Uniwersalne chipsety dla urządzeń bezprzewodowych

Pojawienie się nowej generacji sieci bezprzewodowych pociągnie za sobą rozwój licznych standardów protokołów. Aby nie zgubić się w ich gąszczu, niezbędne będzie opracowanie i wdrożenie wielofunkcyjnych układów, które będą mogły równocześnie obsługiwać wszystkie z nich. Jednak produkty zgodne z technologiami, takimi jak Wi-Fi, Wi-Fi5, HiperLAN, IEEE 802.11g i Bluetooth, mają różne i co najważniejsze niekompatybilne warunki działania, tak więc przyszły chipset będzie musiał zapewnić kompatybilność.

Pojawienie się nowej generacji sieci bezprzewodowych pociągnie za sobą rozwój licznych standardów protokołów. Aby nie zgubić się w ich gąszczu, niezbędne będzie opracowanie i wdrożenie wielofunkcyjnych układów, które będą mogły równocześnie obsługiwać wszystkie z nich. Jednak produkty zgodne z technologiami, takimi jak Wi-Fi, Wi-Fi5, HiperLAN, IEEE 802.11g i Bluetooth, mają różne i co najważniejsze niekompatybilne warunki działania, tak więc przyszły chipset będzie musiał zapewnić kompatybilność.

Wielomodowe chipsety do transmisji radiowej

Wielomodowe chipsety do transmisji radiowej

Wbrew pozorom dużym problem jest to, że sieci bezprzewodowe funkcjonują w różnych pasmach częstotliwości. Przykładowo Wi-Fi (802.11b), IEEE 802.11g i Bluetooth zajmują pasmo 2,4-2,483 GHz. Natomiast Wi-Fi5 (802.11a) i HiperLAN funkcjonują w zakresie częstotliwości od 5,15 do 5,35 GHz. W rezultacie wewnętrzne źródło częstotliwości radiowych układu nadawczo-odbiorczego musi być zdolne dostrajać się do obu zakresów częstotliwości i naturalnie wybierać odpowiedni kanał transmisyjny.

Aby było jeszcze trudniej, protokół Bluetooth, oparty na modulacji FHSS (Frequency Hopped Spread Spectrum), wymaga 1600 skoków po częstotliwościach na sekundę z użyciem kanałów transmisyjnych o szerokości 1 MHz.

Wiele trybów

Protokół Wi-Fi opiera się na modulacji jednej nośnej, aby otrzymać przepływność danych od 5,5 lub 11 Mb/s. Wi-Fi5 i HiperLAN stosują modulację wielu nośnych, ale zapewniają przepływność dochodzącą do 54 Mb/s. IEEE 802.11g wykorzystuje metodę OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) dla przepływności 54 Mb/s i PBCC (Packet Binary Convolutional Code) dla przepływności 22 Mb/s i 33 Mb/s. Bluetooth opiera się na metodzie GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), ale zapewnia przepływność 1 Mb/s.

Baseband procesor

Najważniejszą funkcją tego procesora jest generowanie sekwencji skoku po częstotliwościach oraz konwersja sygnałów analogowych w ramki z danymi cyfrowymi i na odwrót. Ponieważ nie istnieje polski odpowiednik dla baseband processor, w dalszej części będziemy nazywać go po prostu procesorem. W trybie odbierania wiadomości pierwszym krokiem jest konwersja danych z postaci analogowej na cyfrową. Wielomodowy procesor jest odpowiedzialny za ustalenie funkcji sterujących, wliczając w to synchronizację częstotliwości w układzie nadawczo-odbiorczym oraz taktowanie. Czynności te musi wykonywać w określonym czasie i bez uprzedniej znajomości metody modulacji użytej w przybywających sygnałach. Słowo wielomodowy należy tu rozumieć jako obsługujący wiele protokołów transmisji bezprzewodowej.

Kontroler dostępu do medium

Kontroler dostępu do medium, znany jako MAC (Media Access Controller), jest odpowiedzialny za zarządzanie interakcjami z interfejsem (czyli powietrzem) i decyduje, kiedy nadawać, a kiedy odbierać, przenosząc wolne od błędów dane do CPU. Ponieważ wszystkie standardy IEEE 802.11 są oparte na tym samym kontrolerze dostępu do medium, a Bluetooth MAC jest relatywnie prosty, zdefiniowanie wielomodowego kontrolera nie powinno nastręczyć aż tylu problemów co implementacja odpowiedniego układu nadawczo-odbiorczego dla częstotliwości radiowych oraz wspomnianego wcześniej procesora.

Istota koncepcji

Kluczowym elementem budowy wielomodowego bezprzewodowego chipsetu jest układ nadawczo-odbiorczy częstotliwości radiowych. Z kolei najważniejszymi funkcjami tego urządzenia są: wybór kanału nadawczo-odbiorczego, konwersja sygnałów oraz modulowanie i demodulowanie.

Wspomniany układ dokonuje translacji sygnałów na częstotliwości radiowe, odpowiednio kształtując falę w zależności od transmisji. Po stronie odbiorczej usuwa on częstotliwość nośną nadchodzącego sygnału, pozostawiając niezmodulowane sygnały z danymi.

Producenci zajmujący się opracowaniem koncepcji procesora stoją przed kilkoma wyzwaniami - trzeba zapewnić dużą wydajność, co oznacza przetwarzanie ok. miliona instrukcji na sekundę, ale to nie wszystko. Należy także pomyśleć o szybkości niezbędnej do kontroli danego protokołu i to bez nadmiernego pochłaniania mocy baterii. Jak widać - problemów nie brakuje.


TOP 200