设计通用通信设备实现跨网络无线连接

随着个人无线通信日益普及,在不同的水平为采用不同设备的无线用户提供优质服务也变得更加困难复杂。本文介绍一种通用通信设备平台方案,可以不限连接方式而为用户提供通信服务,实现手持设备的无障碍互联互通。

目前在运营商为个人无线通信提供的服务中,大多数用户采用的是蜂窝连接方式,主要通过GSM网(GSM、GPRS、EDGE、UMTS)或者CDMA网(CDMA、CDMA2000、1xRTT、EV-DO、EV-DV)实现连接。随着无线局域网(WLAN)和无线广域网(WMAN)之类无线标准的提出,这类网络也开始越来越多地用在企业、公共“热点”甚至家庭中,虽然距离广泛部署还需要几年的时间,但都已经向用户正式开放。

此外,各种无线个域网(WPAN)技术也开始崭露头角,蓝牙逐渐成为手持及其它设备最广泛采用的WPAN技术。据Forrester Research预计,到2007年市场上支持蓝牙技术的设备将达到近3亿部。照这样的速度发展下去,超宽带技术(UWB)将很有可能成为支持高带宽无线个域网连接的新一代主要技术。

另外仍然还有许多其它无线技术处于测试或小批量部署阶段,如采用GPS技术的电话已开始供应市场,一些主要设备厂商也已经发运带有电视或无线接收器的产品,有些运营商与OEM试验将数字视频广播(DVB)接收器应用于手持设备中,有的则将GPRS用作反向信道以实现互动数据传递(数据播放)。

在设计未来手持设备时,工程师要考虑可能出现的每一种技术以及采用这些技术创建设备(不受网络技术限制提供通信服务)时可能出现的挑战。

新型设备

面对多种通信网络环境带来的机遇与挑战,手持设备必须进行彻底更新,包括当前市面上功能与网络都固定的主流设备,以及那些可以与多个不同网络和服务进行智能连通的设备。

因此今后将出现一种称为“通用通信器”的新型手持设备,它功能强大而灵活,可以让用户随时随地透明接入任何可用网络,包括在这些网络间进行无缝漫游。这种设备还支持混合网络环境中的各种可能主要使用模式,包括:

* Infofueling(通过最合适网络进行智能数据传输)

* 同步语音与数据会议

* 跨网络多媒体传输(如在更高带宽环境下使视频质量得到提高)

* 跨网络语音传递,包括无缝切换

* 定位服务

技术挑战

支持这种普遍连接设备要面对许多不同的技术挑战,主要有下面几项:

* 多种无线技术的集成与协调:集成多种无线技术是构建手持或其它设备在开始阶段面临的主要挑战。

* 智能连网即无缝漫游与切换:用户希望网络内或网间漫游就像他们使用蜂窝电话一样简单。

* 电源管理:随着手持设备和其它设备上的应用更加丰富,电源管理挑战也越来越突出。

* 支持跨网络身份识别与验证:提供可靠、高效、合理的身份建立应用模式是实现跨网络连接的关键因素之一。

* 丰富的媒体类型支持:高带宽宽带无线连接技术的出现(如WLAN或即将问世的UMTS、EVDV/O蜂窝网络等)为手持设备支持多媒体带来新的机遇。

* 灵活、强大的计算平台:创建通用通信设备的基础必须是灵活、强大、通用的处理平台。

* 设备整体可用性:构建混合网络设备最后面临的挑战是可用性。

为了应对这些挑战,我们正在开发一种客户机技术,以实现透明、普遍性网络连接,并创建可将这些技术集中在一起的体系架构,我们将这种技术及相关体系架构框架称为适应性通信技术(ACT)。

原型概念

作为ACT开发的起点,我们首先开发出第一代手持式通用通信设备原型。该原型不但显示了成功集成多种网络接入技术(这里指WWAN+WLAN)的能力,还包括我们认为可用来开发更多通用通信设备的一些关键技术和设计原理。

该原型集合了许多先进特性和技术,下面进行详细介绍。

PCA处理器。该处理器采用XScale技术,提供了强大的通用平台,支持无线应用并能开发更多先进特性,包括VoIP、高品质音频与视频以及增强的3D游戏等。

集成802.11b和GSM/GPRS,支持元件去耦。手持式通用通信设备原型采用嵌入式802.11b模块,可支持板上WLAN,该模块带有完整的屏蔽,通过BGA技术连接到主板。它支持PCMCIA接口以进行系统控制,其它部分只需地址和数据总线缓冲器件将主系统总线、小型控制线路和分立天线相互分隔。实施方案中还包括通过LDO调整器进行电源分离和使用内部芯片天线。

GSM/GPRS解决方案采用我们自己开发的GSM/GPRS模块来实现,该模块提供了完整的基带/RF解决方案,需要添加分立的外部天线,系统连接/控制通过高速连续接口实现,设计中还有用于扬声器/话筒和铃声组件的单独音频信号解码子系统。

移动性管理驱动程序栈(MMDS)。移动性管理体现了客户设备应用程序及操作系统找寻内连无线网络环境的能力,并通过复杂方式与该环境内的网络进行互动。

目前原型采用的MMDS栈可以支持三种常见通用功能,即异构无线网络探测、服务特性质量以及对网络间无缝切换的基础支持。从跨网络(IP或其它方案)角度看这些问题,与移动IP之类单协议方案相比较MMDS方案虽有补充作用,但具有完全不同的效果。

语音呼叫统一架构(VCUA)。就语音呼叫具体问题而言,要提供无缝用户体验,除了网络切换外还需要支持不间断呼叫音频。该原型中的VCUA集中了设备音频资源,所以即使基础音频硬件发生变化也能保证音频会话持续进行。VCUA与MMDS可以支持无缝呼叫切换,在我们的原型里,TelesymSymPhone客户机软件特殊修订版采用这些功能实现网络间的相对无缝呼叫切换。

天线布局、屏蔽以及最佳空间分区可以减少模拟无线干扰。原型采用Galtronics的WindBack天线提供最佳GSM接收,它已被屏蔽以避免模拟无线干扰。

芯片天线用于支持内部IEEE802.11b子系统,并使用与GSM天线接口类似的实施技术,如平面空间、CPW及所有追踪层路由障碍等。

先进的媒体能力。高性能软件H.264/AVC视频解码器可以通过多种网络连接回放本地和数据流内容,解码器符合Baseline Profile标准,并针对无线MMX技术进行了优化。

可用性。原型采用了大量可提高无线应用可用性的技术,如柯达NuVue OLED显示屏,不需要背光即可提供更清晰的图像和更流畅的视频信息；另外还使用了Fastap键盘,支持文字与数字直接输入,使手机用户可以迅速直观地编写文本和多媒体信息。

SD卡插槽。支持SD卡可以扩大存储容量,这对于许多需要大量数据的无线应用非常重要。

总之,创建手持式通用通信设备需要技术人员充分考虑开发过程中可能遇到的各种挑战,这种新型手持设备将通过多种网络实现用户与信息、服务的透明连接。

作者:Roger Hurwitz

研发部高级工程经理

Bryan Peebler

研发部高级业务经理

英特尔公司