衛星通信行業研究報告范文

時間:2023-10-23 17:27:20

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衛星通信行業研究報告

篇1

人們向往自由計算――自由不僅代表高速運算,還代表輕巧便攜、隨心所欲;

人們向往快樂數字家庭――不僅要有多媒體電腦,還需要多媒體網絡、超級大屏幕顯示。

雖然這些理想還遙遙無期,但發展中的IT技術為人們的理想描繪出了一個現實的輪廓,讓人們的生活可以在憧憬中期待、可以在激情中沉浮。

自由接入

近距離無線連接重新布陣――藍牙、ZigBee及UWB

無線個人網(WPAN)概念的誕生基礎是藍牙(IEEE 802.15.1),這一近距離的無線連接技術的思想最初源于上世紀80年代中期,直到1994年在移動通信和互聯網發展的大氣候下,因Ericsson的工程師有感于有線連接“剪不斷,理還亂”的困擾,而將藍牙技術真正激活。

經歷了早期的理解、宣傳和爭議階段,藍牙技術目前已邁入實質性的發展階段:采用了藍牙模塊的耳機、手機、PDA、打印機、筆記本電腦等數字產品已在市場上頻頻顯現身影,并有研究報告預測,2003年藍牙設備出貨量達到7000萬臺,較去年同期實現了翻番,并在今后幾年內持續穩定增長――近距離無線連接市場局面已然全面打開。

在技術發展上,藍牙自身剛剛獲得了一次重大的完善:2003年11月5日,由其權威標準組織――藍牙SIG批準了最新的1.2版,成為自2001年2月推出1.1版以來的首次技術更新,相關產品即將問世。新版本解決了1.1版中的許多不足(縮短連接時間、抗干擾等),為藍牙推波助瀾。在未來,藍牙還將向低成本(高度整合的單芯片)、微小化(先進的封裝技術)和易用性方面進一步走向完善。

為了使近距離無線連接技術在目標市場上的定位更加明確,IEEE和業界廠商們又將另兩種技術標準推向了舞臺――ZigBee(IEEE 802.15.4)和UWB(IEEE 802.15.3),并加快了標準制定和市場推廣的步伐,以與藍牙形成相互補充。其中,ZigBee也在不久前剛被IEEE正式批準,邁出了關鍵一步;而UWB則由于面臨兩大陣營的爭議(包括以Intel、TI為首的OFDM聯盟提案,和摩托羅拉、XtremeSpectrum主張的DS-SS提案),幾經磋商未果,最終標準方案尚未確定,不過預計這一障礙很快將得以解決。

相比于藍牙,ZigBee的最大不同在于它是一種低成本、低功耗、低復雜度的無線技術,并且可連接254臺設備,工作在與藍牙的2.4GHz不同的另外3個頻段上,主要適用于對數據帶寬要求不高、但對成本和功耗更加嚴格的設備上,例如對各種家用數字設備的自動控制和遠程控制等。有人預計2006年全球家用自動化市場將達到4億臺的規模,為ZigBee提供了廣闊的前景。

UWB則是一種高帶寬、低功耗、抗干擾性強的無線技術,工作頻率在幾Hz至幾GHz之間,帶寬最高可達數百Mbps,因此將主要應用于數字電視、視頻點播等需要傳輸高速高質量的音視頻信號的多媒體設備當中。原本作為軍用技術的UWB,最近民用的呼聲不斷看漲,主要原因是它首先在美國得到了FCC的解禁。UWB技術專家們樂觀預計,到2006年UWB技術將帶來10億美元的市場。

上述這些已有的或新興起的近距離無線連接技術,以全球統一的無線連接規范,使不同廠家的各種便攜設備與固定終端在近距離內不用線纜即可實現連接,進行互操作和文件共享,從而為廣大消費者提供一個不受有線束縛的數據、語音甚至視頻通信環境。

WLAN技術標準走向完善

經過了最近兩三年的市場洗禮,Wi-Fi聯盟提倡的IEEE 802.11x系列標準已明顯成為WLAN全球市場的絕對主導,原先的其他一些技術方案(諸如歐洲的HiperLAN、日本的HiSWANx,以及家用射頻技術HomeRF等)有可能在全球WLAN的標準化大潮中淡出市場。

Wi-Fi技術起步于1997年由IEEE制定的802.11標準,其數據帶寬只有2Mbps,不盡如人意。由此便產生了其后續的系列標準,其中802.11b將速率提升至11Mbps,并提供了自動調整速率功能,以及MAC層的訪問控制和加密機制、40位及128位的共享密鑰算法等安全機制,伴隨Intel迅馳很快成為主流技術。

此后,802.11a借助54Mbps的數據帶寬優勢,具有后來居上之勢,它與802.11b并肩成為基本標準和主流技術。這兩者在頻率上的不兼容,又導致了不久前802.11g標準的正式出臺,推廣者希望它能以與802.11b相同的頻率實現前后平滑過渡,但又具有802.11a的高帶寬。這便導致了目前市場上三者并存的局面,甚至大量出現了同時支持其中2個或3個標準的雙模或三模WLAN產品。

上述標準的戲劇性變化,一方面說明了WLAN市場的繁榮,另一方面說明WLAN技術標準有待于不斷克服缺陷、推陳出新,以更完善的面孔支持未來的WLAN應用。事實上,除了上面這幾種規定了WLAN主要協議的基本標準以外,IEEE已經制定或正在積極醞釀802.11的一系列擴展標準(802.11d、e、f、h、i、j、af,以及802.1x,詳見本期“技術與趨勢”欄目相關文章)。這些擴展標準有的用以提升語音和視頻傳輸的質量,有的規定不同網絡的接入點之間的漫游,有的則旨在全面加強網絡的安全性。它們中的大多數有望在2003年底前后得到正式批準,業界廠商將在市場上迅速做出響應。本著這些日漸成熟的802.11系列技術標準,WLAN產品將以更穩定、更安全、更高速、更多功能和更高質量的服務面向各行各業的應用。

