下一代手機(jī)設(shè)計(jì)的不同連接技術(shù)選擇

今天的手機(jī)已經(jīng)能夠支持各種各樣吸引人的應(yīng)用，如無線耳機(jī)、廉價無線互聯(lián)網(wǎng)連接、在手機(jī)上進(jìn)行的金融交易、在手機(jī)之間方便而容易地傳輸少量數(shù)據(jù)、以及在手機(jī)與PC/筆記本電腦之間傳輸大量數(shù)據(jù)。 

實(shí)現(xiàn)上述所有功能要求不同的連接技術(shù)(包括有線和無線技術(shù))，以支持這些必須的功能和它們相應(yīng)的外設(shè)，它們包括藍(lán)牙、Wi-Fi、IrDA(Infrared Data Association)和USB等。這些技術(shù)在性能、功耗和易用性方面各有優(yōu)勢與不足。不同的使用模式適合不同的連接技術(shù)。 

表將以下要討論的各種連接技術(shù)進(jìn)行了比較，給出了各自的性能參數(shù)(包括帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率等)、功耗和方便易用性等。目的就是介紹支持上述特性的各種連接技術(shù)的信息，以幫助設(shè)計(jì)人員了解各方面因素的綜合平衡。 

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             表：手機(jī)中可能用到的四種連接技術(shù)的性能參數(shù)、功耗及特點(diǎn)比較。

藍(lán)牙連接技術(shù) 

藍(lán)牙技術(shù)在短距離語音應(yīng)用領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，但在數(shù)據(jù)傳輸方面的表現(xiàn)一直不夠好。其原因有很多，最主要的原因就是易用性問題。如果用戶想要通過藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)手機(jī)和PC的數(shù)據(jù)同步，過程會非常麻煩。用戶必須在PC上創(chuàng)建藍(lán)牙個人局域網(wǎng)(PAN)，設(shè)置PC搜索支持藍(lán)牙功能的設(shè)備，設(shè)置電話為“可視”模式，要是PC還不能識別出手機(jī)的話(一開始總是很難馬上識別)，那么就必須采取一系列解決故障的措施。用戶幾乎必須是專業(yè)IT人士才能確保完成正常連接。 

就數(shù)據(jù)傳輸而言，藍(lán)牙的另一缺點(diǎn)就是傳輸速率問題。1.2版的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps，2.0版的最高速度為3Mbps。這種數(shù)據(jù)同步速率對用戶聯(lián)系信息和日歷信息來說還夠用，也適合電話之間傳輸商業(yè)名片等信息的相互通信。但是，如果手機(jī)支持MP3播放器，用戶想傳輸幾個G的音樂到手機(jī)上，那么就要花上幾個小時的時間。長時間等待傳輸完成著實(shí)讓人頭疼，從而導(dǎo)致無線連接的優(yōu)勢蕩然無存。 

功耗也是問題，工作時，藍(lán)牙的平均耗電量為45mA，即便不工作，即在待機(jī)狀態(tài)下保持設(shè)備連接時，它也會耗電15mA。因此，要是用戶一直保持藍(lán)牙耳機(jī)的連接狀態(tài)，等著接打電話，那么就會發(fā)現(xiàn)手機(jī)電池電量明顯減少。藍(lán)牙硅技術(shù)制造商正在努力降低耗電問題，為此甚至將一些藍(lán)牙處理任務(wù)交由一些處理器幫忙解決。 

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Wi-Fi連接技術(shù) 

Wi-Fi基于IEEE 802.11規(guī)范，最初開發(fā)用于通過筆記本電腦實(shí)現(xiàn)LAN的無線因特網(wǎng)連接。目前所有新型筆記本電腦都已采用Wi-Fi芯片組，如今用戶借助筆記本電腦可在辦公室里到處漫游，并通過來自他們選定的任意會議室和辦公室的Wi-Fi連接實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)無線接入和收發(fā)電子郵件。隨著時間的推移，安全性也在不斷改善，用戶現(xiàn)在已經(jīng)不用太擔(dān)心無線上網(wǎng)過程中數(shù)據(jù)被偷窺。Wi-Fi數(shù)據(jù)傳輸速率和有線連接的速率越來越接近，因此幾乎沒有什么理由會阻止普通消費(fèi)者和商業(yè)機(jī)構(gòu)采用無線接入技術(shù)。 

Wi-Fi技術(shù)正在進(jìn)入多用途手持終端。隨著支持VoIP功能手機(jī)的推出，用戶能在家庭和辦公室環(huán)境中用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)來接打語音電話，從而減少位于接入點(diǎn)范圍內(nèi)時用戶的通話計(jì)時費(fèi)用。對那些員工要確保隨時能夠取得聯(lián)系的公司而言，為了全球互動工作要花費(fèi)大量的長話費(fèi)用，這時上述功能對他們就特別有吸引力。 

不過，就可用性而言，Wi-Fi與藍(lán)牙面臨相似的問題，連接過程也比較長。就功耗而言，特別是就電池供電的應(yīng)用來說，Wi-Fi盡管在這方面不斷改進(jìn)，但目前還不盡人意。目前手機(jī)中使用的Wi-Fi都一定程度上限制了速度的發(fā)揮，以確保帶寬和電池使用時間的最佳平衡。隨著市場中眾多手機(jī)產(chǎn)品都開始支持Wi-Fi，今年支持該技術(shù)的手機(jī)還將繼續(xù)增多，因此這方面的問題會不斷得到解決。 

