桌面级无线传输方案
热爱自然2016/06/10极客DIY IP:河北

大家好,第一次发帖,请各位评判评判。 最近几天玩电脑,看着桌面上混杂的电线想起的一个创意发明,下图是本人想的技术方案,本人学的是工业设计,对电路也不懂,希望大家看看该方案的可行性!求各种探讨各种喷......

来自:综合交流区 / 极客DIY
10
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~~空空如也
热爱自然 作者
7年10个月前 IP:河北
821278

桌面级无线传输方案.jpg

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Paprika616
7年10个月前 IP:福建
821285

掉帧怎么办?

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justinpiggy
7年10个月前 修改于 7年10个月前 IP:北京
821286

如果要求不高,LZ的想法基本都有实现,很多也没有LZ描述的这么昂贵。
视频:AirPlay/Miracast/...
音频:AirPlay/蓝牙音频/DLNA/...
网络:802.11a/b/g/n/ac/ad...
USB 键盘鼠标:蓝牙/2.4G自有协议...
USB 驱动器:基于WiFi分享终端。

好,问题来了。
如果像LZ一样吧这些东西都塞进一个系统,那当我们把设备向这个上面插的时候,连接线依然非常混乱。似乎并没有达到LZ的初衷。所以我认为,无线连接,还是各个功能分开比较好。
而且无线传输容易丢包、延迟大,带宽偏低,上面我举例的很多实现都是进行了压缩才达成的,比如视频音频传输都是有损压缩了的,压缩前后的图像质量,在很多场景下肉眼是可以看出差别的。
我反而觉得常见的Thunerbolt扩展坞比你这个好用。至少一条Thunderbolt线接出来,引出几个USB 3.0,一个无压缩2K 60fps显示器,一个声卡,一张千兆有线网卡,是没啥问题的。

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热爱自然作者
7年10个月前 IP:河北
821292

刚看到楼上发的thunderbolt扩展坞信息,去百度了一下,功能确实强大,当时只是想取代各种信号线的使用,想得不是那么全面,那用一个总线取代无线连接怎么样,我的想法是设计一款桌面产品,前面是USB和音频接口,背面是网线和视频接口,该产品通过一根总线与主机相连。 IMG_1111.jpg IMG_1111.jpg

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我说要有光
7年10个月前 IP:河北
821312

LZ应该仔细考虑一下带宽怎么分配

一路USB2.0(480Mbps) + 一路1080P(8MBps)一条千兆网线还是很轻松能应对的,一路USB3.0(5Gbps)+一路4K(带宽不知高到哪里去了)就会显得比较麻烦了。键鼠音频等几乎可以忽略不计,网络本身则作为数据载体,必定是连通的。

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novakon
7年10个月前 修改于 7年10个月前 IP:广东
821313

看楼主的思路,是打算发明一种通用链路,在上面可以传递从鼠标通信到2K图像序列……等类别丰富的数字信息。

为什么轮子没有被发明

先来看看有线技术,每台计算机都有千兆以太网接口,通过有线网络我们可以传输音视频,自然也就可以传输鼠标信号。但是如果我们把鼠标做成千兆网线连接PC,其实会非常不方便,因为千兆网线比USB1.1线缆要粗得多,影响了鼠标的使用。而且在以太网上通信需要MAC协议栈和千兆收发器,如果把这些大件做到鼠标里面去,相比USB人体输入设备的协议栈和USB1.1 12MHz的收发器,复杂度(成本)会增加不少。

也许你会问,现在路由器的CPU多便宜啊!为什么不能加10元放到鼠标里去?

答:因为无线鼠标的电池撑不住路由器的耗电量。继续往下看。

回到无线

回到无线技术也是一样的道理。为什么鼠标不能直接通过WiFi连接到路由器再连接到计算机,而非要用2.4GHz发射模块+私有协议+USB端的2.4GHz接收模块呢?如果把那个小玩意弄丢了,鼠标就只能作废了。

理由和上面的例子一样:WiFi是一个非常复杂的标准,它被设计用于在复杂的电磁环境下解决多终端收发问题。如果我们在鼠标里实现WiFi协议栈,那么这个鼠标恐怕会非常耗电(而且延迟严重)。

相比之下,私有协议更简单也更省电。那么,可不可以让无线网卡支持私有协议?