Wi-Fi技術與那些主要適用于手機、掌上電腦等小巧移動終端的藍牙/ZigBee/UWB等近距離無線連接技術已明顯區隔成不同的市場定位,它們主要不是彼此競爭,而是相互支持與補充,并與WiMAX等無線城域網或GPRS無線廣域網技術一道,形成一套完整的WPAN/WLAN/WMAN/WWAN全方位無線接入體系。

無線城域網興起――WiMAX

WiMAX技術有望成為Wi-Fi之后最流行的寬帶接入技術。

Wi-Fi的有效通信距離使其很難經濟地完成運營商的覆蓋任務;3G不是面向數據連接服務的網絡系統,實際數據傳輸率也只有幾百Kbps,無法承擔無線寬帶連接的使命;4G的技術標準尚未正式起步,標準之爭必然異常激烈,還要等待5年以上的時間。

WiMAX的興起迎合了人們對無線寬帶接入的巨大期望,在有效距離、帶寬和經濟性上都符合服務運營的要求。比較樂觀的估計認為,WiMAX服務將于2005年進入普及期,主要用于固定用戶的最后一公里寬帶接入,2008年以前在移動用戶中大量普及。

WiMAX組織與802.16技術標準的關系,就如同Wi-Fi組織與802.11技術標準的關系,前者在致力于后者的完善推廣,并成為后者相關技術的代名詞。

802.16標準在2001年12月就已獲得通過,但是直到2003年1月才發展成極具競爭力的802.16a標準。802.16a標準的重要改進在于采用了開放的2~11GHz波段,并實現了非視距連接,提高了實用性和成本效益。Intel、Prixim等重量級廠商相繼加入WiMAX組織,對WiMAX技術的發展更起到了推波助瀾的作用。

802.16a標準的單一網絡基站最大覆蓋范圍50km,帶寬最高可達70Mbps,但是不能支持高速移動的客戶端在基站間進行切換。正在開發中的客戶端規范802.16e將解決上述問題,實現客戶端在基站間的任意漫游,預計在2004年完成相應標準制定。802.16工作組還在研究改進基站覆蓋范圍的方法――802.16f,補充標準將使802.16a更具經濟效能。

雖然802.16相關技術尚未完善,運營商們已經迫不及待地開始上馬基于802.16a標準的無線寬帶接入服務。目前,WiMAX接入不僅在美國等地區現身,中國也在相應頻段提前發放了為數不少的運營牌照,部分運營商利用802.16a產品正在積極試運營。WiMAX的魅力可見一斑。

無論WiMAX技術最終是否成功,我們可以期待的是,無線寬帶接入技術真正從這里開始,并將在未來幾年帶給人們無所不在的高速接入體驗。

網絡世紀之夢――4G

國際電信聯盟(ITU)并沒有在3G移動通信技術標準IMT-2000中實現全球統一的移動通信網絡,以CDMA技術為核心的3G技術成本高昂,卻沒能實現2Mbps的數據接收速率,實際速率只有幾百Kbps。3G的意義太有限了,于是人們對3G的巨大期望轉移到了4G上,盡管4G還是個遙遠的夢。

根據ITU等國際組織和研究機構的分析,4G真正實施可能要等到2010年。不過也有樂觀人士認為,2007年4G服務就會在一些國家跨過3G而率先啟動。

4G究竟何時啟動,關鍵還要看這幾年4G核心技術的發展和標準制定的順利程度。目前4G甚至還沒有一個正式的定義,但是很顯然,4G將是一個基于IP技術的高速包交換系統,并將融合現有的多種無線和語音系統,即提供2G和3G接口,支持WLAN、WiMAX、衛星通信等。

既然是基于IP技術的系統,4G啟動之時也是IPv6風行之日,IPv6技術將是4G技術發展的基石之一。此外,由于基于IP包交換技術的全面采用,4G系統的成本效益將明顯高于3G系統,因此才會產生“跳過3G奔4G”的說法。

3G以CDMA為核心技術,而4G中OFDM技術最受矚目。OFDM是一種無線環境下的高速傳輸技術,主要思想就是在頻域內將給定信道分成許多正交子信道,在每個子信道上使用一個子載波進行調制,并且各子載波并行傳輸,這樣不但抗干擾能力強,而且提高了頻譜利用率。

根據ITU的超3G(Systems Beyond IMT-2000)發展目標框架,4G技術將至少提供100Mbps連接速率,對于慢速移動終端更將提供高達1Gbps的連接速率。屆時,語音業務退到了網絡的次要地位,無所不在的寬帶無線接入不僅可以使人們的筆記本電腦、掌上電腦暢游網絡,手表、眼鏡等五花八門的物品都有可能成為4G的智能終端,并將催生人們意想不到的多種新應用。

網間無線漫游

各類無線通信網絡區別于有線網的主要意義,在于為用戶提供不受場地限制的移動數據通信能力,具有極大的靈活性和方便性――從單純的提供語音通話功能的GSM網和提供語音/數據通信的GPRS,到日前正在紅火地提供無線寬帶數據通信的WLAN,乃至今后甚至包括視頻通信的3G/4G無線網絡,追求的目標都莫不如此。然而,倘若將這些相互獨立的、具有不同特征的無線通信網絡進行有機整合,相互聯通并且能實現自動切換(即無縫漫游),那么勢必會產生“1+1>2”的實際效應――已有的各類無線網絡資源的重新整合,進一步突破覆蓋范圍的局限和數據帶寬及信道的不足,將移動通信的便利性發揮到更佳境界。

