功能，是否可以将它应用在VoIP上呢？仔细思考一下：「现在有人会用蓝芽产品来取代xDSL数据机来传收语音和数据吗？」，答案当然是不会的，因为这必须增建蓝芽中继站，以弥补其短距离通讯之不足。人们会利用4G行动通讯系统中的VoIP与蓝芽通讯，而4G行动通讯系统还要8至10年才会商品化。

LibertyLink的出现

在个人通讯网路应用市场上，蓝芽正遭受低功率、低价位、小尺寸的新技术的竞争，其中以利用电磁感应(magnetic induction)或电磁场(magnetic field)转换原理来达到信号传收的技术最令人耳目一新。这种可程式单晶片在点对点(point-to-point)通讯具有204.8 kbit/s的速率，在点对多点(point-to-multipoint)通讯则具有51.2 kbit/s的速率，和蓝芽1.1版的速率差不多。今年八月AuraComm已经推出此种晶片名为LibertyLink，它利用「高斯最小键控(Gaussian minimum-shift keying；GMSK)」调变技术在一个电磁场中转换信号，可以全双工传收语音和文字，通讯距离是一公尺。它锁定的应用以个人通讯网路为主，包括行动电话头戴式无线耳机、电动游戏控制器、无线桌上型电脑等等。它最高使用7 mA和2.4伏特的功率，以115 kbit/s速率传输时，电流降到2mA。在省电状态(standby)下，电流更降到120μA。使用电磁感应的优点就是省电(power consumption)，这是射频(RF)方案所无法达到的，据AuraComm宣称LibertyLink比射频方案节省10至30倍的功率，而且价格更低。这种电磁感应方案利用高整合的ASIC技术致使价格低，它等于一个前端射频晶片＋发送/接收开关＋基频处理器晶片。此外，它因使用低频(lower frequency)，所以可以用现有成熟的制程、封装技术、信号处理技术来生产。不过依据AuraComm所称它不需复杂的软体就能通连，这似乎有些夸大，因为除非它不支援网际网路通讯协定(IP)，否则软体间互通和软硬体整合(ISO第一到第三层)的问题，它是必须克服的。话说回来，如果它不支援网际网路通讯协定，则此技术的应用将仅限于AuraComm的自有网路(proprietary network)，市场空间就未免太狭小了。图一是LibertyLink的电磁感应原理。

802.11b的借镜

当802.11b成功地找到许多应用(diverse applications)市场时，出现了产品无法互通(interoperability)的大问题，这正好可以给蓝芽开发商一个很好的借镜。这些多元化的应用大多不遵照802.11b 的标准，于是设计者必须额外地考虑到产品间的互通性问题。如今维持新产品与旧产品之间的互通已经成为802.11b业者莫大的负担。为了解决这个问题「无线乙太网相容联盟」(Wireless Ethernet Compatibility Alliance；WECA)于焉诞生，它成立的宗旨就是要解决新旧产品之间与不同应用产品之间的相容和互通问题。目前此问题的症结在于802.11b业者拼命想去除802.11b的部份功能和性能，使802.11b能顺利地整合到低价位的可携式装置上。这种超短路的做法，将导致原本销售很成功，且符合正规802.11b标准的产品无法与此新款非正规标准的产品通连。不过，要去说服业者「舍近求远」并不是一件容易的事。由于市场的需求，WECA已经针对包含MP3、行动电话在内，以及其他内嵌式WLAN应用产品制定相容测试标准，这些应用是和802.11b印表机伺服器(print-server)之应用不同的，所以需要另外制定一套相容测试标准。

两种射频

在WLAN能和可携式装置整合之前，必须先解决如何将两种射频系统整合到一台行动电话的问题，这包括语音应用的射频系统与数据应用的射频系统。目前较佳的解决方案是采用「软体定义的射频系统」(software-defined radios；SDRs)或简称「软体无线电」(software radios)。它可以在两种或数种射频系统之间切换(switch)，目前有所谓双频手机就是应用「软体无线电」的基本原理达到的。此外，日本NTT无线系统研发实验室已经成功地将PHS(Personal Handyphone System)行动通讯系统和802.11b网路连接，虽然只是原型平台(prototype platform)，但是在本次Rawcon会议中非常引人注意。在未来十年内，随着WLAN的盛行，行动电话势必会和WLAN、网际网路紧密结合，届时行动电话的频宽负荷将随之加重，而标榜宽频的3G或4G行动电话系统也会顺势循序上市。在此原型平台中，采用了数位上变频器和下变频器(digital up- and down-conversion)、滤波器、FPGA基频处理器、近零中频​​的射频前湍，将来还可能将射频前湍整合成真正的零中频或称之为「直接变频(direct conversion)」。此原型平台利用DSP和价格比较便宜的FPGA就可以实现，这对规模比较小的晶片设计公司而言是一个好消息。

