藍芽規範從1.0版到目前的1.1版已有兩年的時間了，可是受到世界經濟不景氣的影響，市場一直沒有起色。現在藍芽又要面臨其他短距離通訊技術的嚴峻挑戰，許多投資者都在揣測藍芽是否能夠在下一波經濟回春的機會中脫穎而出？本文從技術開發的角度試著預測藍芽、802.11b、和今年才被提出的「超寬頻(UltraWideBand；UWB)」系統的發展前途，供投資專家參考。

不可諱言的，藍芽軟硬體系統整合的困難度和複雜度，是當初藍芽SIG所意想不到的。姑且不隨便下斷言說藍芽「疲軟不振」或甚至說「藍芽已亡」之類悲觀的看法，但是資本家們支持藍芽的熱度正逐漸減弱中，的確是不可否認的事實。這可以從802.11b無線區域網路(Wireless Local Network；WLAN）的興起、固定式無線網路(fixed wireless)的建設、以及目前正被美國商業部鼓吹的「超寬頻」系統的發展中窺見端倪。

《圖一　LibertyLink的電磁感應原理》

藍芽出局了嗎？

今年八月在美國波士頓舉行的「2001年IEEE射頻暨無線電會議」(Radio And Wireless Conference；Rawcon)的專題報告中談論藍芽技術的文章很少(只有兩篇)，這種暗示當然讓人不免質疑業界對藍芽的前途正保持著甚麼心態。藍芽目前的表現確實讓人失望。不過，縱使藍芽目前表現不佳，但是絕不可輕言下斷語說「藍芽已亡」，因為藍芽還有許多研發工作尚待完成。今年的「IEEE射頻暨無線電會議」上，所有最新的無線電技術都會齊聚一堂，相互較量。包括蜂窩式(cellular)行動電話、寬頻固網、無線區域網路、「超寬頻(ultrawideband radio)」，都在會場中比評。但是去年曾喧騰一時的藍芽卻缺席了，它就像是有排演出時間，但卻食言的大牌明星(a no-show)一樣。

藍芽的省電優點

雖然有人宣稱省電是藍芽最大的優點，但是802.11b產品的使用者可以將收發功率調降就可以達到相同的省電效果。

目前能實現藍芽省電功能的做法是採用0.24μ CMOS及低溫共燒陶瓷(co-fired ceramic)製程，將天線整合在「系統單封裝(system-on-package)」中，可以比「系統單晶片(system-on-chip)」的功率輸出(0 到4dBm)大，且符合藍芽最大輸出功率20dBm的規範，功率耗損同時可以降低。此外，將 CMOS功率放大器與下變頻器(down converter)整合也是節省製造成本的好方法，不過這種「近零中頻」的做法，需要一個濾除雜訊功能極強的解決方案支援。

如今802.11b產品已經大量生產出貨，而藍芽卻面臨：晶片製造成本過高、品質不穩定、視窗(Windows)軟體不支援、不同廠牌產品無法互通、頻寬只有1Mbit/s遠不如802.11b的11Mbits/s等等困境。

藍芽未來的成本優勢

說了這麼多藍芽負面的消息，可能會令人懷疑藍芽是不是會像1394或者視訊電話(video phone)一樣，叫好但不叫座呢？

與802.11b比較，藍芽應用於「個人通訊網路(Personal Area Network)」的成功機會比802.11b高。因為迄今，尚未發現802.11b可以和行動電話或頭戴式無線電話(cordless headsets)通連。但是，藍芽PAN實作導引(profile)是實現個人通訊裝置連上網際網路的標準，利用它，藍芽可以和行動電話或頭戴式無線電話、PDA通訊。此外，未來802.11b和藍芽間的價差至少將達到2：1的比率，802.11b晶片為一顆20美元，Bluetooth晶片為一顆10美元以下。這就是藍芽的優勢。

藍芽SIG從一開始就將藍芽定義為低功率的通訊裝置，任何像802.11b的高速無線網路的應用是無法由藍芽實現的，有許多人不了解這一點，硬是將藍芽當作802.11b來使用，以為它不如802.11b，這就好比將汽車與飛機作比較一樣。藍芽定位為「個人通訊網路」應用，如今已經非常清楚，而且利用它和行動電話或頭戴式無線電話、PDA通訊的應用產品現在已經量產，這種應用需求將會隨著個人通訊消費市場的擴大而增大，值得投資者的注意。

另一方面，隨著以企業應用為主的802.11b之用戶數量增加，要求行動電話可以和802.11b WLAN通訊的需求將快速增加，屆時個人行動電話必須同時支援藍芽和802.11b兩個標準。

應用於VoIP

藍芽具有網際網路語音和數據通訊協定(IP)的功能，是否可以將它應用在VoIP上呢？仔細思考一下：「現在有人會用藍芽產品來取代xDSL數據機來傳收語音和數據嗎？」，答案當然是不會的，因為這必須增建藍芽中繼站，以彌補其短距離通訊之不足。人們會利用4G行動通訊系統中的VoIP與藍芽通訊，而4G行動通訊系統還要8至10年才會商品化。

