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標題:	[轉載] eGPS搶攻GPS手機市場　AGPS全力應戰

作者:	jjdai　(jjdai)
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時間:	2008-08-20 01:16:17
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eGPS搶攻GPS手機市場　AGPS全力應戰

未來手機將成為GPS最大應用市場，看好此商機，eGPS來勢洶洶，宣稱可縮短TTFF時間、晶片價格僅1美元等，並希冀整合藍牙之後可迅速提升其市場優勢，而AGPS也不遑多讓，廠商各出奇招，以全力備戰。

2006年發展至今，全球衛星定位系統(GPS)的市場發展持續火熱，根據Canalys資料顯示，全球GPS裝置出貨量自2006年的一千六百八十萬台，增加為2007年的三千九百萬台，2008年將成長至5千八百萬台，預估2010年將可望逼近一億台。
由於GPS市場持續成長，該技術也開始進駐其他消費性電子產品中，包括手機、車機、數位相機、行動聯網裝置(MID)等，使傳統個人導航裝置(PND)腹背受敵，其中以GPS手機成長力道最為強勁，GPS應用於手機起源自E911(Enhanced 911)，美國聯邦通訊委員會(FCC)強制規定所有的電信業者推出的手機皆須具備定位功能，當使用者按下911緊急求救時，行動電話必須傳送其位置給相關單位以便救援。

根據In-Stat的研究報告指出，全球GPS手機的出貨量將在2009年超過五百萬台，2012年GPS手機出貨量在整體手機市場的滲透率將達約10%，該單位並表示，GPS是手機繼拍照、音樂和上網功能之後極具潛力的賣點，因此有越來越多的主流手機生產廠商陸續投入GPS手機市場，並推出多款中高階機GPS手機，如諾基亞(Nokia)宣布在其N系列手機產品中，將GPS作為基本配備。而市場調查機構Telematics Research Group的資料也顯示，台灣國際航電、TomTom等PND業者在全球GPS市場銷售量領先的狀況，將在2009年改由手機領先，此外，包括PND、GPS手機在內，預估全球GPS裝置將在2015年超過五億台，較2007年的五千萬台，成長十倍。

新興定位方式搶攻市場

雖然目前GPS市場迅速擴大，但傳統的GPS還是面臨一些問題，如從GPS接收機的電源打開，至首次定位為止所需的啟動時間較長，主因是接收機必須用較長的時間搜尋衛星的訊號和取得導航的資訊，此段時間短則30秒，最長得到數分鐘之久，而且傳統的GPS接收機無法偵測到較弱的衛星訊號，因此通常必須在戶外且遮蔽物較少的地區才能使用，另外，因須花較長的時間搜尋衛星，所以傳統的GPS接收機在每次定位時必須消耗較大的功率，對耗電量相當要求的手持式產品而言是一大傷害。


圖1　英商劍橋無線半導體定位方案事業部副總裁Stuart Strickland表示，BlueCore7為全球第一顆整合Bluetooth v2.1+EDR、藍牙低功耗、EGPS及FM收發技術的單晶片，並可節省高達30%功耗。

為提高GPS裝置冷開機時的定位速度，各式加強傳統GPS定位的方式也應運而生，其中輔助GPS (AGPS)結合GSM/GPRS與傳統衛星定位，利用基地台代送輔助衛星資訊，藉以縮減GPS晶片獲取衛星訊號的延遲時間，在室內收不到衛星訊號時，也能藉基地台訊號加以彌補，減輕GPS晶片對衛星的依賴，和傳統GPS、基地台三角定位比較，AGPS能提供範圍更廣、更省電、速度更快的定位服務，且理想誤差範圍在10公尺以內。

