自1998年5月Bluetooth SIG成立以来，业者莫不期待蓝芽将成为带动无线个人局域网络应用的核心技术，加入SIG的厂商也一直持续不断的增加，但2000年与2001年仍未见蓝芽产品市场开始起飞，因此有些厂商对于蓝芽的态度开始转趋保守，然而随着蓝芽芯片价格的持续下滑、微软新一代操作系统已支持蓝芽传输，以及新一代行动数据服务的开始推展，蓝芽的未来依旧充满想象空间。

不过，市场慢慢成长并不意谓技术的创新同样趋缓，蓝芽以外的无线个人局域网络新技术正逐渐朝商品化的阶段迈进，在IEEE 802.15的标准中，除了纳入蓝芽（IEEE 802.15.1）之外，同时也发展高速传输的UltraWideBand（IEEE 802.15.3a）与低耗电的ZigBee（IEEE 802.15.4），究竟这两种新的WPAN技术有何特色？其对无线个人局域网络市场的影响为何？本文将为您作进一步的分析。

便宜又省电的低速WPAN标准--Zigbee

Zigbee就如同PURLnet、RF-Lite、Firefly、HomeRF Lite等过去的短距离无线通信技术一样，强调低成本、低耗电、双向传输、感应网络功能等特色，不过Zigbee是朝着开放标准的方向发展。一开始由Honywell所发起，目前主要的成员包括Invensys、Mistubishi Electric、Motorola、Philips Semiconductor等Promoters，以及20多家的IC设计制造与系统厂商（详如下表）。除此之外，IEEE也将Zigbee收纳为IEEE 802.15.4的标准，与Zigbee Alliance共同为此一WPAN标准催生。

规格与标准制定

ZigBee的接取方式采直序展频（Direct Sequence Spread Spectrum）技术，可使用的频段有三个，分别是2.4GHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段，以及美国的915MHz频段，而不同频段可使用的信道分别是16、10、1个，如(图一)。

《图一 ZigBee运作频段示意图〈数据源：Zigbee Alliance，工研院经资中心整理，2002/12〉》

ZigBee的传输速率介于20kbps～250kbps之间，并随着传输距离的延长而减慢，例如：发射功率在1mW的ZigBee产品在10公尺的距离内可达250kbps的传输速率，若将传输距离拉长至20公尺，则速度只剩30kbps，不过借着提高发射功率，还是可以达到100公尺的传输距离内，每秒250kbps的传输速率。另外，由于具备高链结数与低耗电的特性，对于ZigBee在感应式网络（Sensor Network）上的使用，就具有相当大的优势，例如：在工厂内的作业温度量测、水电瓦斯计度的记录、保全防护的监控上，业者不需经常更换电池或布建供电网络，而且只需极少的人力与设备，即可取得所需的信息。

而在标准制定的分工上，则由ZigBee Alliance与IEEE 802.15.4的任务小组共同制定，其中物理层、MAC层、数据链结层，以及传输过程中的数据加密机制等发展由IEEE所主导，并共同针对ZigBee Protocol Stack的发展进行研议，而未来还能依系统客户的需求，为不同应用修正其所需之应用接口，如(图二)。

《图二 ZigBee Alliance、IEEE、系统厂商间的分工图〈数据源：Zigbee Alliance，工研院经资中心整理，2002/12〉》

可能应用与市场发展

Zigbee的出发点是希望能发展一种易布建的低成本无线网络，同时其低耗电性将使产品的电池能维持6个月到数年的时间。在产品发展的初期，将以工业或企业市场的感应式网络为主，提供感应辨识、灯光与安全控制等功能，再逐渐将目前市场扩展至家庭中的应用。根据Zigbee Alliance的观点，一般家庭可将Zigbee应用于以下装置：

目前ZigBee标准制定的Draft阶段已即将完成，预估2003年中旬，芯片业者就可具备量产能力，并可于2003年底达到商品化的目标。而投入ZigBee技术研发的业者对于市场的发展都抱持相当乐观的看法，根据Adcon Telemetry AG观点，预估全球低速通讯应用市场将在2005年达到5.7亿台的规模，如(图三)，届时不论ZigBee能取得多大的市场占有率，这都代表其可发展的空间的确具有相当大的潜力。

《图三 全球低速通讯应用市场规模预测〈数据源：ABI，Dataquest，Adcon Telemetry AG，工研院经资中心整理，2002/12〉》

迈向具方向感的高速传输--超宽带

2002年2月14日，美国联邦通信委员会（FCC）核准超宽带（UltraWideBand；UWB）产品可以合法在商业市场上销售，正式为这项短距离无线技术开启商用化的大门，而号称能进行高速传输，且具有低成本与低耗电力优点的UWB究竟是什么样的技术，以下是我们的分析。

