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移动便携式系统集成广域连接功能

上网日期: 2001年07月15日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:便携式系统? 笔记本电脑? 数据传输率? 广域连接?

3G网络达到的数据传输率笔记本电脑的能力和应用相匹配,因为其计算能力和外设能够很好地利用由高速连接而带来的各种类型数据。例如,视频或音频数据流文件可以通过笔记本电脑的视频显示器和音频资源展示给用户,而且效果比使用手机的小屏幕和极其有限的音频功能要好很多。

Dale StoliTzka

总设计师

Doug Grant

业务开发总监

美国模拟器件公司

实现高速广域连接功能的一种方法是通过一个中继性质的局域无线设备。蓝牙就是为此目的而开发的,工作于2.4GHz频段的短距蓝牙链接把笔记本电脑同手机连接起来,接着通过手机网实现与因特网的连接。随着数据传输率向3G速度挺进,另一种方法是利用一个类似802.11b那样的高速本地连接把笔记本电脑连到手机终端设备上。随着3G技术日益成熟,我们有理由期望这一中继无线设备可以取消,并且3G连接会变成一种标准性能。

在笔记本电脑上,哪些应用将需要3G连接支持?答案看起来似乎很明显,但是真要确定愿为此功能花钱的特定市场却困难得多。事实上,一些工业观察家依据3G将主要用于传输视频数据流的预测,认为根本不需要3G,因为没人能够边驾车边观看视频数据流的播放。

当然,虽说3G的带宽将用于传输视频信号,但用户没必要以实时方式看它。而且这个范围的数据传输率可用于传输大量的其它实时或非实时数据类型。实际上,对广域3G连接功能的真正需要并非来自于移动性需要,而是来自于便携性需要。

将无线连接功能集成到笔记本电脑中会涉及许多问题。幸运的是射频和基带芯片组很容易实现,而且它们需要的板面积也在迅速减小。在今年初的CeBIT和CTIA会议上,德国西门子公司展示了一种大小和手表差不多的三频GSM电话。由于其总的PCB板面积只有两平方英寸,因而缓解了以往集成2G和2.5G无线功能时面临的空间限制问题。

用不了多长时间,3G或多模的2G/3G芯片组将会同样紧凑。在基带部分,不可避免但可预测的是:摩尔定律会使芯片组的功耗更低,而且具有足够高的集成度。在射频部分,直接转换技术将使多模式、多基带芯片成为可能,而且不会出现多IF滤波器引起的成本和面积增加的问题,因为滤波可以在基带芯片上实现。

在具有无线接入功能的若干便携式平台中,笔记本电脑在有效使用更高带宽的连接功能方面具有某些极大的优势。它们可以存储大量的下载数据、显示视频数据流或存储的视频数据,并可回放CD级的音频节目或把它烧录进CD-ROM。3G数据传输率使笔记本电脑用户可以享受通常为台式电脑保留的全部应用,包括完全访问一家企业的网络和数据。没有任何其它的无线便携设备可以做到这一点。

把无线通信引擎集成到主处理器或应用引擎,是一个引起很大争议的话题。在较小的设备中,应用处理器执行相对简单的任务,而通信引擎可以被当作一个紧密耦合的外设,甚至能共享部分存储器。在大部分手机设计中,应用处理器还处理通信协议。但这些在笔记本电脑中实现起来要困难的多,因为其操作系统已经针对最佳利用数据处理任务所需的资源进行了优化。

独立外设

今天移动计算机所采用的大多数操作系统和应用软件并不是为解决无线协议所需的紧急实时处理而开发的。在一台笔记本电脑中,通信引擎很有可能被当作一个独立外设,并使用诸如USB那样的标准化总线系统同主处理器交换数据和控制信息。

采用USB接口的计算机外设与其它外设相比有使用方便的优点,但在数据被处理器接收、处理并通过内核逻辑返回到该外设之前会有一些延迟,这种往返延迟可能会长达几个毫秒。事实上,如果计算机外设的供电电压下降,那么一个指令中断可能要等整整一个毫秒之后才能被收到并处理。这类迟滞不能满足3G或蓝牙外设的实时处理要求,在这些无线协议中,最大迟滞大概在160微秒或更短。

在过去的几年中,通过利用主处理器的处理能力,大部分的音频和V.90调制解调器工作已经采用软件来实现。其差别就在于这两个例子采用了一种叫做AC'97的不同链接,它并不是如USB那样是由中断驱动的,而且,其处理音频或调制解调器握手协议所需的往返延迟与当今移动计算机芯片组的中断反应时间差不多。

用户想要的是一台能够持续工作四小时而无需更换电池的移动计算机,这意味着设计人员需要考虑40瓦左右的功率预算,亦即一台计算机每小时平均消耗10瓦功率,否则运行时间将达不到四小时。在全速运行时,现在的Mobile Pentium III自身消耗的功率就是这个数的两倍,因而积极的功率管理是非常关键的。

低功耗模式

蓝牙开发人员充分认识到这种挑战,并为无线链接定义了几种低功耗模式。例如,短程链接在0 dbm(1mW射频功率)的功率级别上发射。以这种方式,一个蓝牙有源发射器进行射频和基带发射时仅消耗100 mW功率。当然,一个更强更远的链接会使用更多的功率。

与之对应,蓝牙技术标准确定了SNIFF、 HOLD和PARK模式以便让蓝牙链接恢复到全功能状态,同时又使功率消耗降到最低。实际上,不必工作在全功率模式,一个蓝牙从设备就能够同蓝牙主站保持同步。依据所用的系统和芯片组的不同,功耗可以减少10倍或更多。

与此类似,数字手机标准的设计人员也考虑到了很长的待机时间,此时移动站能够切断电路来节省功率并延长电池寿命。最新的GPRS芯片组在待机模式下只需要大约1mA的电源电流。这些是功率管理起作用的几个例子,在设计具有始终在线连接功能的移动计算机时,任何无线协议都需要包含功率管理内容。

移动系统中天线的放置并不总是明显的。手机和其它手持设备的用户在用机时或许会拉出天线,但移动计算机的用户不可能这么做。移动计算机经常装在一个手提包里,但通过始终在线连接功能可以设置成与e-mail随时同步,因此其天线需要不受限制,同时又支持全向应用。







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