同構無線網絡之間的漫游主要依賴于各運營商間的利益協調問題,而各類異構無線網絡之間(當前最有商業價值的是Wi-Fi技術構建的WLAN,與GPRS或CDMA之類的2.5G/3G無線城域/廣域網之間)的漫游主要需解決的是技術問題(當然,若發生在不同的運營商之間,也有利益協調問題)。這些技術問題主要有:在網絡后臺實現漫游控制和計費的軟件、相關的網關,在用戶終端上集成多種無線通信功能的多模芯片,以及在不同網絡下實現自動切換的通信軟件等等。在解決這些技術問題的過程中,業界很可能將同樣面臨標準化的考驗。

在WLAN與WWAN的整合過程中,業界的設備廠商和運營商已展開小范圍的合作,并推出各自的方案,其中有北電、Cisco、朗訊和IBM等。北電和運營商級WLAN解決方案的主要供應商Mobility Network之間的合作具有代表性:提供支持GSM、CDMA、GRPS及UMTS的運營商采用SIM和RADIUS技術將WLAN集成到其現有的網絡和業務平臺中的全面解決方案。

至于WLAN與3G的融合,3GPP等移動通信標準化組織也已開始著手討論和制定標準的工作,并建議了3G與WLAN融合的6種不同融合程度的互操作情景模式:統一計費和用戶管理、基于3GPP系統的WLAN接入控制和計費、WLAN接入3GPP標準分組域業務、業務一致性和連續性、無縫的分組域業務切換、WLAN接入3GPP標準電路域業務。

在用戶的移動接入終端方面,業界廠商有了更多的響應,以TI為代表的傳統移動芯片制造商、以Nokia為代表的手機廠商以及最新進軍手機芯片領域的Intel等公司,已相繼了一批集成2G/2.5G和Wi-Fi技術的雙模或多模芯片,并且已有采用這些芯片的智能手機和掌上電腦等手持設備問世,預計不久也將會推廣到3G手機。而Intel最近透露其正在研究一種稱之為“通用通信器”(Universal Communicator)的技術,它能夠無縫透明地連接到多種網絡。未來與此類似的軟件無線電技術將在網間漫游中起到關鍵作用。

自由計算

浮出水面的64位桌面計算

從蘋果G5到AMD的Athlon 64,64位桌面計算浮出水面。

關于64位桌面計算的是非和前景,全球各實驗室不同的測試結論以及分析家們的爭論已經讓人們覺得一頭霧水。人們到底要不要采用64位桌面系統?64位桌面技術到底會走向何方?

微軟這次沒有像32位時代那樣扯后腿,將于2004年第一季度Windows XP 64位版支持Athlon 64。HP這樣的PC大廠也旗幟鮮明地站出來支持Athlon 64。看來,Athlon 64不會擲地無聲,市場中有相應需求,64位桌面計算技術可以起航了。

然而,真正需要64位桌面計算的還不是主流市場。短期看,64位桌面計算的優勢主要在于支持4GB以上大容量內存,而主流計算未來幾年的內存需求在2GB以下。長期看,64位計算的性能優勢在幾年之內還很難體現,主要是操作系統之上的應用程序還不能發揮出64位計算的優勢,應用程序的遷移過程至少需要2年,因此現在的很多評測數據都不能很好地體現64位計算的優勢。64位桌面上還有2個現實的障礙,就是運行64位操作系統的用戶可能面臨很多設備找不到驅動程序,而且現在為數不少的16位程序都不能在64位操作系統上運行。

Athlon 64提前上路,直接的經濟效益不一定會多好,但是會成為桌面64位應用程序開發的硬件參考平臺,也就是說,未來的64位桌面應用在AMD的PC上可能運行得更好、更快。這使AMD有機會獲得未來競爭的優勢。

超前一步的是技術先驅,超前兩步的可能就是技術先烈,AMD兩種可能都有。不過,任何技術的發展都是需要先驅或先烈的,64位桌面計算總算浮出了水面,并且最終的成功是大勢所趨,差異只是在于人們需要等待3年還是等待5年。所以人們還是應該感謝AMD,它給了人們期待的權利。

PC I/O技術全面轉向串行

隨著USB 2.0設備的完全普及、S-ATA硬盤市場的啟動、Intel等業界主導廠商對PCI Express產品計劃的明確,PC的各類I/O技術已全面呈現出由并行轉向串行的大趨勢。

讓設備提供更高的數據帶寬和數據容量,是計算和通信行業始終堅持的一個重要發展方向,而PC中的數據總線結構的技術更新成為這一發展的核心。當前的PC I/O技術正處于由過去的并行數據總線轉為新型的串行總線的關鍵時期。

在突破1Gbps以上的數據帶寬上,并行I/O技術達到了物理極限,無法繼續提供可靠、經濟的高速信號傳輸能力。而相比之下,基于串行技術的I/O設計除了能夠提供更高的性能以外,還能降低成本,因為它使用的器件引腳少、電路板空間要求小、PCB板層數少、PCB布線更容易并且接插件也較少。串行I/O還具有減輕EMI、提高抗噪聲能力等優勢。因此,業界分析家普遍認為,串行I/O全面取代并行技術的浪潮是勢不可擋的。

