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無線技術(shù)發(fā)展趨勢及其對的連接器影響

發(fā)布時(shí)間:2009-08-11 來源:中國電子科技集團(tuán)公司第四十研究所

中心議題:
  • 無線技術(shù)的發(fā)展趨勢
  • 無線技術(shù)對連接器的影響
解決方案:
  • RJ11將會(huì)從PC和其它通訊設(shè)備上消失
  • USB已經(jīng)成為事實(shí)上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口
  • WUSB對臺(tái)式和筆記本計(jì)算機(jī)日趨重要
計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備正在經(jīng)歷著從有線設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)向無線設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的巨大轉(zhuǎn)變。主要目的是去除雜亂的電纜。規(guī)范802.11、WiFi和Bluetooth(藍(lán)牙)便是極為明顯的例子。便利因素、移動(dòng)社會(huì)的發(fā)展趨勢以及低成本硅方案的出現(xiàn)是推動(dòng)無線應(yīng)用的主要?jiǎng)恿Α?br />
工業(yè)、醫(yī)療、汽車和可靠性極為重要的應(yīng)用領(lǐng)域向無線技術(shù)轉(zhuǎn)移,雖尚不太普遍,但是對其它市場卻有重要影響。在這些應(yīng)用中,有些應(yīng)用領(lǐng)域采用無線技術(shù)具有迫不得已的性原因。盡管不同的政府法規(guī)和帶寬競爭導(dǎo)致在世界范圍內(nèi)無縫地采用無線技術(shù)存在著障礙,但無線標(biāo)準(zhǔn)卻在大步向前推進(jìn)。

我們現(xiàn)在看得到的只是無線應(yīng)用的極小一部分,更多的無線應(yīng)用將會(huì)很快出現(xiàn),現(xiàn)有的無線應(yīng)用將隨技術(shù)的前進(jìn)逐步發(fā)展得更加普遍。

美國聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)和國際法規(guī)實(shí)體正在加緊解決帶寬競爭問題。多年來已經(jīng)在飛機(jī)、軍事、急救、及其它領(lǐng)域確立的移動(dòng)無線電通訊,現(xiàn)在與更嶄新的無線應(yīng)用展開了頻率分配的競爭。這種競爭在儀器、科學(xué)和醫(yī)療用0.9GHz~5.8GHz頻帶內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn),目前正在向8GHz頻帶延伸。在此頻帶內(nèi)的設(shè)備包括無繩和移動(dòng)電話、微波爐以及無線局域網(wǎng)。

還有許多新型短距離無線應(yīng)用技術(shù)--個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(PAN),如無線USB、藍(lán)牙、Zigbee以及新型無源射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)。這些技術(shù)分支可能預(yù)示著未來將出現(xiàn)以個(gè)人為中心的規(guī)模巨大的新型應(yīng)用領(lǐng)域。驅(qū)動(dòng)這些新型無線技術(shù)應(yīng)用的因素包括:

•方便而可靠的無線應(yīng)用被廣泛接受。
•現(xiàn)有的應(yīng)用,如USB、WiFi及藍(lán)牙。
•業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)廠商,如因特爾(Intel)公司,推動(dòng)發(fā)展和制定標(biāo)準(zhǔn)。
•低成本IC的發(fā)展使得產(chǎn)生單芯片無線電成為可能。
•消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)和通訊市場的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

無線技術(shù)的發(fā)展趨勢

IC已經(jīng)在許多應(yīng)用中取代混合集成電路和門陣列器件。如果沒有無線芯片組,包括移動(dòng)電話、WiFi和藍(lán)牙在內(nèi)的這類高增長無線應(yīng)用技術(shù),是不大可能用于主流消費(fèi)類電子中的,否則它們或者太大、太貴或者在移動(dòng)應(yīng)用中耗費(fèi)太多的功率。目前已經(jīng)確立的無線技術(shù)發(fā)展趨勢包括:

•基于語音、數(shù)據(jù)和視頻無線網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)
•手機(jī)、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)和PC用藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(PAN)
•802.11、WiFi、以太局域網(wǎng):b、g和n。

未來將出現(xiàn)的重要無線應(yīng)用技術(shù)包括:IEEE802.16和20WiMax(替代DSL和電纜的寬帶城域網(wǎng));IEEE802.15.4Zigbee(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療用低功率低成本PAN);在大于3米距離、480Mbps速率下工作的認(rèn)證無線通用串行總線(CWUSB)。

IEEE802.11無線局域網(wǎng)(WLAN);IEEE802.15無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)•IEEE802.16無線城域網(wǎng)(WMAN);IEEE802.22無線區(qū)域網(wǎng)(WRAN)。

CWUSB無線技術(shù)