此外，看好GPS手機市場的發展，英商劍橋無線半導體(CSR)與摩托羅拉(Motorola)於2008年1月宣布成立強化GPS論壇(EGPS Forum)，英商劍橋半導體定位方案事業部副總裁Stuart Strickland(圖1)表示，由於目前廣泛應用於手機的商用定位技術僅能滿足消費者和法規最基本的要求，然而要滿足高價值商業服務需求的定位技術，除須克服行動裝置有限的電力之外，還須突破室內環境的限制，以提供快速、一致且可靠的定位資訊，加上緊急服務也需要精確的室內定位技術，因此成立EGPS論壇的目的是即為了提供符合以上服務需求的強化GPS(eGPS)技術。eGPS為在既有的AGPS架構下另外延伸出的定位方式，該定位技術架構如圖2所示，eGPS能從行動電話網路中接收衛星資料，藉此與GPS訊號互相比對，進而提高準確度並縮短定位時間，雖然與AGPS概念相近，但兩者還是有所差異(圖3)。Strickland 強調，依測試結果來看，相較AGPS，eGPS首次定位時間與室內定位靈敏度表現較佳(圖4、5)，何況eGPS利用的技術較多元，包括寬頻多碼分工接取系統(W-CDMA)、中國大陸TD-SCDMA、多碼分工接取系統(CDMA)等，而且可讓手機使用者在任何地方都可利用eGPS快速定位，加上晶片售價僅1美元，以及倚靠藍牙(Bluetooth)的高普及率，整合eGPS與藍牙晶片後，GPS市場也將因而水漲船高。


資料來源：EGPS論壇
圖2　eGPS架構示意圖


資料來源：EGPS論壇
圖3　AGPS與eGPS運作架構圖


資料來源：EGPS論壇
圖4　AGPS與eGPS首次定位時間比較


資料來源：EGPS論壇
圖5　AGPS與eGPS室內定位訊號比較


圖6　英商劍橋無線半導體系統應用經理楊俊仁表示，eGPS並非以取代AGPS為目標，而是增加客戶選擇性。

CSR系統應用經理楊俊仁(圖6)補充，在100平方公尺大小的室內，eGPS可提供定位資訊，AGPS則做不到；在惡劣的環境中裝置要再次重新定位時，eGPS所需的時間也較AGPS短，而在首次定位時間(Time to First Fixed, TTFF)甚至可以較AGPS快上一倍。由於eGPS需要與電信營運商密切合作，因此CSR正努力與各地營運商洽談合作方式，Strickland表示，預計2008年底EGPS論壇成員將增至十二名，多數為電信營運傷，並將eGPS鎖定於手機應用。

同樣也加入EGPS陣營的SiGe對eGPS也抱持相當大的信心，該公司半導體策略總監Stefan Fulga(圖7)表示，在提升室內定位服務的精準度方面，EGPS邁出正確的一步，因此SiGe產品經過特別設計，可與CSR的GPS軟體相容，雖然AGPS是一套完整的系統，可利用蜂巢網路的定位資訊加快位置固定和提高精準度，但正由於AGPS須利用電信營運商網路內的軟體功能，所以仍未普及，其中一個原因可能是營運商還沒有建立起一個可從提供GPS解決方案而賺取收益的機制，然而事實上，eGPS也面臨相同問題。


圖7　SiGe半導體策略總監Stefan Fulga表示，該公司SE4150前端元件提高線性度，因此即使在有干擾存在的環境中，也能如常運作，該元件與瑟孚Atlas、Titan及Prima系列處理器介接，是PND應用的理想選擇。

SiGe自推出首個GPS射頻(RF)晶片SE4100進入GPS市場至今已超過5年，Fulga表示，該公司的產品重點是提供領先的前端接收器解決方案，即GPS無線電，而產品主要特性是低耗電，以及高靈敏度，此外，晶片產品還提供高整合度的優勢，有助減少外部元件的數量，可降低整體系統的物料清單(BOM)成本。

