對(duì)UWB技術(shù)的關(guān)注,以及由WiMedia聯(lián)盟所驗(yàn)證的基于無線USB(W-USB)產(chǎn)品的22 UWB標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布,評(píng)估這一無線新技術(shù)并了解其是否按照所允諾的到每秒數(shù)百兆位傳輸速率的同時(shí),有必要考慮其是否能保證有卓越的QoS。
該項(xiàng)測(cè)試由無線設(shè)計(jì)網(wǎng)(WirelessNetDesignline)和EE Times協(xié)同組織,由Pulse-link公司(UWB硅片廠商之一)率先發(fā)起。我們?cè)?jì)劃是有一批UWB廠家聯(lián)合發(fā)起該項(xiàng)測(cè)試以便提升他們近來所發(fā)布的UWB產(chǎn)品的水平,UWB硅片供應(yīng)商和系統(tǒng)廠商均被邀請(qǐng)參與或聯(lián)合發(fā)起該項(xiàng)測(cè)試。
基于近來WiMedia認(rèn)證的波動(dòng),我們預(yù)期最新且最優(yōu)秀的WiMedia參考設(shè)計(jì)將會(huì)提交到該項(xiàng)測(cè)試。然而,沒有一個(gè)WiMedia廠商愿意參與其中。于是我們不得不采用現(xiàn)成可商業(yè)用的WiMedia W-USB產(chǎn)品。這也使得Pulse-link公司成為了唯一的主辦單位。
Pulse-link公司的CWave實(shí)現(xiàn)集中于視頻發(fā)布,涵蓋了全部點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信系統(tǒng),這些通信系統(tǒng)遵從TCP/IP協(xié)議傳輸,這些系統(tǒng)吞吐量在較短的距離內(nèi)超過500Mbps,并接近890Mbps。比較而言,在WiMedia鏈路上測(cè)試的最高吞吐量是相當(dāng)?shù)偷?近距離內(nèi)大約接近50Mbps。
技術(shù)背景
超寬帶(UWB)技術(shù)最初是在2002年2月受到公眾注意的,當(dāng)時(shí)FCC分配的是帶寬的頻譜(從到),使得以前作為軍事技術(shù)的UWB成為商業(yè)化的技術(shù),早些年前的CDMA技術(shù)也經(jīng)過了類似的發(fā)展。
UWB信號(hào)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是它能工作在基底噪聲上,這使得UWB設(shè)備與傳統(tǒng)無線服務(wù)可“和平共處”并共享頻譜資源(圖1)。
圖1:UWB可與其他服務(wù)共享已分配好的頻譜資源,僅僅極低地抬高了他們的基底噪聲。
由FCC指定的低傳送功率(表1)將UWB鏈路縮小到大約10米范圍,這限制了該技術(shù)向無線個(gè)人域網(wǎng)(WPAN)領(lǐng)域應(yīng)用。這一范圍并不是UWB技術(shù)本身的根本性局限,如果傳送功率限制增加了,那么UWB的鏈路范圍也將隨之增加。
表1:美國室內(nèi)UWB發(fā)射限制指標(biāo)。
FCC批準(zhǔn)了UWB的頻譜分配和傳送功率限制,但并未明確指定一個(gè)空中接口、調(diào)制或媒體接入控制(MAC)規(guī)范,這些規(guī)范是在2002年9月由委員會(huì)所制定的,并于2006年1月棄用。
今天,UWB的實(shí)現(xiàn)并不受任何特定的MAC或PHY所約束,只要UWB的實(shí)現(xiàn)遵從FCC規(guī)定的頻譜限制就具有使用任意MAC和PHY層的靈活性。
眾多起初從事標(biāo)準(zhǔn)的廠商加入了WiMedia聯(lián)盟后,制定出了他們自己的基于OFDM PHY和一個(gè)類似分布式USB MAC的UWB規(guī)范。該WiMedia規(guī)范作為歐洲計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)ECMA-368標(biāo)準(zhǔn)被發(fā)布。Pulse-link公司開發(fā)并增強(qiáng)了他基于脈沖的UWB信令,并基于.3b MAC實(shí)現(xiàn)他們的解決方案。
