跳頻技術(FHSS)及直接序列(DSSS)展頻技術

展頻技術主要分為「跳頻技術」及「直接序列」兩種方式。此兩種技術是在第二次世界大戰中軍隊所使用的技術,其目的是希望在惡劣的戰爭環境中,依然能保持通信信號的穩定性及保密性。展頻技術在無線區域網路的應用是依據FCC(Federal Communications Committee 美國聯邦通訊委員會 )規定的ISM(Industrial Scientific, and Medical),頻率範圍開放在 902M 928MHz 2.4G 2.484GHz兩個頻段,所以並沒有所謂使用授權的限制。

一、跳頻技術 (FHSS)

跳頻技術 (Frequency-Hopping Spread Spectrum FHSS)是在2.4GHz頻帶以1MHz的頻寬將其劃分為75-81個無線電頻率通道(Radio Frequency ChannelRFC),並且以使用接收和發送兩端一樣的頻率跳躍模式(Frequency Hopping)來接發訊號及防止資料擷取(跳躍頻率的最大時間間隔為250ms,也就是每秒跳頻至少4次)來。

二、直接序列展頻技術 (DSSS)

直接序列展頻技術 (Direct Sequence Spread Spectrum DSSS)是將原本01的高功率、窄頻寬的位元訊號,透過虛擬隨機序列(Pseudo Random Sequence)和相位移轉技術(PSKPhase Shift Keying),轉變成低功率、寬頻帶(在2.4Ghz頻帶,分以13個頻道,每個頻道頻寬為5MHz)的載波訊號,這些轉變後的載波訊號被稱為Spreading ChipsChips數愈多可以增加資料安全性,愈低則增加使用者數目。一般普遍使用10-20 Chips

三、FHSS vs DSSS調變差異

 無線區域網路在性能和能力上的差異,主要是取決於所採用的是FHSS還是DSSS來實現、以及所採用的調變方式。然而,調變方式的選擇並不完全是隨意的,像FHSS並不強求某種特定的調變方式,而且,大部分既有的FHSS都是使用某些不同形式的高斯頻移鍵控(Gaussian Frequency Shift Keying, GFSK)的調變方式。至於DSSS則通過使用可變相位調變如PSKQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)等, 可以得到最高的可靠性以及表現高數據速率性能

在抗噪聲能力方面,採用QPSK調變方式的DSSS與採用FSK調變方式的FHSS相比,可以發現這兩種不同技術的無線區域網路各自擁有的優勢。FHSS系統之所以選用FSK調變方式的原因是因為FHSSFSK內在架構的簡單性,FSK無線訊號可使用非線性功率放大器,但這卻犧牲了傳輸距離和抗噪聲能力。而DSSS系統需要稍為貴一些的線性放大器,但卻可以獲得更多的回饋。

四、DSSS vs FHSS 孰優孰勝

 由於FHSS在抗干擾性上(FHSS需不斷切換頻道,而DSSS則需等待所有Chips都接收完成後才轉換訊號),和使用材料彈性度上較為優良(FHSS可以使用線性或非線性材料當功率放大器、DSSS則只能使用線性材料),所以大多數廠商選擇以FHSS為出發。但由於FHSS1Mhz的窄頻寬上無法傳遞大量的資料(傳輸率約為1-2Mbps)和必須提供高功率輸出才能維持較長傳輸距離,並且WLAN早期在市場規劃上,趨向應用於企業用戶而可以忽略因材料限制所可能引發的價格過高、和避開在家庭市場中易與其他無線傳輸間(BluetoothHomeRF)發生干擾等諸多問題,所以在接下的IEEE 802.11b中,廠商都以DSSS為設計範疇(傳輸率為11Mbps)。但近來WLAN因技術規格成熟而吸引大量廠商進入競爭所導致的價格下降,卻無意間促成WLAN重新走回家庭市場。這樣的結果,對於DSSS所容易造成的干擾問題,又成為廠商們最傷腦筋的事。

 

1

 

2   各主要無線網路廠商產品比較

 

BreezeCom

Lucent

Aironet

Proxim

Symbol

技術規格

跳頻展頻(FHSS)

直接序列展頻(DSSS)

直接序列展頻(DSSS)

跳頻展頻(FHSS)

跳頻展頻(FHSS)

跳頻展頻(FHSS)

最多可鏈接Access Point

15

3

3

15

 

傳輸率

3/2/1 Mbps

2 Mbps

2 Mbps

1 Mbps

1.6/0.8 Mbps

1 Mbps

室內

200m

50m

150m

150m

55m

室外(歐規)

1 / 2.5 /5 km

200m

300m

300m

300m

漫遊速度

90km/ph

7.2km/ph

 

 

 

快速漫遊

IEEE 802.11

符合

未來

未來

軟體升級

多樣天線

部份

部份

安裝

隨插即用

安裝驅動程式

安裝驅動程式

安裝驅動程式

安裝驅動程式

LAN & Bridge

可應用

可應用

可應用

 

目前全球無線區域網路的前4大公司為LucentAironet(已被Cisco購併)SymbolProximSymbolProxim的晶片組支援FHSS,而LucentIntersil則採用DSSS,其中使用Intersil晶片的公司除了友訊外,更包括了AironetCompaqNortelDell等大廠。而未來幾年無線區域網路的成長便是來自使用DSSS調變的802.11b產品,因此20014月初Proxim主要對無線區域網路晶片組供應商Intersil提出「Direct Sequence」專利的侵權告訴,但是目前Intersil的無線區域網路 晶片組在市場佔有率最高,影響所及,使用Intersil晶片組的廠商友訊及其他Intersil的客戶如3Com、思科等都被告,就個別產品來看,無線網路卡2000年銷售量為344.5萬片,較前一年成長了186%,主要的成長仍來自DSSS的產品,DSSS產品在2000年的銷售量達289.4萬片,較前一年大幅成長了368%,而在FHSS方面,則為551萬片,較前一年衰退6%。在Access Point(接入點,係指於媒體存取控制層中扮演無線工作站及有線區域網路的橋樑)方面,去年整體銷售量為516萬台,年成長率為189%,主要成長亦為DSSS,成長率為448%,而FHSS則持平。因此可看出FHSS的日漸式微,也可理解Proxim急欲打壓DSSS心態。

單就台灣廠商來看,根據工研院的資料顯示,2000年我國無線區域網路(包括無線網卡、Access Point 及橋接器)的產量為124萬台,較前一年成長了101.6%,產值則為39.78億台幣,較前一年成長了122%,呈現高度的成長。預估2001年我國無線區域網路的產量可達209萬台,成長68%,產值可達63.57億台幣,成長60%2000年無線區域網路出貨量主要集中在中華電訊、正文、禾翔、智捷及環隆電氣,其中以FHSS為主的只有中華電訊,而環隆電氣替Lucent代工,因此使用Lucent的晶片組,其餘國內公司大都使用Intersil的晶片組。這次台灣廠商遭Proxim控告的公司除了友訊外尚包括了立痐膝q,其他使用Intersil的公司雖未被控告但仍需小心防範Proxim的後續動作。