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Wi-Fi和WiMax携手迈向无缝宽带漫游 |
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| http://cn.newmaker.com
3/12/2006 10:38:00 AM
EETimes-China 潘九堂
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和雷声大、雨点小的3G相比，Wi-Fi和WiMax应用可谓如火如荼。在席卷笔记本电脑市场后，Wi-Fi正大举向手机和游戏机等嵌入式领域进军，成为构建数字家庭和数字企业的主要无线技术。而随着主要标准相继确定和互操作性测试开始，以及英特尔等重量级厂商推动，固定WiMax网络将在2006年开始部署，为运营商基础设施、企业和Wi-Fi热点提供最后一英里宽带接入和回程。但这只是故事的开始，到2007和2008年，随着移动WiMax网络的部署，WiMax开始嵌入手持设备，与3G、HSDPA和WiFi等技术共存与融合，实现随时随地的无缝宽带漫游。
单芯片和先进封装技术助力，手机和游戏机引领嵌入式Wi-Fi应用
如果说PC是数字家庭的中心话，在占据了这个中心阵地后，WLAN正向PC周边的嵌入式产品大举渗透，包括家庭网关、DVD播放机、数字电视和游戏机等。柯达和尼康还在最近分别推出支持了Wi-Fi的数码相机，实时向PC传送照片，或者将照片直接传送到无线打印机上即时打印，柯达的Wi-Fi数码相机更是可以通过Wi-Fi热点上网收发Email和上传照片。
市场研究机构IDC预测，2004年仅1%的消费电子产品拥有WLAN功能，到2008年，13%的消费电子产品将带有WLAN功能，市场中将有8,100万个具备WLAN功能的产品，占所有WLAN半导体出货量的21%左右。其中，2008年WLAN在游戏机领域中的出货量将由2004年的200万个增长到5,500万个；DVD领域将由100万个增长到900万个；数字电视领域将使用900万个WLAN模块。
顺应这一市场趋势，Atmel无线连接产品线经理Jeff Leasure指出：“Atmel在客户端产品方面的重点已转移到嵌入类产品，如打印机、机顶盒、多媒本播放器以及宽带网关，如Atmel公司的AT76C521。”SiGe半导体公司无线数据产品总监Andrew Parolin也表示：“面向嵌入式领域的WLAN子市场将是未来3－4年间增长最快的WLAN市场，甚至超过PC无线子市场。嵌入式WLAN领域的设计活动以VOIP手持设备及游戏市场中最多。”
除了索尼和任天堂游戏机为代表的消费电子产品外，在VOIP应用推动下，蜂窝/WLAN双模手机成为嵌入式Wi-Fi领域的另一个热点，预计将在2006年迎来大幅增长。诺基亚在2005年初宣布，面向企业市场的智能手机将在两年内全部支持双模的蜂窝/Wi-Fi功能，摩托罗拉也将采用类似的策略。不久前，高通宣布，其Mobile Station Modem芯片组将支持飞利浦的WLAN模块，最初的产品将是SM6550芯片组，预计在2005年底前商用出货。ABI Research的分析师Ian Cox表示：“第一批蜂窝/WLAN双模手机已接近商业发布，它们的价格到2006年初应该能够与常规手机竞争。” Atheros公司的战略营销总监Mark Hung表示：“蜂窝/WLAN双模手机市场预计将在2006底和2007年初开始起飞。”