UWB的應(yīng)用
盡管.3的最初目標(biāo)是具有QoS的無線視頻分配,但是WiMedia聯(lián)盟還是選擇了它,并專注于以PC為中心的W-USB的應(yīng)用。
Pulse-link公司作為UWB技術(shù)的早期先行者,專注于高清視頻分配的UWB應(yīng)用。Pulse-link公司的方法比較有意思,他們開發(fā)的CWave架構(gòu)既可以工作在無線媒體上,又可以工作在諸如同軸電纜、電力線和電話線等有線媒體上。
CWave架構(gòu)革新性的一面是任何使用Pulse-link公司芯片組的設(shè)備都能夠在單個(gè).3b MAC下支持無線、同軸電纜和電力線等多種傳送模式,該功能使得高清視頻可通過任意可獲得的媒體傳送到整個(gè)住宅。嵌入了QoS的同步.3b MAC設(shè)計(jì)成為支持視頻流、多通道音頻和高數(shù)據(jù)速率的整個(gè)家庭聯(lián)網(wǎng)。
初看起來,將以PC為中心的WiMedia產(chǎn)品與以消費(fèi)電子為中心的Pulse-link產(chǎn)品進(jìn)行比較似乎是不合適的。但是,隨著PC和CE的快速融合,兼顧兩者的解決方案的任務(wù)是提高位流速率并帶有支持高質(zhì)量視頻、音頻和數(shù)據(jù)的QoS。UWB傳送的速率和質(zhì)量正是我們要測(cè)試的指標(biāo)。
UWB視頻分配
盡管Pulse-link堅(jiān)持.3的最初目標(biāo),即高清視頻內(nèi)容和多通道音頻的業(yè)務(wù)流和分配,但是WiMedia組織至少從一開始就偏離了這個(gè)目標(biāo)。僅有Tzero和Sigma Designs兩個(gè)WiMedia廠商宣布了高清視頻分配架構(gòu)。而且,盡管兩個(gè)廠商都已宣布獲得了可上溯到2005 CES的UWB芯片,然而他們中沒有一個(gè)在市場(chǎng)上可商用的產(chǎn)品,并且他們決定不向我們的測(cè)試提交他們的參考設(shè)計(jì)。
我們的理解是:WiMedia也許能在不久的將來應(yīng)用于視頻領(lǐng)域,但今天大多數(shù)的商用WiMedia產(chǎn)品都是用W-USB技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。東芝公司的可在一個(gè)UWB鏈路上支持USB、Gb以太網(wǎng)和一個(gè)音視頻鏈路的端口復(fù)制器WiDV TM是一個(gè)例外,WiDV TM是基于WiMedia兼容的空中接口技術(shù)。
表2:常用視頻格式和分辨率的吞吐量要求
視頻分配:吞吐量與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的思考
視頻內(nèi)容是以壓縮格式進(jìn)行傳送和存儲(chǔ)的。大多數(shù)的廣播和有線電視的傳送以及常規(guī)的DVD采用MPEG-2格式進(jìn)行壓縮。、MPEG-4和JPEG 2000是新興的視頻壓縮格式,這些壓縮格式在進(jìn)行視頻傳送和存儲(chǔ)的效率大致是采用MPEG-2壓縮格式的兩倍。
典型的家庭環(huán)境中,視頻傳送媒體包括同軸電纜、雙絞線、電力線和無線。如HomePlug和HomePNA等有線視頻傳輸技術(shù)為滿足FCC的發(fā)射限制工作在低于30MHz的頻譜范圍內(nèi)。Pulse-link率先將UWB技術(shù)應(yīng)用到這些有線媒體上。UWB的寬頻率帶寬使得CWave天生就比HomePlug和HomePNA要優(yōu)越。
多接口的CWave架構(gòu)的更多優(yōu)點(diǎn)是:單一設(shè)備能夠同時(shí)支持多種媒體,包括現(xiàn)在HomePlug所支持的電力線、HomePNA所支持的同軸電纜和雙絞線。CWave的時(shí)分多址(TDMA)MAC可通過對(duì)業(yè)務(wù)流在多網(wǎng)絡(luò)接口上進(jìn)行分時(shí)隙處理(time-slicing),將這些不同的媒體有效橋接起來。
作者:
Fanny Mlinarsky
總裁
fm@
John Ziegler
數(shù)據(jù)通信軟件開發(fā)顧問
@
octoScope公司