USB是PC中應用較早的串行技術,其1.1版以熱插拔、較高的速率等特性迅速獲得了成功;得益于1.1版的雄厚應用基礎,新版的USB 2.0也得到很快的發展,基本上已將同其競爭的另一串行I/O――IEEE 1394擊敗(目前只見于DV等少數類型的設備上),在PC、移動存儲和掃描儀等影像輸入產品中基本成為主流。

S-ATA硬盤雖然與市場主流地位尚有一定距離,但幾大主要硬盤廠商(邁拓、希捷和西部數據等)都有相關的產品上市,并且在價格上越來越接近IDE硬盤,技術的完善也在不斷提升著此類產品的性能(例如希捷新開發的專用芯片支持硬盤控制器和接口層的連接,可提供S-ATA全速串行)。

在2003年的秋季IDF上,Intel宣布了首款采用PCI Express的芯片產品,同時公布了對相關產品的新發展計劃。其中,Intel的下一代服務器芯片組“Lindenhurst”和工作站用芯片組“Tumwater”以及下一代PC芯片組都采用了PCI Express技術,并且2004年將有采用該技術的以太網控制器、I/O處理器、網橋以及主板等產品面世。此外,Intel還制定了與合作伙伴共推PCI Express的計劃,由此可以預見,這一串行技術將在2004年的市場上嶄露頭角。

PCI Express是影響更為深遠的一項串行I/O技術,除了PC之外的服務器、網絡和通信等設備都將從中得到性能的大幅提升。甚至PCMCIA組織也已制定了基于PCI Express和USB 2.0技術的新一代PC卡標準――ExpressCard,以圖取代歷史悠久的傳統PC卡技術。

便攜設備繼續輕薄

要在未來實現隨時隨地的計算這一夢想,除了要搭建覆蓋全球的、具有高可用性的各類有線或無線網絡以外,接入網絡的移動計算終端設備還需要有高度的可移動性。業內的許多技術發展都可歸結為這個方向。

我們在此處所指的可移動性具有更廣泛的含義,除了指終端設備在尺寸和重量上的縮減與計算性能上達到有效平衡之外,還包括更高的功能集成度(無線接入、存儲、音視頻通信等)、更長的電池“續航”時間、在各種特殊的移動環境下具有更好的易用性的設計,甚至引伸自軍用計算設備的Rugged Computing(耐環境計算,例如防摔、防震、防水、防懸殊溫差)設計概念和相關技術等等。

就目前的主要移動終端――筆記本電腦而言,小型化依然是主流發展方向之一。這首先得益于設計工藝上的進步,例如:大規模集成電路的發展和0.25μm蝕刻技術的實現,使體積更小的更多芯片集成在主板上;光電技術和芯片總線設計能力的提高,使CPU及其他芯片的工作電壓、功耗及發熱量持續降低,為散熱空間的縮小解除顧慮;優化的總線設計縮小主板所需的空間等等。其次,先進的CPU及封裝工藝,使筆記本電腦的各部件持續得以瘦身,例如Intel的440MX芯片組和Micro PGA封裝技術等;此外,還有LCD的厚度進一步降低,超薄光驅得到普遍采用等等。

Intel的迅馳技術,是增強筆記本電腦可移動性的集中體現:整合Wi-Fi無線通信功能、降低電源功耗、縮小芯片尺寸、以更低的散熱量為內部空間的緊湊提供前提等等。即將問世的下一代迅馳Sonama有望再次提升可移動性。

在增加電池的“續航”能力方面,除了迅馳的一系列節能措施所取得的重大突破以外,Intel還將推出可動態調整顯示屏(耗電“大戶”)亮度的Intel 855GME芯片組,有望在節能上再次突破;而Toshiba、NEC等公司在可商業化的燃料電池上最近取得的進展,則為移動計算電力的持續性取得質的飛躍帶來了新曙光。

平板電腦兼具掌上電腦的手寫輸入特性和筆記本電腦較高的計算性能,也是追求計算性能與可移動性達到平衡的另一個技術熱點。對未來主流的其他移動終端設備――掌上電腦(或智能手機)而言,增強可移動性的重點不是體積和重量的小型化,而是性能的大幅提升和功能的高度整合(主要是計算、通信、存儲三大功能的整合,還有攝影攝像、音視頻處理等移動多媒體功能等),以及移動環境下可用性的改善(例如語音輸入技術和OLED等新一代顯屏技術的應用)。人們可以期待的是,本世紀末掌上電腦的性能將達到現在主流筆記本電腦的水平。

PC的人本主義設計風潮

科技發展至今,“以人為本”的呼聲開始貫穿各行各業,在IT行業的PC及周邊設備的設計中正越來越得到重視和體現。其中主要有各種設備的人體工程學設計、方便易用并越來越具人性化的人機交互界面設計、美觀時尚的外形工藝設計、健康環保的“綠色”電子產品等等。

人體工程學旨在使產品的設計能夠支持、解放和擴展人的腦力勞動,并在最大程度上實現人的舒適度以及保護人的健康。在PC中,這方面的設計思想目前集中體現在鍵盤(托盤和特殊造型)、鼠標(垂直鼠標和特殊造型)等輸入產品和顯示器(旋轉或升降)等輸出部件。在周邊設備中,數碼相機越來越舒適的手柄設計和越來越合理的按鈕設計布局等等也是人體工學設計得以重視的體現。未來的可穿戴PC,更是離不開對人體工學的深入研究和應用。