CSR購併NordNav後取得GPS技術，除了成立EGPS聯盟之外，也積極發展整合度更高的GPS晶片產品，Strickland表示，手機產品中涉及的無線技術不僅只有GPS，因此未來CSR的eGPS晶片產品，除整合藍牙之外，還將整合包括無線區域網路(WiFi)與近距離無線通訊(NFC)等技術。

AGPS廠商無懼eGPS分食大餅

對於eGPS的來勢洶洶，發展AGPS已有相當時間的廠商，多頗不以為然。博通(Broadcom)GPS行銷總監Dave Murray(圖8)表示，eGPS的推出遠不如之前預料的那麼重要，何況AGPS已標準化，幾乎發展GPS技術廠商都會採用，因此博通不認為有任何公司會使用eGPS，最大的原因在於，企業沒有更好的理由部署一個標準專利在單一家公司的技術，若5、6年前AGPS及SUPL標準程式尚在研發時，EGPS聯盟就已出現，尚有可能是一個有競爭力的替代方案，但現在進入市場的時間已晚，從技術上的觀點來看，eGPS對市場的威脅已顯得微乎其微。


圖8　博通GPS行銷總監Dave Murray表示，目前博通的客戶包括在PND市場前三強的TomTom，以及許多在手機市場占有一席之地的重要廠商。

此外，由於AGPS已是標準規範，如SUPL 1.0，Murray表示，此標準化就是讓伺服器使用者藉由AGPS改進GPS的效能時，同時可與GPS手機相容，並遵守標準SUPL 1.0的通訊協議，這也是eGPS至今尚未被採用或可能不會被採用的原因，因為AGPS大部分皆己獲得專利型的標準，此外，在標準化的SUPL 1.0下，即使電信業者不支援這項功能，手機廠商也能執行AGPS，因此無論電信業者是否使用這項功能，手機廠商支援全球性的SUPL 1.0將是趨勢，而內建AGPS手機的出貨量，每一季可達數百萬支。

在GPS手機市場市占率高達50%的高通(Qualcomm)也不認為EGPS會對市場造成影響，該公司通訊技術部產品總監Leslie Presutti(圖9)表示，AGPS仍為最佳的輔助定位方式，而eGPS須部署更多複雜的網路設備，對營運商的業務考量而言，實非易事，加上AGPS已可整合至GPS晶片中，eGPS雖然晶片價格僅1美元，加上GPS晶片後，雙晶片的實際價格也無法比整合AGPS的GPS晶片低。


圖9　高通通訊技術部產品總監Leslie Presutti表示，中國、韓國、日本、台灣及印度，大部分的CDMA運營商皆使用高通公司的GPS解決方案。

u-blox台灣區總經理江敏楠(圖10)則表示，AGPS與eGPS發展的重點都是為了改善GPS的定位效能，而eGPS利用電信業者基地台三角定位方式達到獲得更多定位資訊的方式，實為AGPS的其中一項延伸，利用基地台定位須牽涉到相當多的問題，包括須與全球電信業者合作，電信業者須先升級基地台內的程式架構，才可符合eGPS運作架構，加上市場規模尚無法預測，營運商是否買單仍然未知，因此對eGPS發展而言勢必蒙上一層陰影。創銳訊(Atheros)GPS事業部行銷總監王以修(圖11)表示，eGPS晶片價格較低的因素在於硬體只有一顆RF晶片，其他則須用軟體補強，因此GPS裝置後端運算能力得相當強大，然而手機因成本因素，無法採用個人電腦CPU等級的處理器，運算功能可能無法符合eGPS需求，因此也成為eGPS的致命傷。

AGPS分為兩大系統，一為透過網路事先由晶片商或電信業者設立的伺服器中下載衛星圖資，另一則為上述利用基地台三角定位的方式，至於AGPS未能普及的原因，廠商普遍認為，若透過電信業者的伺服器下載圖資，消費者將因多花一筆費用而卻步，因此大多數廠商都選擇自建伺服器，消費者僅須透過家中網路即可免費取得最新的衛星資料。


