短距離無線通訊技術（Short Range Wireless；SRW），包含802.11系列、藍芽（bluetooth）、ZigBee、RFID、UWB、IrDA、WiMedia，甚至DECT、無線1394、無線USB和其他封閉式或專用的標準，這牽涉到電信業、電腦業、半導體業、系統設計/製造業（ODM/OEM）的共同參予。

在這麼多的標準中，有哪些是適合特定業者的應用呢？有哪些市場、產品和服務最適合使用到短距無線通訊呢？IEEE 802.11系列標準的現況如今又是如何？如何有效地開發SRW產品？本文試著從中釐清思路，提供一些意見給讀者參考。

短距離無線通訊的分類

為了明白短距離無線通訊技術能提供哪些應用，首先必須先知道它們的種類。近年來，SRW是演變最為快速的技術類別。它們的種類雖然多，不過，大約可以區分為三大類：

(圖一)是各種短距離無線通訊技術在傳輸率與通訊距離的功能比較。

《圖一　各種短距離無線通訊技術的比較》

就技術面而言，目前有許多挑戰需要克服。這至少包含下面幾項：

智慧型天線

由於各國的頻譜規範不同，同樣是WLAN裝置，但是，不同地區所使用的射頻頻段不一定相同，例如：日本、美國和歐洲，因此，這迫使天線製造商必須設計出可調諧的雙頻（dual-band）天線，能夠在2.4～2.5GHz和4.9～5.9GHz的雙頻段內同時工作。不幸的是，這兩個頻段的諧波會彼此相互干擾，導致天線的通訊品質低落。因此，如何設計尺寸不大、通訊良好的雙頻天線成為業者的一大挑戰。

歸納一下，業者在面對天線的應用時，會遇到下列常見的難題：

此外，關於智慧型天線技術的議題，還包含：能將天線和控制系統整合在一起的晶片封裝技術、分散式的天線系統（Distributed Antenna System；DAS）、衛星電視天線、陶質（ceramic）天線等。

目前，國外有天線製造商採用新的材料技術和演算法，提出一種解決方案，稱為以用戶為主的智慧型天線（Subscriber Based Smart Antenna；SBSA），SBSA被宣稱可以提高訊號強度、降低雜音、增加傳輸率、減少功率耗損。這種技術也可以應用在GSM、GPRS、EDGE、WCDMA、cdma2000和802.11/15/16上。它也支援全向性（diversity）和MIMO的功能。

資料的通訊安全

短距離無線通訊網路的弱點，最初是在企業的內部網路和電腦。因為病毒會透過它們，散佈到無線通訊網路上。當用戶移動時，他們無意間也會在別的地方染毒。當重新連接上企業網路時，會不知覺地釋出拒絕服務（Denial of Service；DoS）的攻擊，破壞網路系統的重要作業。因此，要如何找出安全漏洞、怎樣才能殺毒、如何確保通訊網路裡裡外外都是安全的等，這些都是挑戰，也是商機所在。

無線感測網路的應用

RFID、ZigBee等技術都可能應用在無線嵌入式（感測）網路、物流供應鏈管理系統上。感測標籤與感測器或掃瞄機之間的通訊協定標準、感測訊號的辨識和篩選、與後端資料庫伺服器的溝通、收集到的資料在供應鏈管理系統中的處理與分佈、以及與資料安全相關的技術開發等，都是業者必須面對的挑戰。

順便一提，一個標準的RFID系統包含有：控制晶片、收發機（transponder）、掃描機（reader）和天線。

用軟體定義射頻

利用軟體來選擇頻段和無線通訊標準將是未來的趨勢。可用軟體定義的射頻（Software Definable Radio；SDR）技術是可移植的（portable），系統廠商可以針對不同的應用，考量性能、尺寸、複雜度、價格等因素，設計出能橫跨許多不同天線和射頻電路的軟體來。支援SDR的天線系統包含很廣，譬如：多頻帶（multi-band）、可調諧的、多輸入多輸出（multiple-input multiple output；MIMO）等天線。理論上，這種觀念應該可行，但在實務上，可能會遇到不同標準或技術彼此不相容、天線廠商不願意和軟體廠商配合等問題。

如何支援和教育客戶

乍看之下，這應該不是什麼困難的問題，但是因為短距離無線通訊技術非常多，該如何教育和支援客戶，使他們了解不同技術的差異之處，同時協助客戶將短距無線通訊技術整合到企業的資訊網路中，將是供應商最大的挑戰。基本的問題包含：如何管理日益增加和更形複雜的無線電頻寬；如何規劃和限制每個裝置對無線電頻寬的使用量；如何設定無線電網路，以提高它的性能、可靠度、安全度。

電磁相容標準的測試

無線電裝置必須通過電磁相容（EMC）標準，這包含電磁輻射的測量、介面耦合、佈線和接地、濾波和遮蔽（shielding）、雜訊干擾、抑制元件的使用等技術。國內許多系統業者因為本身沒有EMC的設計能力，於是委外設計和驗證。2003年這些承接EMC案件的公司都有大幅的成長，幅度甚至是過去的2～4倍之多。

在進行天線的輻射模式（antenna pattern）測試時，天線的固定位置對測量結果的影響很大。不良的位置會阻礙電磁波對四周方向的輻射，造成錯誤的測量結果。例如：在做近場（near-field）測量時，若測量的區域被測試系統中的封閉球體截斷，就會產生錯誤的測量值。如果我們採信了這種錯誤的測量結果，我們將無法正確地掌握住天線在它的輻射涵蓋範圍內的特性。

