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IEEE 802.11 WLAN 芯片组之后的发展:未来会怎样?

我爱方案网| WLAN| 2010-11-10
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无线局域网 (WLAN) 技术正在吸引业界的密切关注,而且在通信产业获得了迅速发展。大多数新式膝上型电脑都具有嵌入式 Wi-Fi 功能,目前该功能还添加到 PDA 与智能手机中。

由于 WLAN 深受欢迎,优势又很明显,因此越来越多的制造商正将 WLAN 功能集成到范围更广泛的新老产品中。直到不久前,大多数制造商都通过将 WLAN 卡插入膝上型电脑或客户端设备的 PCMCIA 或类似插槽提供 WLAN 连接。目前,越来越多的制造商正将 WLAN 连接功能集成到芯片组中,而芯片组则集成到上述各终端产品系列中。

由于 WLAN 领域的许多新型产品都要求不同的特性与功能结合,因此这就是说每一类型的设备都应具有独特的芯片组架构,特别对那些让最终用户实现两种或两种以上不同类型无线网络(如 WLAN 与 GSM)间漫游的产品更是如此。有些设备将主要开发用于高度移动环境,而其它设备则在固定场所使用,但其也需要一些有限的移动功能。有些产品开发用于广域,而有些产品则用于城市局域、校园或家庭/办公室环境中。

用于集成 WLAN 与蓝牙功能设备中的芯片组,其实施与设计特性可能与用于结合 WLAN 以及广域数据/蜂窝数据功能的设备的芯片组不同,也与在 WLAN、蓝牙以及蜂窝环境中工作的设备的芯片组不同。

许多产品都可能受益于 WLAN 技术,这推动 IEEE 802.11 WLAN 基础标准不断更新并扩展。目前,我们正在开发该标准的许多增强改善,预计将于 2004 年与 2005 年内完成,其中包括服务质量 (QoS) 改善(这将改善流媒体传输)以及推出 AES 加密(以实现更好的安全性)。标准组织正将注意力转到新领域的发展方向上,这将把 WLAN 功能扩展到尽可能多的各种不同产品应用中。已经正式开展的新工作包括:

 

  • 在 5 GHz 频带添加新频谱支持。
     
  • 为改善无线电连接管理的开发扩展,以及
     
  • 探索可大幅提高吞吐量的技术。
     
  • 研究与 wi-fi 设备相关的"网状网络"的应用。
     
  • 为漫游客户端提供快速转换功能。
     
  • 使 wi-fi 技术适用于汽车环境。

为 WLAN 产品开发硅片的芯片组制造商考虑到上述所有问题,致力于推出新的解决方案,为客户提供灵活性、适用性、可编程性与可升级性。简而言之,他们努力为 OEM 厂商推出通用的"片上 802.11 WLAN"。但是,在他们实现上述高目标的同时,芯片制造商也认识到他们必须在市场上推出最低成本与最高性能的芯片组。此外,他们还必须提供优化的接口,提供包括驱动器与软件在内的全面解决方案。除了集成与适应多种应用的芯片组之外,制造商还需要为特定应用优化的芯片组。考虑到各种市场需求的内在矛盾,向市场推出内涵如此广泛的解决方案并不简单。

如上所述,WLAN 平台正在从注重外设卡形状因素转向直接集成或嵌入到笔记本电脑、手机以及 PDA 等设备中。它还集成到路由器、网关以及消费类电子产品中。上述大量设备中的集成与实施增加了许多应用的复杂性,如安全与加密问题等。我们还必须添加 QoS 功能,以支持因特网协议语音传输 (VoIP) 与视频传输等应用。

随着市场不断成熟,随着具备何种功能的哪些设备能够成功、哪些又将失败等情况日益明朗,WLAN 芯片组的集成也将不断发展。最终,不管它们是 WLAN 还是手机网络,未来的无线产品将使最终用户能够在各种无线网络间实现无缝漫游。尽管每种网络要求不同的无线电以及不同的协议,但许多移动设备的最终目标都是完成一体化的芯片组解决方案,使之能够无缝支持任何网络。

