什么是 UWB (3)
撰写于：2012年7月26日
作者：silex Wi-Fi专家
前面两期中提到了对UWB技术的过高期待、围绕IEEE802.15.3 a标准，企业自我冲突、无线USB的集中和受挫等故事获得的例子。这次我知道会有点“居高临下”，试着谈谈UWB到底哪里不好，应该怎么做。
IEEE 802.15.3a 标准化委员会的问题
在讨论UWB的失败时，最先要被推上风口浪尖的应该是关于浪费时间和劳力的IEEE802.15.3 a标准化的失败。它背后有Freescale (DS-UWB, UWB Forum)和intel (MB-OFDM，MBOA/WiMedia)这两大企业的实质方面的标准之争，在上一期已经介绍过了。这很容易被批判为“企业利己主义”，但商业性技术如果没有企业的利益追求，就无法取得成果。那么采用UWB标准化框架中没有实际成果的IEEE802.15.3是正确选择吗?
关于这一点，或许可以说“没有其他选择”。事到如今，仅仅为UWB制定新的标准是愚蠢的，但是现有的无线标准…例如，WiFi的UWB到底有多少商品价值呢?当时和UWB位置最近的是PAN的老前辈蓝牙，实际上蓝牙SIG虽然一度采用了蓝牙3.0的基带上加入了UWB，但是在需要“尽快标准化”的2002 ~ 2003年这个阶段实现是非常困难的。
结果802.15.3a委员会被架空了，但我认为这主要是标准化运营过程(特别是投票权管理等)的问题，而不是802.15.3自身的问题。2.4GHz版的802.15.3失败也是因为已经具备了类似的产品技术(WiFi，蓝牙)普及的地方提出了相似的技术，但是失败了，UWB版的802.15.3a有可能提供和那些不同的独特的价值。但是，现实中的UWB逐渐抛弃了其“独特价值”，走向了与WiFi正面对决的方向，这也与802.15.3a没有直接关系。 如果硬要否定802.15.3a的话，那就是“本来就不成立标准化组织，让各公司自己做就好了”。也许这就是正确答案。但是，在媒体报道“梦幻新技术”、希望“尽快投产”的时期，不成立标准化组织是不可能的。
另外的原因是FCC的规定将频率范围限定在“3.1 ~ 10.6GHz”。这个频率范围虽然比以前的无线通信规格要宽得多，但与脉冲设想的“广阔无边”的频谱相比还是很窄的。而且，该频带中间夹着802.11a等已经实用化的5GHz频带，也需要在此处判断需不需要避免使用该频带。而作为实用系统的UWB频带分为3.1 ~ 4.9GHz的“低频段”和5.8 ~ 10.6GHz的“高频段”。这对于以占据频谱为前提的脉冲无线电来说也是致命的。
UWB原本是脉冲无线电…使用极短的脉冲状电波，以时间轴方向的分布传达信息的通信方式。正如在本连载中多次提到的那样，脉冲收音机有其独特的困难，同时也有其独特的魅力(耗电量低，抗干扰、窃听能力强，如果做得好，可以缩小电路规模，使模拟部件极小化等)。UWB这个词出现在媒体上的时候，是以UWB=脉冲无线电为前提来描述其特点的。
但是，冲激无线电在IEEE 802.15.3a标准化工作中在极早期就从候选名单中被排除了。UWB的特点是“超高速、近距离无线通信”，但脉冲无线电未必适合“超高速”。虽然这是一种选择，但在换取“高速化”这一优点的同时，也失去了前面提到的各种独特的脉冲收音机的特点。关于这个选择是否正确的争论，几乎等同于在讨论将UWB标榜为“近距离超高速无线通信技术”的选择是否正确。
另外，在大肆宣传脉冲无线电的特点(“能够跨越墙壁进行通信”等)之后，不再是冲激的UWB与此相对，没能好好说明差异的媒体，也有让用户抱有过高的期待。
限定近距离、超高速无线通信技术有市场前景吗?