LibertyLink的出現

在個人通訊網路應用市場上，藍芽正遭受低功率、低價位、小尺寸的新技術的競爭，其中以利用電磁感應(magnetic induction)或電磁場(magnetic field)轉換原理來達到信號傳收的技術最令人耳目一新。這種可程式單晶片在點對點(point-to-point)通訊具有 204.8 kbit/s的速率，在點對多點(point-to-multipoint)通訊則具有51.2 kbit/s的速率，和藍芽1.1版的速率差不多。今年八月AuraComm已經推出此種晶片名為LibertyLink，它利用「高斯最小鍵控(Gaussian minimum-shift keying；GMSK)」調變技術在一個電磁場中轉換信號，可以全雙工傳收語音和文字，通訊距離是一公尺。它鎖定的應用以個人通訊網路為主，包括行動電話頭戴式無線耳機、電動遊戲控制器、無線桌上型電腦等等。它最高使用7 mA和2.4伏特的功率，以115 kbit/s速率傳輸時，電流降到2mA。在省電狀態(standby)下，電流更降到120μA。使用電磁感應的優點就是省電(power consumption)，這是射頻(RF)方案所無法達到的，據AuraComm宣稱LibertyLink比射頻方案節省10至30倍的功率，而且價格更低。這種電磁感應方案利用高整合的ASIC技術致使價格低，它等於一個前端射頻晶片＋發送/接收開關＋基頻處理器晶片。此外，它因使用低頻(lower frequency)，所以可以用現有成熟的製程、封裝技術、信號處理技術來生產。不過依據AuraComm所稱它不需複雜的軟體就能通連，這似乎有些誇大，因為除非它不支援網際網路通訊協定(IP)，否則軟體間互通和軟硬體整合(ISO第一到第三層)的問題，它是必須克服的。話說回來，如果它不支援網際網路通訊協定，則此技術的應用將僅限於AuraComm的自有網路(proprietary network)，市場空間就未免太狹小了。圖一是LibertyLink的電磁感應原理。

802.11b的借鏡

當802.11b成功地找到許多應用(diverse applications)市場時，出現了產品無法互通(interoperability)的大問題，這正好可以給藍芽開發商一個很好的借鏡。這些多元化的應用大多不遵照802.11b 的標準，於是設計者必須額外地考慮到產品間的互通性問題。如今維持新產品與舊產品之間的互通已經成為802.11b業者莫大的負擔。為了解決這個問題「無線乙太網相容聯盟」(Wireless Ethernet Compatibility Alliance；WECA)於焉誕生，它成立的宗旨就是要解決新舊產品之間與不同應用產品之間的相容和互通問題。目前此問題的癥結在於802.11b業者拼命想去除802.11b的部份功能和性能，使802.11b能順利地整合到低價位的可攜式裝置上。這種超短路的做法，將導致原本銷售很成功，且符合正規802.11b標準的產品無法與此新款非正規標準的產品通連。不過，要去說服業者「捨近求遠」並不是一件容易的事。由於市場的需求，WECA已經針對包含MP3、行動電話在內，以及其他內嵌式WLAN應用產品制定相容測試標準，這些應用是和802.11b印表機伺服器(print-server)之應用不同的，所以需要另外制定一套相容測試標準。

兩種射頻

在WLAN能和可攜式裝置整合之前，必須先解決如何將兩種射頻系統整合到一台行動電話的問題，這包括語音應用的射頻系統與數據應用的射頻系統。目前較佳的解決方案是採用「軟體定義的射頻系統」(software-defined radios；SDRs)或簡稱「軟體無線電」(software radios)。它可以在兩種或數種射頻系統之間切換(switch)，目前有所謂雙頻手機就是應用「軟體無線電」的基本原理達到的。此外，日本NTT無線系統研發實驗室已經成功地將PHS(Personal Handyphone System)行動通訊系統和802.11b網路連接，雖然只是原型平台(prototype platform)，但是在本次Rawcon會議中非常引人注意。在未來十年內，隨著WLAN的盛行，行動電話勢必會和WLAN、網際網路緊密結合，屆時行動電話的頻寬負荷將隨之加重，而標榜寬頻的3G或4G行動電話系統也會順勢循序上市。在此原型平台中，採用了數位上變頻器和下變頻器(digital up- and down-conversion)、濾波器、FPGA基頻處理器、近零中頻的射頻前湍，將來還可能將射頻前湍整合成真正的零中頻或稱之為「直接變頻(direct conversion)」。此原型平台利用DSP和價格比較便宜的FPGA就可以實現，這對規模比較小的晶片設計公司而言是一個好消息。