新兴趋势之一是,芯片制造商并没有因为模拟与数字电路元件的独特要求而对芯片组的不同组件采用不同硅片工艺技术,而是开始只对其芯片组实施使用 CMOS。此外,直到不久前,WLAN 功能一直主要用分立芯片实施。而今天,无线电部分也可放入 CMOS 中,从而集成到单一信号器件中。目前,已有可能实现针对更小的移动设备的单一芯片 WLAN 系统。

在 CMOS 中实施 WLAN 功能完全取代采用各种工艺技术混合的分立组件,这使得制造商能够开发功耗更低、成本更低的解决方案。例如,视频摄像机过去需要用以太网线缆连接至计算机,现在只需无线连接就可在网络上传输数据、音频流、可视信息或多媒体内容。由于取消线缆采用无线连接,最终用户现在就能够将视频摄像机等外设加入网络中。

我们不妨再来看另一例子,企业级高端手持终端内部采用 WLAN 与 VoIP,但它处在热点范围内,能够转而作为下载流媒体的数据设备使用,同时也仍可作为手机使用。同样,当用户在家时,该设备也可与最终用户的家庭网络相连接。

正如手机信号从一个信号塔转发到另一个信号塔、从一个网络转到另一个网络一样,未来的无线语音与数据设备将使最终用户能够在热点、家庭与广阔区域覆盖范围内实现漫游。

芯片制造商正致力于在尽可能小的封装中实现上述漫游功能。因此,除了支持多种类型的无线功能之外,新一代 WLAN 芯片组解决方案还必须非常经济实惠,并力求低功耗。

尽管多无线单芯片解决方案是许多移动终端的最终目标,但目前最实际、最经济也最有效的方法还是根据市场要求对最流行的 WLAN 应用的数种芯片组配置进行优化,并将其混合并匹配到每种最终产品中。这种灵活的架构使制造商能够快速开发市场销售潜力较大的产品。哪种功能受欢迎,芯片制造商就可将其集成到单芯片中,从而实现最终用户与消费者最需要的功能。制造商通过抑制住马上在单芯片上集成所有可能的芯片组功能组合的诱惑,让市场决定哪种无线功能应当集成到单芯片中,这样就能够实现更好的规模经济。就目前而言,针对每种应用的每种芯片可做得尽可能小,功能做得尽可能多,这就使 OEM 厂商能够快速适应不断快速变化的市场要求。同时,业界各公司将继续改善 802.11 标准,这将有助于实现低成本的无缝集成。

目前,在新兴移动 WLAN 应用市场中有可能成为最受关注的产品是那些将 PDA 与手机功能相结合的产品。用于这类设备的芯片将利用 2.4 GHz 和/或 5 GHz 以及 802.11a/b/g 标准,并实现与 GPRS、GSM 或 3G 网络的集成。上述混合器件的关键要求是板级空间、低成本以及低功耗。此外,膝上型电脑市场还将继续更多地捆绑 Wi-Fi 功能,最终它将成为一种标准配置。为使 WLAN 在消费类市场中取得全面成功,芯片组解决方案必须更加经济实惠,同时还应提供更高的性能与更高的可靠性。目前正在酝酿的下一个意义重大的目标是实现一种新的标准,让吞吐量超过 100mbps,同时还能保证与目前 wi-fi 器件的向后互操作性。

展望未来,芯片制造商必须对产品发展策略做出重大决断,为快速成长的 WLAN 连接市场提供最佳支持,但不同的优先需求则取决于最终产品的要求。此时,所有需求不能用单一芯片解决。重要的是应记住,支持几种不同类型无线网络间漫游的设备在提供客户所需的功能时,将需要更多的硅片。设备制造商会求助于那些能够为他提供高性能、高可靠性全面解决方案以及较低材料清单的芯片制造商。如果能从一家供应商获得尽可能多的功能,那么就能降低产品设计的复杂性,简化制造工艺,并加速产品上市进程,从而为最终用户提供市场要求的功能。
 

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