无疑，芯片价格、尺寸和功耗的降低是嵌入式Wi-Fi应用的推动力，这又得益于集成度越来越高的芯片和封装技术。随着RF MOS工艺的进步，Atheros、Broadcom、Conexant和TI等厂商都推出了将射频与基带集成的单芯片SoC。Atheros的移动射频芯片(Radio-on-Chip for Mobile, ROCm)系列包括用于802.11g 的AR6001G和用于802.11a/g 的AR6001X 。AR6001G与AR6001X在单芯片上整合了802.11 MAC/BB和射频。Hung介绍说：“ROCm解决方案采用自动省电模式(APSD)以及超低功耗睡眠模式等技术，能将耗电量降至最低，而高速传输则可减少收发时间。此外，在芯片嵌入处理器上执行的独立驱动程序，也能分担主机处理器日常的网络维护作业。加上其它的省电方法，ROCm芯片针对WLAN作业的能效比传统WLAN芯片提高6倍，大幅延长电池寿命。”
Marvell不久前发布了超低功耗90nm WLAN单芯片解决方案88W8686，提供低于400mW的最低总体系统功耗及55mm2的最小系统尺寸。以它应用于双模手机为例，待机超过250小时，通话超过10小时，而当前方案分别为70小时和4小时。Marvell 88W8686集成了一片ARM兼容的CPU、包含SDIO和SPI以确保与多种主机系统互用的高速串行主机接口，以及802.11 a/b/g RF收发器，完全与蜂窝网络相容。而SiGe的SE2550BL是一款完整的WLAN RF模块，包括高效PA、I/O匹配、功率检测器、滤波器及开关，所有器件都集成在一块超薄的4x4.5x0.6 mm封装中。Parolin强调：“SiGe公司的优势在于既设计芯片又兼顾模块。这使我们能够设计出针对某一特定终端模块所需的半导体、性能和输出引脚，从而令该终端模块的尺寸最小化、性能最优化、成本最低化。”
除了提高芯片本身的集成度外，也有不少厂商在封装上大做文章。为了满足手机、PDA和数码相机等应用对尺寸和功耗的要求，Atmel正在开发一种系统封装(SiP)器件(AT76C541)，它将MAC/BB、RF、PA、T/R开关、EEPROM、Crystals等全部集成在一个封装内，预计2006年初推出。Atheros则与闪存厂商Spansion联合推出了一种新的堆叠封装(PoP)技术，将Atheros移动射频芯片(Radio-on-Chip for Mobile) 802.11a/g和802.11g解决方案，与Spansion MirrorBit闪存垂直堆叠起来，以缩小蜂窝/WLAN双模手机的尺寸。新的PoP解决方案把WLAN射频和基带功能与手机所需高密度代码和数据存储结合起来，占板面积仅160 mm2。相比之下，采用分离芯片的类似配置解决方案其占板面积足有800 mm2。
WiMax商用起步，手持设备接入尚需时日
除市场需求和WLAN技术本身的成熟外，蜂窝/WLAN双模手机市场的推动力还来自于与WLAN相辅相成的另一热门无线技术――WiMax。WiMax可以为 Wi-Fi热点提供回程，有利于Wi-Fi热点的广泛部署；而这也将作为WiMax的“早期杀手级应用”，使WiMax迅速实现商用化。Wavesat公司市场和业务拓展副总裁Vijay Dube表示：“由于第一代产品成本较高、产品相对有限和潜在的互操作性问题，早期的WiMAX应用将青睐具有高创收潜力和未覆盖区域的服务，如回程(包括蜂窝和热点)、企业和公共服务的最后一英里连接、公共安全、替代私人线路――城域以太网接入，郊区和农村DSL扩展等等。” SiGe的Parolin补充说：“WiMax 还将被用作填补 WiFi 热点间的带隙。”
虽然业界大多认同WiFi 与WiMax互补，但对于WiMax和3G/HSPDA的关系，则观点不一。WiMAX技术能够提供足够的带宽，可实现无缝移动和三合一服务，包括高速数据、长话质量语音和多媒体内容，单个基站就可支持数千名用户，同时提供不同的服务水平，这足以和3G竞争。富士通微电子（上海）有限公司总经理石丰瑜表示：“WiMAX的31英里覆盖范围和每秒70MB的速度将对3G构成威胁。第一个商用3G网络与WiMAX相比，数据传输速度低30倍，而一个3G基站的覆盖范围不及WiMAX基站的1/10。在成本方面的优势使得WiMAX被看作是一项打破产业格局的技术。” Wavesat的 Dube也强调：“我们坚信WiMAX将发挥决定性作用，不仅是在固定和漫游市场，而且是在完全移动市场。”