UWB的源起与FCC对UWB的规范

UWB的技术起源于18世纪末，不过一直到了1960年代以后，美国军方才开始进行一系列有关雷达侦测与无线通信的秘密研究计划。1998年FCC开始重视UWB技术，并进行相关法令的研议，同年9月，正式发出咨询各方意见的NOI（Notice of Inquiry），之后在2000年5月公布立法提议NPRM（Notice of Proposed rulemaking），经历1年多的努力，终于在今年2月14日宣布UWB商用化规范，并于4月公布实际施行细则。

根据FCC的Report & Order 2002/02，为避免不同应用可能产生的潜在干扰问题，将UWB装置分成三种类型：(1)影像系统--包含地面穿透雷达系统（GPRs）、墙内影像系统、穿墙影像系统、监视系统、医疗影像系统设备；(2)车用雷达系统；(3)通讯与量测系统（详如表）。其中，较受人关注是有关通讯与量测系统部分，根据FCC的规范，此类装置的使用频段为3.1～10.6GHz，频段规范如(表三)，将主要在室内使用，或仅能进行手持式装置的点对点传输，因此这些装置目前将无法执行移动电话的类似应用，这也使得有些人认为FCC对UWB的使用规范限制太严，而某部分的公司也希望FCC能将3.1GHz的下限放宽，好让业者能运作UWB技术发展LAN与WAN的应用。

或许是因为现阶段的UWB设备并不多，而且几乎没有UWB与其他无线技术之间可能产生干扰的数据统计，所以目前FCC的态度才会显得保守些，不过，FCC承诺将在6～12个月内重新评估，倘若业界能证明UWB产品能与其他传输技术共存，则FCC将考虑放宽对UWB的限制。

UWB的基本传输原理与特色

UWB基本上在是在很宽的频段中，以极短的时间内，快速的发出脉冲来进行信息传输（可达到1秒发送10亿次），而脉冲间的时间即代表"０"与"１"的数字讯号，由于这一连串的脉冲不需要转成高载波来传送，因此UWB又被称为「Carrier-Less」的技术。

传统无线通信系统的传输方式以连续的正弦波（sine waves）来传送数据，并以正弦波的振幅作为调变的方式，而UWB并不需要依赖正弦波，主要以时间调变方式为主，其以极精确的时间传送脉冲，可传送极大量的数据，详如(图四)、(图五)，就理论上而言，UWB技术同时可支持的用户数可达到无限大（Time Domain公司宣称可同时与4,000万个点进行超高速传输）。

《图四 UWB与传统无线传输技术的比较〈数据源：General Atomics，工研院经资中心整理，2002/12〉》

《图五 UWB与传统无线传输技术传输方式的比较〈数据源：Time Domain，工研院经资中心整理，2002/12〉》

当然，UWB之所以相当吸引人，还在于其具备有以下的特点：

1.低耗电量：

典型的无线局域网络产品（Wi-Fi）耗电量约为33～100毫瓦（milliwatts），而UWB一般来说都不超过200微瓦（microwatts），即可进行高速传输，尚不及Wi-Fi的千分之五，因此极为省电（Time Domain宣称其UWB芯片耗电量仅50～100微瓦）。

2.具高度安全性：

UWB的脉冲非常短（通常不超过十亿分之一秒），也非常弱（远小于一般家电），因此在极广的频段间传输时，非常难以被侦测，同时其收发器之间由事先确认的辨识方式进行转换，接收端必须知道传送端的脉冲序列（Pulse Sequence），方能正确收到讯号，因此具备高度的安全性。

3.高速传输：

许多厂商的第一代技术都可达到100Mbps的速度，例如：XtremeSpectrum宣称其产品可在10公尺的距离，提供100Mbps的传输速度；Intel的UWB原型产品的传输速度可轻易达到100Mbps。而Time Domain甚至已开始研发可达数百Mbps的第二代UWB芯片，因此可满足高容量的多媒体串流传输应用。

4.不易产生干扰：

由于UWB的脉冲非常短，频段非常宽，因此能避免多路径传输的讯号干扰问题，同时短而弱的脉冲也使UWB与其他无线通信技术（移动电话、802.11x、微波等等）间产生干扰的可能性大幅降低，因此可与其他技术共存。

5.精准的定位功能：

UWB系统具备良好的时间解析能力，使其能发展出精确的测距能力与定位功能，因此过去军方即将其用在雷达的侦测系统上。

6.低成本的芯片结构：

由结构上来看(图六)，UWB芯片所需的成本应低于使用载波传输的无线通信技术。由于UWB直接采用二进制的传输方式，因此将零组件大幅减少为四个（射频、基频、天线、内建的轫体与通讯协议），而且UWB的射频收发器架构很简单，相较于Wi-Fi，UWB的芯片不需经过RF/IF的转换步骤，不需要Local oscillator、mixer，以及802.11x常用的超外差所需额外的表面声波滤波器（SAW filters）。除此之外，也可将射频设计成不需要功率放大器，同时也可以使用CMOS制程，因此具备低成本的芯片结构。