以往的人機界面設計注重把握自然科學的認識和手段,比較忽視人文科學觀念與思想。而在目前的知識經濟時代,在滿足了物質需求的情況下,人們追求自身個性的發展和情感訴求,并需要身邊的科技產品以非常親和的界面完全融入生活當中。因此,針對PC和其他數字產品的人機界面,正向以功能性為基礎、環境性為前提、情感性為重心的設計目標靠攏。在多通道用戶界面的概念指導下,PC等數字產品將突破傳統的鍵盤、鼠標和手寫等輸入方式,逐漸實現自然語言接口、人機協同工作、眼動跟蹤、姿勢識別、三維輸入、表情識別和聽覺界面等等。目前業界已有形形的原型產品,甚至有的已進入初步應用階段。

數字產品的外形工藝設計,尤其在個人和家用的消費類電子產品中得以普遍體現,并在產品的整個價值構成中占據越來越高的比重。從家用臺式PC、消費型筆記本電腦整機到LCD顯示器、移動存儲等部件,再到數碼相機、MP3播放器等娛樂設備,在工藝設計的創新上人們擁有更大的想像和發展空間。

健康、環保的意識終究將在IT行業得到重視,其中主要涉及到電子產品材料的無污染回收、電子設備使用過程中的電磁輻射控制等等。對此,有些國家已有了相關的法規;而在技術上將出現LCD最終取代CRT顯示設備,以可降解的自然材料制作的“綠色”光盤取代塑料光盤等類似進展。

以人為本、健康環保將成為本世紀IT技術發展的一個主旋律。

計算融合通信

計算融合通信,實際上是早已悄然發生了的事實――幾年前開始迅速普及的互聯網,作為一種全新的通信手段,可以將分布在全球的每立的計算設備連接起來,這可謂是計算與通信在產業、技術和應用上由過去的相對獨立走向融合的宏觀開端。告別了模擬時代,通信也完全走向了“0”與“1”的數字化,在概念上與計算之間的界限將越來越模糊;未來,計算和通信無處不在,并且相互密不可分,屆時計算與通信有可能完全融入廣義上的“計算”大范疇。

計算和通信融合的概念最近被明晰和強化出來,主要歸結于正在將傳統的計算芯片(CPU)業務積極擴張向通信芯片領域的Intel公司。Intel基于計算和通信產業繼續走向宏觀融合的大趨勢,認為在芯片層次上二者的微觀融合涉及到核心技術的進展,是促進最終宏觀融合的重要推動力。

在最近連續幾屆的春秋季IDF上,Intel不斷以這一融合趨勢為主題,對外公布其相關的技術進展,已實現市場化的典型代表就是移動計算設備內的整合芯片――從集成Wi-Fi無線通信功能和高速計算能力的Centrino筆記本電腦平臺,到集成了手機通話、掌上電腦計算、Wi-Fi無線接入和存儲功能的PXA800F手持設備處理器等等。這些處理器將計算與通信功能緊密整合起來,讓這兩種功能從此出現在同一終端設備上,使數字信息技術的廣大使用者真正感受到二者融合所產生的今非昔比的巨大便利。

Intel已經就Centrino和PXA800F宣布了下一代產品,其代號分別為Sonoma(集成802.11a/b/g多模無線通信功能和全新Alviso芯片組,并支持PCI Express、S-ATA等新工業標準)和Bulverde(引入桌面計算領域的節能技術Intel SpeedStep、集成快速拍照功能并采用MMX多媒體指令技術等),它們將把Intel的計算與通信融合戰略推向一個新高度。

需要說明的是,除了以明確的主題進行戰略推廣的Intel以外,包括Intel的直接競爭對手在內的許多業界大廠商正在做的一些努力,其實都已趟入計算與通信融合的大潮。例如在手持設備處理器領域,Motorola的“龍珠”系列最新產品i.MX等等,便是整合了計算與通信功能的競爭性產品。此外,操作系統軟件(例如支持GSM/GPRS或CDMA等語音通信功能的Pocket PC Mobile 2003、SmartPhone)、應用軟件(例如整合了文字、視頻、語音聊天等多種通信功能的各類即時通信軟件,基于WLAN的IP語音軟件等)、相關的運營和內容服務等方面的發展,與芯片層次的“微觀融合”形成相輔相成之勢。

走向開放的服務器技術

Itanium系列處理器從2003年開始與64位RISC處理器正面交鋒,并在TPC-C榜上挫敗了IBM為首的一系列RISC廠商,標志著高端服務器產品邁出了走向開放的第一步。走向開放的高端服務器將是平民化的,將帶給這個世界更加廉價的強勁發展動能。此后,開放服務器在技術上還有很長的路要走。

以Intel為代表的開放服務器處理器還要在性能上繼續提升。人們不要忘記,HP Integrity Superdome是攜64顆Itanium 2才挫敗32顆Power 4+的IBM P690,原因在于Power 4+采用了雙核設計。未來Itanium系列的Tunglewood和Xeon系列的Tulsa都將走上多核的技術發展道路。多核技術除了提升運算性能外,還可以簡化服務器架構技術,達到弱化I/O瓶頸的目的。據悉,2005年之后面世的Tunglewood將是現在最新Itanium 2性能的7倍,由此我們可以想像數年之后的服務器性能是什么樣的。

當然,I/O瓶頸問題也必須解決。無論是HP的Alpha系列、IBM的Power系列、還是AMD的Opteron,都已經在處理器內部集成了強大的I/O功能,包括內存控制器、I/O總線接口、處理器互連接口。尤其Opteron,其較好的性能測試結果往往被歸功于64位計算,其實更多的是得益于其強大的I/O功能。Itanium系列和Xeon系列遲早會走上這條發展道路,只不過在協調產業下游廠商時會多一點兒微不足道的困難。