无线宽频固定网路

国内固网(固定网路)业务刚开放，在美国，无线宽频固定网路技术也正不断地被改良。这种「固定宽频无线撷取技术(Fixed Broadband Wireless Access；FBWA)」长期受到「传播涵盖(coverage)面积小」和「非视线以内(non-line-of-sight；NLOS)无法传播」的问题(因固网通讯采直接传播路径，不用折射和绕射路径，所以很容易受到障碍物影响而无法正常通讯。)困扰，所以业绩一直没有光纤网路好。不过，最近WJ Communications公司展示了采用「多进、多出」的硬体新技术来产生FBWA链路，在非常恶劣的多路径传播干扰(multipath interference)和非视线以内环境之下，频谱效率( spectral efficiency)可以高达50bits/s/Hz，目前已证实最高的频谱效率只有4bits/s/Hz，WJ通讯公司还宣称这只是他们的实验原型系统。频谱效率的提高可以使用的频宽就越多，例如：如果频谱效率是50bits/s/Hz，则使用1MHz的载波可以达到50Mbps的传输率；而频谱效率只有4bits/s/Hz时，1MHz的载波只能达到4Mbps的传输率，这之间相差12倍多。如果WJ通讯公司所言属实，这对通讯系统的设计和应用将会发生很大的影响。

当工作频率超过10GHz以上(微波)，NLOS 问题会因讯号传播(signal propagation)的物理特性而变的很严重。因此，在超高速的点对点连接的通讯市场里，一般而言，是不会采用FBWA技术的。为了能扩大传播的涵盖面积，并且适用于高频讯号的传播，整合FBWA并采用折射和绕射传播路径的「分散式网状网路」(distributed mesh network)将能竟其功。不过，分散式网状网路利用基地台或节点间传讯(hand over)很容易造成信号的衰减及频谱效率的降低。但是业者为了能容纳更多的用户需求，所以增建更多的基地台，以扩大讯号传播的涵盖面积，相对地，频率的再利用率或频谱效率会因此下降。此时如何降低基地台或节点之间的耗损就成为最重要的课题，而使用repeater于FBWA中正好可以纾缓因传播讯号反覆不断地进出不同的基地台所造成的衰减问题。

「本地多点分散式服务(local multipoint distribution service；LMDS)」系统具有1.3GHz这么大的频宽，它也是属于无线固网技术的一种。 LMDS的三大应用领域分别是：互动式电视、高速数据传输、多语音频道(multiple voice channels)，它的频宽是AM/FM无线广播、VHF/UHF电视和行动电话总合的两倍， 「随选频宽(bandwidth-on-demand)」是它最大的特色和优点。不过，目前它在无线宽频市场中的占有率并不高，以应用市场而言，目前仍然是以光纤(FTTC、FTTH、DWDM)的气势最旺。但是，有人预测由于频宽的需求与日俱增，五年以后像FBWA、LMDS之类的无线固网技术可能会赢过光纤。

超宽频系统

另一个正在发展的无线通讯新技术是超宽频系统(ultrawideband)。它可以应用在各种通讯用途，从雷达到汽车安全(car safety)、无线网路等等，这个新技术尚在等待FCC核可，但是有很多产品已经被开发出来了。 FCC在今年底可望制定出超宽频系统的规范。超宽频系统采用低功率电源，频谱范围从直流电(dc)到3GHz，涵盖了「全球定位系统」(global positioning system；GPS)和「个人通讯系统(personal communications system；PCS)」的频段。虽然推销者宣称因为超宽频系统是使用低功率电源，所以不会和同一频段上现有的通讯系统产生干扰，可是这只是一厢情愿的想法，试想如果你已合法向政府购得30MHz频率的PCS经营者，你会愿意超宽频系统也能使用这个频段，甚至干扰你的系统吗？答案当然是不会的。在干扰问题无法解决的情况之下，未来的超宽频系统可能又是由大的电信企业一并经营，而且就像我国开放电信市场一样，由几家大集团各自经营。如果电信法令规定不明确的话，任何跨越到此领域的中小电信业者将会因通讯干扰(或盖台)和侵权而遭到这些大企业的法律诉讼。超宽频系统的周边设备和零组件业务才是中小电信业者可以着墨的地方。

结语

蓝芽迟迟都无法获得市场的青睐，有许多原因，包括：蓝芽规范太多语意不清的地方、业界一直在等待具有10Mbps频宽的蓝芽2.0版本出现而不看好1.0和1.1版本、蓝芽软硬体开发技术难度高、产品应用尚无法吸引广大的消费者、产品互通问题严重到无法推广、如本文所述其它新的无线电技术正急起直追等等因素。

虽然蓝芽的热度现在已经不如过去，但是实际上，它的风潮从来就没有刮起过。值此全球不景气之际，加强研发已是业界的共识。而无线宽频、多媒体和数位化系统将是未来市场的主流，在这些新技术中，任何一项新技术都可能会改变或应用到另一项新技术里，例如：由于蓝芽的高速传输特性，需要使用时脉高的Pentium III或微处理器才能配合，这种改变将使许多业者受惠。

有关「无线宽频」的广告词如今已是人人耳熟能详的口头禅，这也体现了人们在数位化生活中，无法逃避多元资讯的经济影响力。藉由这个影响力形成的集体意识将有助于无线宽频技术的推广，连带地，也会带动其它新技术的发展，这就是知识经济的魅力和逻辑。