降低收發機的成本

一般而言，無線電系統包含有收發機（wireless transceiver）、天線和基頻處理器。其中，收發機的成本通常比較高。因此，採用價格便宜的CMOS製程，來設計收發機已經是主流的趨勢。除了成本因素以外，功率小、工作頻率比較低的收發機，也將是促使短距離無線通訊技術能夠廣泛普及的重要因素。

家電控制、工業自動化、保全系統等應用，並不需要高頻、高功率的無線電收發機。因此，如何降低外部元件的數量、建立無線電鏈路的程序要如何簡化、降低功率和成本等，都是一大挑戰。

IPv6是否能普及

IPv6是下一代的網際網路通訊協定（Internet Protocol；IP），它可以支援現有的和未來的IP需求。它具有128bit的定址能力，這對傳輸多媒體的無線裝置幫助很大。它增強了對等網路（peer-to-peer）的應用，提供全球唯一的IP位址給每一個裝置。IPv6 解決了IPv4的缺點，例如：位址不夠、網路連接的時間過長，並增加了對行動通訊和漫遊（roaming）的支援。

短距離無線通訊的業者是否會全部改採用IPv6呢？短期而言，似乎看不出有這個可能。舉例來說，IPv4存在於目前的藍芽和WLAN產品中的比率仍然很高。可能因為使用者人口還不是很多，等將來短距離無線通訊裝置普及了，IPv6就可能會取代IPv4。

紅外線技術在財務管理上的應用

紅外線在財務管理（Infrared Financial Messaging；IrFM）方面的應用，在過去幾年來逐漸熱門起來。2003年，紅外線資料協會（Infrared Data Association；IrDA）公佈了一種標準，稱為「IrFM點即付（Point & Pay）」應用導引（Profile），它能讓用戶使用行動裝置完成商業交易，這些行動裝置包含：手機或呼叫器；而接受交易請求的是「IrFM銷售點（point-of-sale）」終端機，例如：付費話機、飲料販賣機。

紅外線通訊具有資料保密性高、成本低、點對點和短距離通訊、高速的定向連接等優點，因此，它是消費性電子裝置能夠應用於行動式電子商務的重要媒介。不過，這種前衛的應用方式是否能夠普及，最後仍然由消費者和大多數的商業機構是否願意採用而定。

磁感應技術在可攜式音訊裝置上的應用

「可靠的無線音訊串流傳輸」，對日漸成長的數位語音裝置而言，是急需改善的重點。但是，以目前的射頻技術似乎很難達到這個高標準的要求。因此，需要另外找尋合適的技術，以滿足客戶與市場的需求。

磁感應（magnetic induction）已經被證實是射頻技術的最佳替代方案；若將它應用在可攜式的音訊裝置上，可以傳輸高品質的數位語音，這主要是因為它的近場輻射效能比射頻技術優異。

不過，對大多數業者而言，磁感應技術仍然是一塊陌生的處女地。它的成本雖然比較便宜，但是，在尚無大廠公開表示支持的情況下，許多業者仍然寧願採用傳統的射頻技術。

IEEE 802.11標準的現況

IEEE對短距離無線通訊技術的標準化工作，一直都很積極地在推動著。目前既存的802.11標準制定小組和其工作現況，簡述如下：

常用的IEEE 802.11標準之間的比較，如(表一)所示。

《表一　IEEE 802.11b/a/g的比較》

開發SRW產品的步驟和原則

對OEM系統廠商而言，開發短距離無線通訊產品是有一定的步驟和原則可以依循的。大體而言，這些步驟和原則並不會因為不同的無線電技術，而在根本上有所不同。如(圖二)所示。詳細說明如下：

電路板線路的設計

廠商可以參考晶片製造商所提供的公板來設計。不過，要對電源電路、EMC/ESD電路做重新設計時，必須謹慎選擇替代元件，並考慮依照不同的應用種類，採取彈性的設計方案。

軟體的重新設計

更換或增加任何一個處理器或控制器、記憶體、週邊介面，都必須重新設計軟體的驅動程式。有時，為了屈就於硬體的設計，軟體的重新設計會變得很複雜。所以，到底是修改硬體好或軟體好？是設計團隊必須謹慎評估的重要工作。此外，不同的作業系統（O.S.）會有各種不同的限制條件，千萬不要小看將不同作業系統移植到同一塊電路板的困難度，若編譯器、組譯器、除錯器不支援或沒有時，光靠一般經驗和手動修改，其辛苦是可想而知的。

測試工作

一般而言，這包含天線與射頻電路的測試和系統功能的測試。前者需要將系統處於不斷發射或接收的狀態，以測量天線的輻射模式和射頻電路的品質（包括EMC/ESD）。這可以利用程式將處理器或控制器設定在這樣的模式下，以接受測試。系統功能測試則是從應用層不斷傳送或接收資料，以測量系統的資料傳輸率、錯誤率，以及整體的效能（包括功率耗損和相容性等）。

《圖二　開發SRW產品的步驟和原則》

結語

如此多的SRW標準彼此在市場上競爭或互補，但要如何針對特定的應用和需求，從中找出最佳的技術，是一件非常複雜的任務。不僅如此，想要獲得成功，不只需要理解技術的內涵，也要知道商業交易的模式，最後才能贏得市場。

這幾年，全球經濟不景氣，可是許多新技術卻紛紛出籠。不過，至今真正能在市場上獲得亮麗成績的，寥寥無幾。因此，如何將這些新技術的功能和特色轉換成能刺激經濟成長的動能，將是廠商們的終極挑戰。