真正有經濟和技術雙重實力與開放服務器技術一較長短的似乎也只剩下IBM了。預計2006年的Power 6處理器揭示了IBM的技術走向:Power 6將成為目前IBM p、i、z三個系列的通用處理器。這意味著,IBM要統一自己的服務器世界。不過,IBM通過Linux把自己的服務器世界與開放服務器世界相聯接。IBM甚至認為,在未來的Power系列處理器上運行Windows也不無可能。

看來,人們在本世紀末真的要迎來一個開放、廉價而且動力澎湃的服務器世界了。

快樂生活

面向多媒體的家庭網絡

隨著數字信息技術越來越突破傳統商用局限,以及消費電子產品本身的普遍數字化,家庭中正出現越來越多的以娛樂為中心的數字設備,以及數字化的家電產品。將這些設備以有線或無線方式連接成家庭內部局域網,以實現內容或互聯網接入共享,或實現方便的相互控制等功能,便是業界正在構想并努力的數字家庭網絡概念。

未來的家庭網絡究竟是如何情形?業界正在技術研發、標準爭執、市場推廣和概念設計過程中進行著探索。從目前來分析,家庭網絡呈現三個階段的發展:首先是當前以PC為中心的家庭局域網,主要應用是幾臺計算終端交換數據和共享互聯網接入;接下來,隨著家庭中的音視頻媒體播放、游戲機等娛樂設備開始具有網絡接入能力(Wi-Fi、UWB等無線方式或傳統有線方式),以及媒體適配器或家庭服務器的標準化定型,家庭網絡將展開以媒體為中心的主流應用,例如客廳里的音響設備通過Wi-Fi無線連接來播放書房里PC上存儲的MP3音樂,或數字電視接收的節目內容傳送到PC上進行編輯和保存等;在更遠的未來,通過家庭網關接入互聯網的家庭網絡,將可以進入遠程控制應用階段,人們對此的構想是:在下班的路上通過手機遙控提前打開空調,在辦公室的PC上了解家中電冰箱里的食品還剩多少等等;此外,還將利用PC資源實現諸如加強家庭安全系統等自動化功能。

當前業界廠商普遍朝著以媒體應用為中心的家庭網絡努力,并已有許多廠商率先推出了自己的原型產品(集中體現在家庭服務器的競爭上,例如Sony的“Cocoon”、Sharp的“個人服務器”、Toshiba的“TransCube 10”、NEC的“Dot Gate”以及LG的網絡冰箱服務器等),這些產品在概念設計上可謂五花八門,并且缺乏統一的網絡協議等標準進行規范。所以,行業規范的開發,對于在家庭網絡的多臺設備上方便地共享媒體內容成為目前突破的關鍵。對此,2003年6月份,由17家來自全球的知名廠商發起成立了數字家庭工作組(簡稱DHWG),其中包括Intel、Microsoft、IBM、HP、Nokia、Sony、Sharp、Panasonic和Fujitsu等。DHWG將利用現有的開放行業標準(例如互聯網IP協議和Wi-Fi規范等),來促進各廠商產品之間的互通性,這無疑為處于一團迷霧的家庭網絡市場樹起了航標。此外,類似的組織還有家庭互聯網聯盟(IHA),它也得到了IBM、HP、Motorola和Sun等產業巨頭的加盟。

業界對家庭網絡市場的增長普遍比較樂觀,某權威市場研究機構甚至預計,今后5年之內全球的家庭網絡市場規模將從當前的18億美元增長至53億美元,其中媒體網絡市場在整個家庭網絡市場中的比例將會從當前的6%增長至49%。

大屏幕顯示競妖嬈

顯示技術被認為是決定未來IT發展的三大基礎技術之一,顯示器廠商更是宣揚“未來IT將以顯示為中心”,而大屏幕顯示技術則是未來顯示技術的重中之重。高清晰度數字電視、數字家庭、多媒體中心這些夢想的實現在很大程度上都將取決于大屏幕顯示技術的發展。

投影機、等離子顯示器(PDP)、液晶顯示器(LCD)是目前大屏幕產品的3大主流技術,3種技術互有短長、三足鼎立。哪種技術將勝出并進入我們的未來生活呢?

從目前的價格來看,PDP和LCD技術的大屏幕成本過高,投影技術相對容易接受。投影技術有前投和背投2種方式。現在紅紅火火的背投電視由于可視角度、亮度、對比度、清晰度和體積結構等方面固有技術缺陷的存在,其未來的發展之路不會很長。相對于背投機,投影機的發展已經徹底完成了一次全面技術換代――CRT技術退出,LCD技術和DLP技術成為主流,前景光明。

PDP絕不是某些LCD廠商預言的“只是一種過渡性技術”,具有很多明顯的技術優勢,然而壽命問題也不容回避,前景還不明朗。

LCD技術在大屏幕顯示領域還處于蹣跚學步階段,在亮度、對比度、響應時間和視角方面比較薄弱。提高亮度、降低響應時間、提高視角成了未來幾年LCD技術發展的重點。不過隨著第5代和第6代LCD生產線在這2年相繼投產,大屏幕LCD的成本降低頗具潛力。

OLED(有機電致發光二極管)技術被認為可能是未來LCD技術的替代者。OLED不僅在顯示效果上超過LCD,在降低加工成本方面的潛力極其可觀的。除了對材料和工藝方面的要求比LCD低近1/3外,OLED的加工工藝也比LCD簡單。目前影響OLED技術發展的最大障礙是其壽命問題,目前只能達到5000小時。不過由于前景被眾多研究機構和廠商看好,OLED的技術突破還是可以期待的。