好吧,如果一定要兼容

这里有一个虚构的解决方案:让网卡厂商给它们的2.4GHz芯片加上多组射频输出、多组功放、多根天线(功率不用很大),配置成不同发射接收频率,通过编写驱动程序实现自定协议。比如,用简洁而直白的协议连接无线鼠标;使用简洁而高效的协议连接无线耳机;使用WiFi协议栈创建热点。这样就不用到处插收发器了。

Sounds Perfect

噢这主意真完美,让那些开发2.4GHz数传模块固件的工程师,去无线网卡厂商那里写驱动就行了。

然而目前还做不到

网卡厂商有他们的利益,鼠标厂商也有他们的利益:这两个行业在核心技术上有很高的壁垒,在市场份额上也有很高的壁垒。如果要让消费者接受这种新的融合技术产品,那么它相比老技术来说,必须非常稳定,非常好用,不掉链子。

比如

鼠标是用户期望与价格之比最高的数码产品。一款手机可以很贵但经常死机,但是一个鼠标必须足够便宜而且几乎从来不掉链子。绝大部分人(99%)在鼠标掉链子之后会直接扔掉买新的。目前无线鼠标所用的收发器可以保证鼠标之间不干扰,不会认错,不会无故掉线(比WiFi稳定10000倍)……而这一切都不需要操作系统和PC硬件了解关于鼠标的任何细节。这些细节是通过鼠标和USB收发器之间私有的2.4GHz协议解决的。这些细节只要鼠标厂商知道就够了。对于计算机来说,这看上去就是个普通的USB鼠标而已。

反过来,如果要做一种兼容的2.4GHz协议,所有的主板+网卡都支持,所有无线鼠标都不需要专用收发器就能连上:

那么就需要把Intel, Microsoft……(以下省略50家知名IT/硬件企业的名字)聚在一起开会,然后大家制定一个标准,以后无线设备就都这么干吧!

这种会议的组织成本,加上规范的推广成本,比鼠标厂商自己设计一个协议,要高得多(大概1000倍)。如果不是因为形成规范之后可以帮助所有参与厂商获得更多用户和更高利润,新的协议是几乎不可能推广的。

这种会议历史上曾经开过很多。USB规范、HDMI规范、Thunderbolt规范,其实都是大厂商合作的结果。

原来他们开了那么多会

不过,这些规范都很TM贵,不付钱就不要想使用。它们起到的是把山寨小厂隔离出竞争圈子的作用。

再举个生动的例子:蓝牙。

蓝牙规范就是大佬们开会开出来的,但是我们很少见到有人用蓝牙无线鼠标,其实也是因为商业原因。所有的操作系统都可以在不安装附加驱动的情况下支持USB-HID设备(键盘鼠标之类),因为这些设备在USB规范中有定义。所以几乎所有的无线键鼠都采用USB,因为这使得用户体验最佳(无需手动安装驱动)。如果选择蓝牙,虽然少了一个收发器,但同时意味着不能兼容所有PC(蓝牙和蓝牙是可以不兼容的,参考iOS和安卓)。

没有用户会喜欢买回来不一定能用的产品。鼠标尤其。

更糟糕的是:由于无线传输部分多了一层协议栈,而且协议栈底层被规范限制,无法hack,导致工程师无法优化诸如响应速度等参数。后果就是蓝牙鼠标普遍延迟高,很少有人会买(除了那些买没有usb口的笔记本的人)。

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novakon
7年10个月前 修改于 7年10个月前 IP:广东
821314

So, 如果楼主想要开发一个这样的传输协议

  1. 这样的一个协议(能够传输原来所有接口传输的信息,而且不削弱原来所有接口的传输性能),研发+推广成本会高于所有乱七八糟的接口的总和(作为参考,可能会花去5亿元人民币)。
  2. 如果这个协议被开发出来,很有可能第二天,50家企业决定一起搞一个类似的协议,因为他们不想向你支付专利费。
  3. 使用成本上一定会比现有的协议加起来更昂贵。

但是仍然有希望

因为:

  1. 实在是太方便了,可以用这个盒子来路由一切信号
  2. 用户量足够大的话,可以让厂商们来兼容你的协议,而不是你去兼容它们。
  3. 一定会消耗很多高速逻辑器件,你问Altera支不支持,他说支持

所以,建议楼主从现在开始学习《信号与系统》,预计不出十年,KC将迎来又一位百亿富翁。

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warmonkey
7年10个月前 修改于 7年10个月前 IP:广东
821318

最先想到的

  • 这不是usrp的终极梦想吗?每个pc可以在任何rf频率使用任何制式进行任何类型的通信。

各种障碍

  • 现在很多无线技术还是在使用厂商私有标准,涉及不少的著作权和专利问题。哪怕是4G LTE这种公开度很高,技术十分成熟的标准,仍然需要大量私有代码和专利才能运行,全开源解决方案并不普及。

技术上可行吗

  • 从射频收发机的结构来看,数字处理后端(应用程序,协议栈,分包、编码和纠错)是可以统一设计的,前端(ADC/DAC,上/下变频,放大器,天线)需要单独制作,但接口都是通用的。不同频段换不同的前端即可。

吃螃蟹的厂家

  • 部分厂家成功的把wifi/蓝牙/私有2.4G塞入了一块芯片,比如marvell和ti就做到了。 将来开源的通信软件普及了,底层硬件也统一使用某类sdr收发机,那时候就可以任意的进行无线互联了。

下一代通信技术

  • 5G协议提出了这样的需求:同时适应高带宽和低功耗两类应用。预期的技术指标:全网100亿微功耗设备,单个设备速率从k级别到G级别。会使用认知无线电技术以充分的利用频谱。各家现在没有解决方案,华为、高通、思科、朗讯、诺基亚等公司都在自己想办法

  • 超宽带(UWB)技术:现在已经有UWB实现的无线USB3.0模块了,intel也在做无线视频传输的产品。这个方案的特点是: 能量利用率高,带宽大,体积小。它对于对极高带宽(4k无压缩直传)到低速低功耗(鼠标和键盘)都是适用的。除了不适合远距离传输(UWB典型覆盖范围100m),其他都很合适。因为功率谱密度很低,超宽带不会干扰其他无线系统。

  • 67G无线:特性类似超宽带,更有利于芯片集成(收发器和天线集成在芯片上)。可以用CMOS工艺制作,整合到现有的高速处理器中。缺点是通信距离很短,只有大约10m范围。因为67G频段只有卫星上行站和短距离无线在使用,目前不存在与其他协议的兼容性问题。

  • 4G已经有FemtoCell的概念产品,一个U盘尺寸的基站覆盖几个房间的范围,各厂家已经意识到了统一接入是未来的趋势。未来的5G很有可能是多管齐下,各种接入方式共同完成目标。

关于DIY爱好者

  • 统一接入是大趋势,不妨研究一下通信协议和基带部分的算法实现。这些工作使用gnuradio仿真/usrp实测,一个人一台pc就能开始做试验。需要足够多的无线通信知识,学习过程会比较长。

  • 将wifi模块,蓝牙模块,usb鼠标,无线usb模块,无线影音传输……用热熔胶粘在一起,塞进一个纸盒,不能算作解决了楼主位的问题。这样的作品只能证明作者很熟悉烙铁和热熔胶枪的使用。

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热爱自然作者
7年10个月前 IP:河北
821336

作为一个刚刚了解和注册科创论坛的新人来说,各位大师的讲解让我懂得很多东西,在这里,首先我诚挚的向科创论坛的创始人们表示衷心的感谢,其次向大家抽出空余时间无私帮助,提升楼主知识表示衷心感谢。 对于这个创意,我想向大家说抱歉,我大学学的工业设计,现在做的工作是汽车油泥造型方面的,另一方面,认真研读了各位专家的敦敦教导,感觉没有这方面很深的积累,是万万做不到的(即使有积累,没有研发和推广经费也白搭)。 接下来会向大家展示我的其他方面的几个创意发明想法,希望大家能够继续支持,若是在条件满足的情况下,可以对进一步的想法与大家合作完成,包括制作样机,知识产权,产品推广等等。 再次感谢大家的支持与鼓励!!!

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