已经有Zigbee，蓝牙，在WiFi等多种强大架构群雄割据的无线市场上，UWB只能在近距离内进行通信，在这样的条件下登场，为了推销UWB，必须具备某种超越其缺点的魅力。“超高速”这个卖点确实很容易让所有人理解，我觉得它能够获得其他无线通信方式无法实现的优势(而且，这种优势是可以通过香农方程式来保证的)。PC外壳内的硬盘和主板无线连接，笔记本电脑的液晶面板和主机无线连接，DVD，平板电视，AV只要堆叠起来就能相互连接，提出了各种各样有趣的应用程序。在这种情况下，“只能在近距离进行通信”反而有可能起到防止窃听、抑制混杂等优点。
但是……，现实的市场并不乐观。人们之所以选择无线，是因为无线化可以实现有线无法实现的价值(例如，用有线设备代替手机几乎是不可能的)，或者是与有线设备同等的成本、性能、可靠性，只有在能够容易实现运用的情况下。而UWB在这两方面都未能实现。就拿前面提到的PC和AV系统的无线化来说，只要冷静思考一下，就会发现需要给各个设备供电，只不过是两条线中的一条线消失了而已。而且，在30cm或1m的距离内，人们会说:“那就用线连接更便宜、更快、更可靠。”
就这样，各UWB芯片制造商在家里10m可以使用480Mbps。而为了实现在室内可以使用30m，他们开始展开距离延伸竞争(注)，但这也是一场危险的“炸鸡比赛”。距离越长，现有的无线技术就越有优势…特别是与发展显著的802.11n WiFi展开了激烈的竞争，而且传输功率相差悬殊的UWB距离越远，在速度和稳定性方面就越不利。更何况在舍弃冲激方式，采用与WiFi原理相同的MB-OFDM之后，差异化的因素越来越少，劣势越来越明显。
(注)实际上，在几次展会上展示UWB样机的体验中，绝大多数访客的问题都是“能使用多少米?”另外两个问题是“标准化是怎样的?”“法制化进展如何?”这三个问题占了提问的九成左右。
结果，本来应该用“近距离限定”这一限制条件换取的“超高速无线”这一特征受到了太多的关注，于是就想办法克服本应该是交换条件的距离限制，结果没能克服就自取灭亡了。“仅限于近距离”的无线技术真的没有市场前景吗?在我看来，对于要求延伸距离的顾客，没有努力向他们解释“限定近距离”的含义，而是轻易地投入到没有胜算的规格竞争中去。
选择MB-OFDM是正确的吗?
MB-OFDM方式具有“频率利用效率高”“速度快”等优点，但同时也具有与WiFi相同的弱点，即“抗干扰和漫反射能力差”“抗移动通信能力差”。倒不如说，UWB的力量相差悬殊，其缺点反而被强调。难道选择MB-OFDM才是UWB的致命伤吗?
我实际评价过的UWB芯片只有3家公司、3种方式，以其有限的经验还不足以对MB-OFDM方式进行评判。3个都有各自的不稳定性，不过DS方式有一个较为稳定的印象。但是，这可能是因为速度比其他两种方式低(110Mbps)的缘故。
但是，很多芯片制造商放弃各公司的独立方式而选择MB-OFDM，是不是有点过于草率了呢?有这样的感觉。眼花缭乱地登场的UWB对于不同的方式，跳过了实际制作样品，调查利害得失，摸索各自匹配的市场和产品的过程，急于确立事实标准(IEEE802.15.3a的弊端)，然后以“大树靠前”的心态，逐渐向MB-OFDM靠拢。
芯片制造商的逻辑是在UWB业界的“Intel”和“无线USB”这一巨大的力量面前，“不能赶不上公交车”的意识也许很强。但是，那辆巴士是走向成功的巴士吗?
把希望寄托在无线USB上是正确的吗?