FED(場發射顯示) 技術也是被許多廠商看好的另一種未來大屏幕顯示技術。該技術的顯示原理類似于CRT,只是FED中的陰極射線管被場發射陣列平面陰極代替,實現了平面顯示。FED在每個像素點后面不到3mm處都放置了成千上萬個極小的電子發射器,在實現了平板顯示器的輕薄結構的同時卻繼承了CRT的高性能,可以實現高亮度、高響應速度、真彩色、寬視野,性能優勢是目前的幾種平板顯示技術所無法比擬的。

大屏幕顯示技術的未來誰能勝出,目前還不明朗,但我們相信,未來將是一個精彩的大屏“視”界。

個人存儲新格局

個人存儲產品早已涵蓋了光、磁和半導體這三大類存儲技術。在未來,它們普遍的發展趨勢將會是存儲密度的持續提升、成本的持續下降,以及物理尺寸的進一步減小等等。

其中,個人磁存儲設備的代表――移動硬盤主要將隨著整個硬盤工業的發展而在容量上得到同步增長。各類半導體存儲產品――無論是閃存盤還是數碼設備中的存儲卡,都將在摩爾定律支配下實現容量的不斷躍升,近一兩年內1GB甚至2GB的相關產品大量問世并依次成為主流。此外,諸如SD、xD-Picture、Memory Stick Duo等新一代的小型存儲卡,將得到更多設備的支持,加快對CF、SM等傳統存儲卡的市場蠶食過程。常規的數據存儲功能與MP3、數碼錄音等功能的整合,也是半導體存儲產品已漸露端倪的發展趨勢。

光存儲具有廉價、靈活、通用和高容量等特點,是長期以來個人使用者接觸得最多的存儲形式。傳統的各類光存儲設備中,DVD-ROM取代CD-ROM已成現實,CD-RW、DVD-ROM及這兩類設備的整合型――Combo,將會在DVD刻錄成為主流之前還有一段時間的輝煌期。DVD刻錄機是高度整合的產品,幾乎將傳統光存儲的所有功能涵蓋殆盡,因此隨著驅動器和盤片成本的急劇下降,以及標準爭議的漸趨緩解(“Dual”型雙格式兼容產品大量出現,DVD+RW略勝一籌),其入主主流指日可待。

傳統的DVD刻錄并不是光存儲發展的盡頭,在其尚未普及之前已產生了繼承者――藍光DVD。藍光DVD與當前DVD技術的最明顯區別,在于前者采用波長為450nm的藍紫色激光,通過廣角鏡頭上比率為0.85的數字光圈,將聚焦的光點尺寸縮到更小程度;而后者采用650nm的紅色激光和數字光圈為0.6的聚焦鏡頭,這使得藍光DVD在存儲單元尺寸、軌道間距等方面同時超越了紅光DVD技術,結果便是存儲容量翻越了6倍以上(紅光DVD盤片單面單層4.7GB;藍光DVD盤片單面單層27GB)。

若放眼未來的市場需求和應用,不可小視這一容量超越,高清晰度的數字電視節目內容便是藍光DVD施展拳腳的首要領域,Sony、Toshiba等廠商已先后展示了自己的藍光DVD存儲系統。此外,更高的密度為光存儲走向移動設備提供了更大可能性,Philips已展示了盤片直徑只有3cm、存儲容量高達1GB、驅動器長寬只有5.6cm和3.4cm的藍光DVD原型產品。

其他熱點

智能識別

2004年1月,北京市政府將開始發放具有指紋信息、虹膜特征等生物識別功能的市民卡。從2004年10月開始,目前免簽進入美國的歐安成員國必須在其公民護照上采用生物識別技術,才能繼續享受免簽待遇……還沒全面成熟的生物識別技術在明年就將被人們迫不及待地推上馬了。

比爾?蓋茨斷言,利用人的生理特征,例如指紋、虹膜等來識別個人身份的生物識別技術,將成為今后幾年IT產業的重要革新,市場潛力巨大。有機構統計,到2005年生物識別市場收入有望達到19億美元。

與生物識別同樣重要的還有手寫識別、語音識別,這些智能識別技術都已經能夠進入實用化,并從改變人機交互界面開始,一直滲透到人們的工作、生活和娛樂中。

未來鍵盤鼠標可能被手寫筆替代,而人們主要的輸入方式是聲音。人們可以用語音讓計算機在互聯網上檢索天氣預報、股票價格等信息,計算機通過語音的方式告訴你結果。由于計算機可以識別你的聲音等特征,你可以讓它不聽別人的指揮。

這樣的理想還需要智能識別技術繼續發展提高。

在生物識別方面,目前只有指紋識別很少發生拒識和誤識,在信號采集、特征提取算法、匹配算法三個環節上都比較成熟。人像,虹膜和聲紋識別等都沒有在三個環節上全部過關。

在語音識別上,在理想環境下英語的識別率已經達到了驚人的95%。相比較,漢語識別率還相對較低。語音識別目前研究的重點在剝離背景噪聲、方言識別等方面。語音識別目前與口型識別相結合,有望取得突破。

在手寫識別上,相對簡單的字母文字已經完全過關,中文識別的重點和難點在連筆、倒插筆等方面,目前這方面漢王公司已經取得了突破性成果。

不斷進步的智能識別技術將使整個IT世界變得越來越人性化。

延續摩爾定律――半導體生產工藝的發展

半導體制造工藝的變革是最終用戶無法看到的,但半導體制造技術卻往往是決定IT產業產品性能和價格的最重要因素。

按照摩爾定律,芯片上的晶體管數量每2年翻一番。自從1965年首次提出摩爾定律以來,摩爾定律一直是電子和計算機領域的指導方針。

半導體制程逐年升級,從2001年的130nm生產工藝到2003年的90nm生產工藝,平均每2年就要上一個臺階,2005年的65nm工藝也近在眼前。此后在業界可以預見的范圍內,45nm、32nm、22nm的生產工藝繼續以這個速度推演到2011年。