Atmel的Leasure则认为，3G和WiMAX确实是互补性的技术，“3G是以话音为主的技术，支持部分数据服务。而WiMAX是以数据为主的技术，可能将来能够支持部分话音应用。它们之间存在一些重叠，但核心应用将是互补的。” 至于WiMax和HSPDA，SiGe的Parolin补充说：“我们认为HSPDA是一个3G数据标准，WiMax或WiMax之类的标准则用于4G 解决方案。”
随着固定WiMax标准(802.16-2004)于2004年确定，以及移动WiMax标准(802.16e)将于2006年前完成，WiMAX商用化进程加速。石丰瑜估计：“2005年，固定WiMAX系统设备的认证工作开始；2006年，用于移动装置的WiMAX系统芯片引入；2007年—2008年，继续固定WiMAX网络部署，移动WiMAX网络部署开始；2008年以后，固定WiMAX网络的布局已经形成，移动WiMAX网络也已初具规模；到2010年，普通消费者就能随时随地的用手持设备实现无缝宽带漫游。”Wavesat的 Dube表示：“在第二阶段，随着CPE成本和集成趋于成熟，我们预期Wimax将迅速转向基本的移动领域（笔记本电脑和手持计算设备）。完全(高速)移动性在2008-2009年以前不会实现，主要是因为标准的开发与批准、基础设施要求和来自3G领域的竞争。”他还引用分析师的数据称：“2009年将有大约2000万个固定服务用户，移动服务用户为1500万~4000万。”
Dube也坦承，WiMax的前景存在着三个不确定性：一是频谱的可用性，二是能否及时抓住宽带市场的机会窗口，三是能否得到业内一线制造商和运营商的支持。他强调：“多家货源供应半导体、低成本CPE和互操作性认证及成功的网络部署，将是促使一线厂商承诺推动WiMAX增长的催化剂。”
芯片供应不足是WiMax面临的难题之一。不过，Wavesat、英特尔、富士通和SiGe等公司都已经推出了WiMax芯片产品，Atmel也将在2005年底左右推出首款产品3.5GHz收发器，随后将推出5.8GHz收发器。作为市场中的第一款WiMAX产品，也是Wavesat的第五代OFDM芯片，Wavesat的Evolutive WiMAX DM256芯片目前已在批量供应，Dube介绍说：“到2005年年中的时候，有30项产品设计采用了这种技术，预计年底时将被50项产品设计所采用，许多客户在设计基于我们的DM256技术的WiMAX解决方案。”
他还宣称：“目前是全球只有Wavesat、英特尔和富士通三家可以发运802.16-2004芯片。英特尔和富士通采用了一种SoC产品体系和架构，由于尺寸、功耗/散热方面的限制和缺乏灵活性，它们无法满足MiniPCI和PCMCIA 的小外形尺寸要求。Wavesat芯片具有尺寸小(15Ｘ15 mm)、功耗低和模块性/灵活性等特点，相比SoC架构优势明显。”
作为802.16标准和WiMAX论坛的首批贡献者之一，Wavesat制订了时间与WiMAX论坛同步的产品路线图。Wavesat的第二代WiMAX产品定于明年上市，将满足802.16e规格，包括上行链路信道化 (uplink sub channelization)、增加与嵌入LLMAC 的集成和加密，支持256 OFDM无线接口以满足基本的移动需求，和全面兼容其Evolutive WiMAX DM256产品线。
此外，SiGe也已经推出一款低功率的 RF 收发器芯片组 (包括SE7051 IF 收发器、SE7351L 3.5GHz RF收发器、SE7251L 2.5GHz RF收发器，以及SE7380L开关)，频带为2.5和 3.5 GHz (802.16-2004标准)，于2005年第三季开始生产。使用SiGe收发器的产品初步主要是固定应用，但目前已在设计中的第二代产品包括用于笔记本电脑和其它便携设备的微型PCI卡。
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