IrDA連接技術(shù) 

IrDA是一種在歐洲和亞洲市場廣受歡迎的連接技術(shù)，這很大程度上得益于其在銷售點(diǎn)(POS)應(yīng)用中。該技術(shù)能讓乘客方便地支付早上乘坐地鐵等交通工具的費(fèi)用。 

IrDA是一種點(diǎn)到點(diǎn)的低帶寬近距離通信技術(shù)，必須直線對傳，中間不能有障礙物。這種技術(shù)允許兩個設(shè)備在最長1米的距離之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，理想情況下傳輸速率最高可達(dá)16Mbps。IrDA相對于其它技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢體現(xiàn)在安全性方面。與藍(lán)牙和Wi-Fi不同，IrDA不會隨意向設(shè)備附近任何方向的人傳輸數(shù)據(jù)。用戶必須直接無障礙地接觸設(shè)備，知道到底誰在接收數(shù)據(jù)。在執(zhí)行POS交易時，這點(diǎn)尤其重要，因?yàn)檫@涉及到用戶的個人信息。 

IrDA收發(fā)器的功耗分為三種類型：關(guān)機(jī)功耗、待機(jī)功耗和傳輸功耗。關(guān)機(jī)狀態(tài)下，功耗可以忽略不計(jì)。不過，用戶必須打開設(shè)備才能使用(通常要在多個窗口中進(jìn)行導(dǎo)航才可以)。大多數(shù)用戶會保持設(shè)備一直開啟，以隨時與其它設(shè)備傳輸信息，并快速啟動連接。待機(jī)期間，用戶可接收并啟動連接，功耗約為100uA，對電池使用壽命的影響極小。傳輸期間(已經(jīng)建立連接)，功耗會驟然上升到至少100mA，如果數(shù)據(jù)傳輸速率較高的話，功耗還會更高。對連接時間較短的應(yīng)用而言，如POS交易或與另一部手機(jī)的聯(lián)系人信息交換，這還是可以接受的。但對需要長時間建立連接的應(yīng)用來說，如調(diào)制解調(diào)器連接或音樂/圖片文件的傳輸?shù)龋捎眠@種技術(shù)電池電量就會很快耗盡。



USB連接技術(shù) 

USB目前在PC領(lǐng)域中已經(jīng)通用了，而且USB-IF不斷努力增加新的特性，確保滿足業(yè)界和市場需求(例如為手持應(yīng)用定義了迷你型號和現(xiàn)在的微型USB接頭標(biāo)準(zhǔn))，USB已經(jīng)成了手機(jī)連接到PC的首選技術(shù)，特別對海量存儲的傳輸來說更是如此。 
就可用性而言，USB在各種連接技術(shù)中表現(xiàn)最佳。只要插上就能馬上工作。就數(shù)據(jù)傳輸速率而言，手機(jī)已經(jīng)支持12Mbps的全速USB很長時間了，能以極低的成本為手機(jī)提供USB功能，而且現(xiàn)在正積極向480Mbps速率的高速USB發(fā)展。 

就有線USB連接而言，功耗通常不是問題，因?yàn)殡娏κ峭ㄟ^USB線纜中的Vbus/GND從主機(jī)直接獲得的，和信號對一起提供。 

Certified Wireless USB是值得簡單介紹一下的，因?yàn)樵摷夹g(shù)將實(shí)現(xiàn)USB的無線連接。該技術(shù)和Bluetooth 2.0都采用超寬帶(UWB)射頻技術(shù)，這可能有助于該技術(shù)在手機(jī)中的推廣。這就是說，相同的射頻技術(shù)可在不同時間支持不同使用模式下的藍(lán)牙和Certified Wireless USB。這種整合性因素對促進(jìn)手機(jī)繼續(xù)向多合一的通信娛樂設(shè)備發(fā)展很有幫助。 

本文小結(jié) 

目前使用的一些連接技術(shù)主要針對某種具體應(yīng)用而設(shè)計(jì)，對手機(jī)來說是后加上的功能。隨著手機(jī)不斷成為兼容并包型的便攜式設(shè)備，能支持各種通信和娛樂需求，手機(jī)客戶和服務(wù)提供商會要求手機(jī)針對各種新型規(guī)范極為迅速得進(jìn)行優(yōu)化。手機(jī)設(shè)計(jì)人員最好不要另起爐灶重新來過，而應(yīng)根據(jù)有關(guān)特性和功能利用現(xiàn)有的連接技術(shù)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儊頋M足需要。 
隨著技術(shù)的發(fā)展，我們所面臨的這種情況會得以好轉(zhuǎn)，典型的例子就是Bluetooth 2.0和Certified Wireless USB都采用UWB射頻技術(shù)，提供了更多方便，換而言之，就是能以統(tǒng)一的射頻技術(shù)來支持兩種連接技術(shù)，滿足不同使用情況的要求。這充分說明，技術(shù)整合有助于降低手機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，有助于推出更高效、高性價比的解決方案。
 
作者：Ray Casey、Triton Hurd 
賽普拉斯半導(dǎo)體公司