制程技術提升后,漏電流成為技術難題。以Intel高端處理器為例,其漏電率高達40%,可以說漏電流問題已經成為微處理器升級到納米技術后的最大障礙。為解決漏電問題,絕緣硅、硅鍺材料先后被IBM、Intel、AMD等廠商采用。今后,不斷研發出的新材料將會改善半導體漏電問題。

在半導體制造材料上,另有一種完全創新的思路:塑料。貝爾實驗室和施樂研究中心的科學家們已經發現了用有機材料而不是硅來構造電子設備的一些方法。未來廠商們將能夠在柔軟的塑料上構造電子設備了,這些塑料設備比基于硅晶體管的設備更便宜,而且可以把電子設備與服裝等日用品無縫整合。盡管現在看來塑料芯片的年代依然遙遠,但是在OLED、電子紙走進現實之后,塑料芯片的時代或許就為期不遠了,因為它們都采用類似于噴墨打印的方式進行印刷制造。

多極晶體管技術也是未來半導體制造技術的熱點。目前每個晶體管只有一個電門,未來的晶體管將具有2~3個電門,增加了電流的控制能力。AMD、IBM、Intel等公司都在進行類似研究。從2005年65nm生產工藝開始,Intel就已經準備實施三門晶體管技術。

3D芯片技術是IBM率先公布的一項未來半導體制造技術。現在芯片中的晶體管都是單層鋪設,而未來則會封裝2~3層晶體管。這種封裝工藝不僅可以提高單一芯片內的晶體管數量,而且可以把不同功能的芯片封裝在一起構成完整系統。

不斷提升的半導體生產制造工藝不僅使IT產品性能不斷提高,在目前很多產品性能已經達到或超過普通大眾需求的前提下,半導體制造工藝的使命已經部分轉向了降低產品成本,使人們的IT消費更輕松、更趨多元化,讓IT技術帶給人們更多快樂生活。

第三代互聯網――網格

網格這兩個字似乎使人們覺得很深奧,其實網格只是新一代分布式計算的代名詞,它擴展了開放式集群平臺的概念,支持的計算設備從服務器擴展到了PC,并可通過互聯網擴展到全球任何一個角落。

第三代互聯網將基于網格,互聯網分布式計算這種綜合性的網格技術將在未來幾年浮出水面,它將使全球數以百萬計的系統作為一個巨大無比的計算資源來運行,并允許遍布全球的用戶靈活地進行高性能計算。特別是把大量客戶機作為網格的入口并開發開放的標準,任何組織都可以對臺式機、集群或大型SMP系統上的閑置計算資源加以利用,任何人都可以把自己閑置的計算資源貢獻給自己熱愛和支持的公益事業和科研事業,人們也可以利用公共網格提供的資源進行目前難以想像的復雜計算。

除了互聯網,網格計算也可用于企業,不過并不是說企業計算要全部轉到網格上,至少現在我們還看不到這種跡象。只有對計算和存儲資源有巨大需求的企業才真正有意義在網格的架構上建立信息系統。對于多數企業來講,實現虛擬化存儲的數據網格似乎更有意義,具有強大計算能力的企業網格只對少數需要密集計算、科學研究的企業有價值。

基于開放標準的網格計算還需要數年時間才可能大規模實施。首先面臨的問題是標準化。盡管在核心技術上,由美國阿崗(Argonne)國家實驗室、美國12所大學和機構合作開發的Globus Toolkit已成為網格計算事實上的標準,但全面的標準化還有待時日。其次,實現高效的網格計算,互聯網帶寬至少還需要提高10倍以上,并且需要寬帶接入達到普及水平。再次,安全問題必須解決,因為網格是以資源共享為核心的,如何避免各種資源被不當利用,安全還是個大問題。

目前,網格主要停留在科研機構的高性能計算中,這里不需要期待標準。

片上系統給地球披上“電子皮膚”

Internet將向何處去?難道僅僅是網格嗎?不僅僅如此。另外一種重要預測是:將會產生比PC時代多成百上千倍的智能設備,這些智能設備體積都非常小,小得甚至看不見,它們將與各種物理信息、生物信息相連接,通過Internet自動、實時、方便、簡單地提供給需要這些信息的對象。這就是嵌入式Internet給我們描繪的未來。

確切講,嵌入式Internet技術是一種將嵌入式設備接入Internet的技術,利用該技術可將Internet從PC機延伸到單片機,并實現基于Internet的遠程數據采集、遠程控制、自動報警、上傳/下載數據文件、自動發送信息等功能,大大擴展Internet的應用范圍。

將嵌入式系統與Internet結合起來的想法其實很早以前就有了,主要的困難在于,Internet上面的各種通信協議對于計算機存儲器、運算速度等的要求比較高,而嵌入式系統中除部分32位處理器以外,大量存在的是8位和16位MCU,支持TCP/IP 等 Internet協議將占用大量系統資源,或根本不可能。

隨著超微型嵌入式應用技術的不斷發展,以及半導體技術和系統設計方法的進步,在一個硅片上實現一個復雜的系統的時代已經來臨,這種芯片稱之為“片上系統”(System On a Chip,簡稱為SOC)。SOC是基于平臺和模塊的芯片設計方式,它不僅將改變傳統的集成電路產業的現狀,也使嵌入式Internet在經濟性上成為可能。一些網絡研究機構預測,將來在Internet上傳輸的信息中,將有超過50%來自具有Internet連接能力的片上系統。