在這些重要的無線技術(shù)中,CWUSB技術(shù)特別令人關(guān)注,因?yàn)樗赡苡绊懙绞褂脴O為廣泛的USB2.0。在采用USB端口(和電纜)的設(shè)備中,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)超過2.50億臺(tái),外設(shè)超過5億臺(tái)。每臺(tái)設(shè)備的端口數(shù)從2個(gè)(MacBook筆記本計(jì)算機(jī))到6個(gè)(PC機(jī))不等。外設(shè)配置1~4個(gè)USB端口。未來許多設(shè)備都將采用CWUSB應(yīng)用,但下列設(shè)備將影響2009~2010年的無線市場:筆記本計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、擴(kuò)展(Dockingstations)/端口復(fù)制器/(portreplicators)、打印機(jī)、外部USBSATA硬盤、數(shù)碼相機(jī)、iPod播放器及其它媒體設(shè)備。

因特爾公司等眾多業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)廠商正在大力推動(dòng)WUSB(無線USB)和4.8Gb/s速率的USB3.0。許多新設(shè)備也瞄準(zhǔn)了WUSB芯片組,某些外設(shè)原始設(shè)備制造商即將向市場投放初始產(chǎn)品,但是存在一個(gè)涉及無縫廣泛應(yīng)用的問題,另外,WUSB尚未達(dá)到商用/零售水平。

WUSB應(yīng)用必定會(huì)出現(xiàn)-其效益是顯而易見的,但是外設(shè)行業(yè)和許多制造商需要2~3年才能跟進(jìn)上。USB3.0將在2009年逐步實(shí)現(xiàn)商用,速率將提升到4.8Gb/s。這可能導(dǎo)致三個(gè)層次的USB并存的局面:

•USB2.0用于原有的應(yīng)用場合,至2009或2010年前,可能依然強(qiáng)勁。
•CWUSB用于計(jì)算機(jī)/外設(shè),其應(yīng)用從WUSB集線器、打印機(jī)和外部硬盤開始,但可能因經(jīng)濟(jì)衰退而延緩。
•USB3.0在2010年及其以后用于高性能先進(jìn)流媒體,CWUSB與USB3.0可能相互影響。

“擴(kuò)展塢”和端口“復(fù)制器”可能隨著商務(wù)用戶由臺(tái)式計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)向筆記本計(jì)算機(jī)而增長,但是除了擴(kuò)展塢作為產(chǎn)品(如PDA)一部分以外,大部分用戶并沒有買入擴(kuò)展塢設(shè)備。預(yù)計(jì)筆記本計(jì)算機(jī)到2012年將具有大幅增長-約1.5~2.8億臺(tái)-其中大部分增長是低成本的消費(fèi)類筆記本計(jì)算機(jī)。

另外嵌入式無線能力可能會(huì)阻礙PC與外設(shè)的擴(kuò)展塢/端口復(fù)制器的無縫無線連接能力,但是未來“擴(kuò)展塢”/端口復(fù)制器可能會(huì)在多媒體無線家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)內(nèi)考慮采用無線能力-或采用高速接口,如USB3.0或PCIExpress。東芝公司的WUSB“擴(kuò)展塢”是一個(gè)不錯(cuò)的概念,它允許PC與無線擴(kuò)展塢配接,然后再與外設(shè)連接。未來更多的設(shè)備將具有CWUSB能力。在向無線技術(shù)的轉(zhuǎn)移過程中,大部分潛在的擴(kuò)展塢和端口復(fù)制器應(yīng)用將被淘汰。[page]

筆記本計(jì)算機(jī)銷售已經(jīng)明顯高于先前的預(yù)測。如果到2012年,12%~15%的筆記本計(jì)算機(jī)具有一個(gè)“擴(kuò)展塢”和一個(gè)端口復(fù)制器,則可能相當(dāng)于4000萬件,如果平均售價(jià)為100美元,則可能相當(dāng)于40億美元。

無論如何,有一點(diǎn)是肯定的,包括CWUSB在內(nèi)的規(guī)模巨大的無線應(yīng)用將迅速滲透到移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)與局域網(wǎng)、因特網(wǎng)接入、計(jì)算機(jī)外設(shè)、儀器、科學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用及消費(fèi)類電子領(lǐng)域。

無線技術(shù)對連接器的影響

毋庸置疑,電纜組件將明顯受到無線技術(shù)的影響,未來5年銷售將可能下降至少25%。這也意味著更少的連接器插頭。無線應(yīng)用還可能影響以下連接器類型:

•RJ45插塞和插頭-目前年出貨量超過10億件-受到802.11無線局域網(wǎng)競爭。
•USB插頭和插座-目前年出貨量超過20億件-受到WUSB競爭。
•RCA連接器-目前年出貨量超過10億件-受到藍(lán)牙競爭。

業(yè)界專家分析認(rèn)為,到2011年為止,將有120-140億臺(tái)因特網(wǎng)連接設(shè)備,這些因特網(wǎng)連接器設(shè)備大多為無線產(chǎn)品,但將淘汰許多連接器應(yīng)用。如果每臺(tái)設(shè)備系統(tǒng)僅用5只連接器,則相當(dāng)于700億只連接器。

插口模塊

RJ11在很大程度上與過去相同,仍用于室內(nèi)接線和電話聽筒內(nèi),但是將會(huì)從PC和其它通訊設(shè)備上消失。

目前,少數(shù)RJ45已經(jīng)被無線技術(shù)所取代-但實(shí)際上,RJ45的數(shù)量已經(jīng)隨著LAN應(yīng)用的增長而增長。隨著消費(fèi)類PC市場出現(xiàn)并且旺盛,RJ45的性能已經(jīng)提升,此外以下因素也導(dǎo)致RJ繼續(xù)使用:

•無線路由器和交換機(jī)中保留了RJ45-每個(gè)系統(tǒng)4~48件或更多。
•計(jì)算機(jī)除了802.11收發(fā)器外將保留原有的RJ45端口。
•48V、400mA802.3以太網(wǎng)供電(PoE)設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn),為遠(yuǎn)程設(shè)備供電。
•10Gb以太網(wǎng)有利于有線架構(gòu)的使用,不管是5-7類布線還是光纖。
•許多插口的結(jié)構(gòu)正在提高RJ45性能,進(jìn)入Gb/s級應(yīng)用。

除非發(fā)展中國家采用低成本的有線連接產(chǎn)品與無線產(chǎn)品,否則到2013年,50%以上RJ11預(yù)計(jì)將受到無線技術(shù)的影響。PC和計(jì)算機(jī)外設(shè)市場,對RJ45也將產(chǎn)生影響,例如由于原有的端口被棄用,RJ45的增長將在某種程度上受到無線應(yīng)用的削弱,其產(chǎn)量的增長率將由每年10%以上,降至2010年的5-6%。

另一方面,RJ45由于在高速銅應(yīng)用領(lǐng)域平均售價(jià)較高,銷售額將增長。RJ45大多用于商務(wù)LAN設(shè)備中,在這些應(yīng)用中,普遍使用24~48端口交換機(jī);無線應(yīng)用一般是局部性的,并且將采用加固的RJ45或RJ11接口。

USB連接器

USB連接器由于迅速進(jìn)入消費(fèi)類電子領(lǐng)域,目前已經(jīng)成為用量最大的連接器類型,其USB2.0的最大數(shù)據(jù)流量為480Mb/s。包括眾多移動(dòng)設(shè)備使用的小型和微型USB接口在內(nèi),USB已經(jīng)成為事實(shí)上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口。

USB3.0已于2008年公布-它提供了4.8Gb/s的速度,兩個(gè)高速差分對,還具有光纖互連的可能性。USB已經(jīng)受到大量用戶的支持,包括其能夠傳送功率,但它是有線接口,要添加電纜,因此面對無線應(yīng)用的沖擊,無線USB的出現(xiàn)是必然的。

WUSB連接器

WUSB連接器,在3米的距離內(nèi)具有480Mb/s的速率,在10米距離內(nèi)具有110Mb/s的速率,可連接多達(dá)127臺(tái)設(shè)備,無需集線器。認(rèn)證無線USB(CWUSB)將成為未來臺(tái)式計(jì)算機(jī)和小型家庭辦公室(SOHO)應(yīng)用的有力競爭者,但是USB3.0將更被看好。無論如何,問題將在于用戶如何給這些設(shè)備供電。電源設(shè)備意味著25-50%的電纜,并且由于使用大量AC適配器,因而存在風(fēng)險(xiǎn)。

到2012年為止,WUSB對臺(tái)式和筆記本計(jì)算機(jī)應(yīng)用仍很重要。由于大量的外設(shè)必須“緊抓”WUSB主機(jī),將減緩其應(yīng)用。其影響將在以下領(lǐng)域內(nèi)最終顯現(xiàn)出來(盡管老的端口仍將維持?jǐn)?shù)年):USB集線器、打印機(jī)、外部硬盤和筆記本與臺(tái)式計(jì)算機(jī)。

USB端口可能下降??赡艿陌l(fā)展格局是高速有線、USB電源和低速無線端口共存。在過去5年,USB已經(jīng)歷兩位數(shù)的增長。這將持續(xù)到2010年,WUSB的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)展。最終,有線USB的規(guī)模增長率,在5-10年之間將下降到兩位數(shù)以下-如果新的發(fā)展成果使得WUSB更快甚至更通用,則可能出現(xiàn)負(fù)增長。這主要取決于CWUSB在消費(fèi)類電子中使用,消費(fèi)類電子是產(chǎn)業(yè)規(guī)模的主要增長部分,特別要關(guān)注的是移動(dòng)和手持設(shè)備(涉及小型和微型USB)。

無線應(yīng)用是電子工業(yè)中規(guī)模最大的推動(dòng)力量之一,它帶動(dòng)了許多新的產(chǎn)品和市場領(lǐng)域(這些領(lǐng)域均采用了多種不同類型的連接器)。無線應(yīng)用在過去五年中,已經(jīng)使連接器增長了1~2個(gè)百分點(diǎn)。

這也為RF和天線連接器制造商提供了新的機(jī)遇。市場研究公司-BishopandAssociates的最新報(bào)告稱,2008年電訊設(shè)備用連接器工廠出貨值預(yù)計(jì)超過70億美元,其中無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用連接器的工廠出貨量達(dá)37億美元左右,與2007相比,增加了10.7%,預(yù)測2012年的出貨量為56億美元,平均年增率高達(dá)10.8%,增長勢頭強(qiáng)勁。
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