《图六 XtremeSpectrum的UWB芯片架构〈数据源：XtremeSpectrum，工研院经资中心整理，2002/12〉》

UWB标准制定

UWB标准制定由超宽带工作小组（The Ultra Wideband Working Group；UWBWG；www.uwb.org）所主导，并于1998年开始接受有兴趣的业者加入，而且也不需要缴交入会费，即可参与产业标准的制定活动，截至今年11月底为止，会员数已达到1198家，部分成员名单如(图七)。

《图七 超宽带工作小组的部分成员〈数据源：In-Stat，工研院经资中心整理，2002/12〉》

UWB的支持者希望其能为IEEE 802.15.3a所采用，而负责SG3a成员中又有大部分与UWB会员有关，例如：SG3a的主席与秘书长是XtremeSpectrum的代表，技术编辑是Time Domain的成员，而General Atomics、Time Domain、Eastman Kodak、Intel、Sony、TI、XtremeSpectrum也都是SG3a的CFA（Call for Applications）成员，因此未来UWB极有可能成为IEEE 802.15.3a标准的基础。

UWB的可能应用领域

至于UWB初期可能的应用，则预期会包含以下几个领域：

1.娱乐应用：

基本上，传输速度高达100Mbps的UWB能同时搭载视讯与音频串流，进入消费性电子产品市场有极大优势。以HDTV为例，其应用的基本需求为20Mbps以上的带宽，而目前802.11x的传输速率并无法容纳2组以上的HDTV串流，只有具备UWB的多媒体装置，方能满足2006年HDTV时代的需求。而且UWB具穿透能力，并不受墙壁阻隔，因此更适合家庭环境的需求。

2.定位应用：

对于企业而言，UWB的测距与定位功能，特别适合仓库的管理，透过脉冲的发送，可追踪零售货物的精确位置，使企业更便于进行存货的管理。另一方面，UWB也可以为汽车建立防止碰撞的功能，例如，透过相对位置与速度的感应，UWB装置可为车主提供前车与来车的信息，以避免可能发生的事故，而这样的装置可以内建于车牌或是保险杆中。

3.其他应用：

UWB的穿透能力也可以协助警察（侦测建筑物内的罪犯）、搜救人员（瓦砾堆内的人员探测）、医护人员（医疗影像扫描）、军队（更精准的雷达系统）完成工作，不过，由于受限于FCC的规范，目前UWB的穿透能力仅能发挥到20英呎的距离，除了医疗影像扫描之外，此类应用可能还要等待FCC放宽对UWB的功率限制，方能大幅提高其穿透距离与能力。

主要厂商发展现况

虽然目前已加入超宽带工作小组的会员达1198家，但实际投入UWB技术与产品发展，并已有具体成果厂商仍在少数，而且大部分都曾经参与过军方或政府的UWB计划超过10年以上的时间，因此这些公司虽然对于进入家庭网络市场存有高度兴趣，但首先必需思考如何由军事产品进入商用市场。

依照各业者目前的投入发展技术动向来看，在定位应用最积极的业者就属Aether Wire & Location与Pulsicom两家公司；XtremeSpectrum、Time Domian、General Atomics等业者则积极投入家用娱乐市场；而在军用市场方面，则以参与过军方UWB发展计划的Pulse-Link、General Atomics、MultiSpectral solutions（MSSI）、Time Domain等公司发展较久。兹将UWB的主要业者发展现况整理如(表四)：

整体而言，UWB市场具有极大潜力，包括Intel、Cisco、Fujitsu、Motorola、Pansonic、Sony、TI、Toshiba等公司对其未来的应用都极有兴趣，预计第一款UWB的产品将于2003年问世，主要应用将会在家庭剧院与其他消费性电子产品，例如：LCD与电浆显示器、电视、数字录放机、机顶盒、MP3、摄录像机等等。因此，未来随着UWB应用产品的增加，预估到了2006年，部分短距离家庭无线网络的多媒体应用市场将开始由UWB厂商所掌握。

结语

由相关厂商的产品发展时程来看，2003年的圣诞节将可望见到ZigBee与UWB的商用化产品在市场销售，不过距离大量普及的目标仍需要一段蛮长的时间。在未来WPAN技术各自的竞合上，短期内仍将是以互补为主，因为目前尚无任何一种无线传输技术可满足每个人所需的无线传输需求（距离、速度、成本、耗电仍存在trade-off的情况）。

对于国内厂商而言，在资源充足的条件下，适度投资有潜力的技术与产品原本就是降低风险，并提高获利的必然原则，反之则应跟随市场的主流趋势而行，因为技术的优劣与否，往往并不是产品成功的必要因素，尤其是短距离无线个人网络领域中，如何建立完整易用的WPAN环境，并提升消费者的使用经验是极为重要的，因此能否吸引众多厂商的支持与投入，才是决定市场起飞的关键要素。

(作者为工研院经资中心产业分析师)