在我看来，这一连串的UWB骚动中最大的错误恐怕就是对无线USB的执着(或者过度期待)。确实，在当时只有话题先行，市场前景模糊的情况下，“USB无线化”是一个让人容易理解的关键词，它蕴含着巨大的市场潜力。但是，这种“对巨大市场前景的期待”难道不是空想吗?
USB成功的原因之一就是“总线的力量”。记忆棒、鼠标、键盘、WiFi、蓝牙玩具，甚至更大的硬盘、扫描仪，只要用一根线插在PC上就能使用。对于以前的RS-232C串行和IEEE1284打印机电缆，这确实是压倒性的便利性的改善(注)。USB的连接器形状和5V、500mA的规格成为一种基础设施，手机和数码相机的充电连接器USB形状成为“常识”，机场候机室的桌子也配有USB型的充电连接器。
(注)但是对于PC的设计方来说，将低电压、大电流的连接器放在外部，异步拔出或插入来历不明的设备，是提高电源设计(特别是安全方面)门槛的噩梦。USB刚发布的时候，我曾听到过一些经典的硬件设计者批评USB的规格是“非常识”的。但是它给用户带来的便利性是显而易见的，现在没有人会买不带USB的PC吧。我认为这是一个很好的例子，不能仅凭设计方的情况来判断产品的好坏。
USB无线化意味着USB线消失了，但连接设备侧需要电源功能(电池或AC适配器)。反而在设备的大型化和成本增加方面可能坏处更多。而且是“3m以内480Mbps”，用一根普通USB线缆就足以到达的无线化范围，是否有超出这个范围的便利性和魅力呢?
我在USB的展示会上向无线USB的推进者提出了这方面的问题，但是没有得到令人满意的回答。“当然是没有线缆的好。”“无线USB”如果普及的话，搭载电池也就理所当然了”，我记得当时有很多无视现实的定论，以成功为前提的空论。当时人们认为无线USB的成功是肯定的，但那多半是因为“没有线缆肯定更好”的想法和“intel我现在想，难道不是根植于他力本愿的思维停止了吗?
(注)虽然有点自豪，但我在公司内部主张“对无线USB期待过高是危险的”，并将UWB的设想应用程序“会议室投影机的VGA、电缆的无线化”。虽然最终也没有成功投产，但我们没有轻易涉足无线USB，这一点让我们感到自豪。
怎么做才是最好的呢？
事到如今，我都不好意思再做事后诸葛亮了，但我还是想罗列一下：
· 不要只被500 ~ 1Gbps的高速性能所迷惑，应该追求冲激UWB所具有的独特可能性。
· IEEE802.15.3a委员会发生纠纷中也有无可奈何的原因，但是否有避免因投票赞成率低于75%而反复进行重新讨论的方法呢。
· 将MB-OFDM方式制定为事实标准为时尚早。应该花更多的时间，在实际测试的基础上对各种方式进行利害得失的比较。
· 对无线USB的过度期待反而成了让用户失望的元凶之一。“只要现有USB产品的百分之××实现无线化，就能获得××万美元的市场”，这种销售口号其实是打了个算盘
大概是这样吧。
Lessens Learned
20世纪60年代，协和号超音速客机的计划公布时，苏联制造了图-144来对抗，美国也试制了波音B-2707，全世界都梦想着“超音速旅客时代”的到来。“超音速”产品的魅力将超过昂贵的单价、噪音、恶劣的耗油量、狭窄的客舱带来的不便……“飞机肯定是越快越好”，这似乎是一种思维停滞。但是，协和飞机所面临的现实却是缺点突出。同时期开发的波音B-747大型喷气式飞机进入21世纪后仍在量产，产量超过1400架，而与此相对的只有14架投入商业服役。与协和飞机的明暗对比实在是太鲜明了。
UWB因为固执地认为“肯定是快的好”或者“肯定是无线比有线好”而最终失败，我觉得这与协和的故事有相通之处。但是，当一项技术被华丽地发表，被寄予厚望的时候，“它真的是好东西吗?”我觉得这个问题很难。