無線寬頻固定網路

國內固網(固定網路)業務剛開放，在美國，無線寬頻固定網路技術也正不斷地被改良。這種「固定寬頻無線擷取技術(Fixed Broadband Wireless Access；FBWA)」長期受到「傳播涵蓋(coverage)面積小」和「非視線以內(non-line-of-sight；NLOS)無法傳播」的問題(因固網通訊採直接傳播路徑，不用折射和繞射路徑，所以很容易受到障礙物影響而無法正常通訊。)困擾，所以業績一直沒有光纖網路好。不過，最近WJ Communications公司展示了採用「多進、多出」的硬體新技術來產生FBWA鏈路，在非常惡劣的多路徑傳播干擾(multipath interference)和非視線以內環境之下，頻譜效率(spectral efficiency)可以高達50bits/s/Hz，目前已證實最高的頻譜效率只有4bits/s/Hz，WJ通訊公司還宣稱這只是他們的實驗原型系統。頻譜效率的提高可以使用的頻寬就越多，例如：如果頻譜效率是50bits/s/Hz，則使用1MHz的載波可以達到50Mbps的傳輸率；而頻譜效率只有4bits/s/Hz時，1MHz的載波只能達到4Mbps的傳輸率，這之間相差12倍多。如果WJ通訊公司所言屬實，這對通訊系統的設計和應用將會發生很大的影響。

當工作頻率超過10GHz以上(微波)，NLOS 問題會因訊號傳播(signal propagation)的物理特性而變的很嚴重。因此，在超高速的點對點連接的通訊市場裡，一般而言，是不會採用FBWA技術的。為了能擴大傳播的涵蓋面積，並且適用於高頻訊號的傳播，整合FBWA並採用折射和繞射傳播路徑的「分散式網狀網路」(distributed mesh network)將能竟其功。不過，分散式網狀網路利用基地台或節點間傳訊(hand over)很容易造成信號的衰減及頻譜效率的降低。但是業者為了能容納更多的用戶需求，所以增建更多的基地台，以擴大訊號傳播的涵蓋面積，相對地，頻率的再利用率或頻譜效率會因此下降。此時如何降低基地台或節點之間的耗損就成為最重要的課題，而使用repeater於FBWA中正好可以紓緩因傳播訊號反覆不斷地進出不同的基地台所造成的衰減問題。

「本地多點分散式服務(local multipoint distribution service；LMDS)」系統具有1.3GHz這麼大的頻寬，它也是屬於無線固網技術的一種。LMDS的三大應用領域分別是：互動式電視、高速數據傳輸、多語音頻道(multiple voice channels)，它的頻寬是AM/FM無線廣播、VHF/UHF電視和行動電話總合的兩倍，「隨選頻寬(bandwidth-on-demand)」是它最大的特色和優點。不過，目前它在無線寬頻市場中的佔有率並不高，以應用市場而言，目前仍然是以光纖(FTTC、FTTH、DWDM)的氣勢最旺。但是，有人預測由於頻寬的需求與日俱增，五年以後像FBWA、LMDS之類的無線固網技術可能會贏過光纖。

超寬頻系統

另一個正在發展的無線通訊新技術是超寬頻系統(ultrawideband)。它可以應用在各種通訊用途，從雷達到汽車安全(car safety)、無線網路等等，這個新技術尚在等待FCC核可，但是有很多產品已經被開發出來了。FCC在今年底可望制定出超寬頻系統的規範。超寬頻系統採用低功率電源，頻譜範圍從直流電(dc)到3GHz，涵蓋了「全球定位系統」(global positioning system；GPS)和「個人通訊系統(personal communications system；PCS)」的頻段。雖然推銷者宣稱因為超寬頻系統是使用低功率電源，所以不會和同一頻段上現有的通訊系統產生干擾，可是這只是一廂情願的想法，試想如果你已合法向政府購得30MHz頻率的PCS經營者，你會願意超寬頻系統也能使用這個頻段，甚至干擾你的系統嗎？答案當然是不會的。在干擾問題無法解決的情況之下，未來的超寬頻系統可能又是由大的電信企業一併經營，而且就像我國開放電信市場一樣，由幾家大集團各自經營。如果電信法令規定不明確的話，任何跨越到此領域的中小電信業者將會因通訊干擾(或蓋台)和侵權而遭到這些大企業的法律訴訟。超寬頻系統的周邊設備和零組件業務才是中小電信業者可以著墨的地方。

結語

藍芽遲遲都無法獲得市場的青睞，有許多原因，包括：藍芽規範太多語意不清的地方、業界一直在等待具有10Mbps頻寬的藍芽2.0版本出現而不看好1.0和1.1版本、藍芽軟硬體開發技術難度高、產品應用尚無法吸引廣大的消費者、產品互通問題嚴重到無法推廣、如本文所述其它新的無線電技術正急起直追等等因素。

雖然藍芽的熱度現在已經不如過去，但是實際上，它的風潮從來就沒有刮起過。值此全球不景氣之際，加強研發已是業界的共識。而無線寬頻、多媒體和數位化系統將是未來市場的主流，在這些新技術中，任何一項新技術都可能會改變或應用到另一項新技術裡，例如：由於藍芽的高速傳輸特性，需要使用時脈高的Pentium III或微處理器才能配合，這種改變將使許多業者受惠。

有關「無線寬頻」的廣告詞如今已是人人耳熟能詳的口頭禪，這也體現了人們在數位化生活中，無法逃避多元資訊的經濟影響力。藉由這個影響力形成的集體意識將有助於無線寬頻技術的推廣，連帶地，也會帶動其它新技術的發展，這就是知識經濟的魅力和邏輯。