圖10　u-blox台灣區總經理江敏楠表示，室內定位目前GPS技術已可做到，而處於完全密閉的隧道或是室內環境中EGPS才能顯示其價值。

Air挾低功耗優勢搶進GPS市場

為避開PND與GPS手機等導航裝置的殺戮戰場，GPS晶片業界的初生之犢Air Semiconductor，選擇先將GPS晶片導入數位相機，該公司共同創辦人暨行銷副總裁Stephen Graham(圖12)表示，近期各界目光焦點都鎖定於GPS的導航功能，但實際上，比起導航功能，用戶更看重定位的功能，因此自2006年創立後，Air Semiconductor便傾全力發展定位相關的晶片技術，目前第一代Always-On GPS晶片Airwave1已上市，毋須利用AGPS或eGPS即可解決室內定位的問題。

Graham並強調，雖然Always-On GPS晶片僅提供定位功能，無法滿足導航需求，但是由於功能單一，因此在TTFF上較具優勢，且耗電量也較目前市面上的GPS晶片低，從裝置電池擷取1毫安培電量即足以運作，對消費性電子這一類功耗要求較高的產品而言，相當適用。他並表示，由於現階段Air Semiconductor第一代晶片僅具定位功能，因此鎖定數位相機應用，而預計於9個月後發表的第二代產品，也將進軍手機定位市場，未來利用手機也可發展各種不同的應用，如定位警鈴(Position Alarm)或追蹤服務等。


圖11　創銳訊GPS事業部行銷總監王以修表示，看好GPS市場發展，創銳訊購併U-NAV後，利用其CMOS SoC技術，已推出第二代GPS晶片1511。

而為達到較佳的TTFF優勢，須持續不斷下載衛星資訊，對GPS裝置而言，持續處於開啟的狀態下，相對的耗電量也會增加，電池壽命也會因而縮短，Graham表示，Air Semiconductor晶片的低功耗優勢，無須擔心GPS裝置持續開啟時，待機時間會因而縮短，而可持續追蹤地點的功能，則是基於晶片具備記憶進入建築物前最後量測到的座標位置功能，因此便可以使用這項數據提供較接近的預測位置。

Air Semiconductor GPS晶片挾低功耗優勢進駐市場，對產品一般平均耗電量約為1～0.8伏特的晶片商多少造成震撼，實際上，該公司晶片僅具定位功能，架構簡單，因此才能達到如此低的耗電量，若是加入導航功能，晶片耗電量勢必增加。Graham強調，由於看重使用者更關切的定位需求，因此目前著重定位技術發展，並以藉此測試市場水溫。

AGPS持續推陳出新


圖12　Air Semiconduc-tor共同創辦人暨行銷副總裁Stephen Graham表示，預計到2011年，Air將可在數位相機定位市場中擁有50%的市占率，這也是目前該公司努力的目標。

AGPS發展至今已臻成熟，各家廠商也持續提升AGPS定位效能。AGPS除了傳統透過伺服器下載圖資與利用基地台定位外，也延伸出自主型(Autonomous)系統，其中透過伺服器的方式為傳統的AGPS，若GPS裝置本身沒有聯網功能，使用者則須將裝置連上電腦後，透過電腦才可存取遠端伺服器中的各項資訊，而自主型系統則是GPS裝置在初次定位時，即主動收集更多的衛星資訊，作為下一次定位時的輔助資料，因此毋須透過伺網路連線即可加快定位時間。意法半導體(STMicroelectronics)大中華區行銷經理鄧殷敦(圖13)表示，意法半導體Cartesio產品線皆可支援傳統AGPS與自主型AGPS，並利用自主型系統概念更進一步發展出Self-Trained AGPS(ST AGPS)，此為可多重模式的AGPS平台，並支援Windows CE與Linux作業系統。該平台原理為，利用GPS裝置開啟的狀態下，連開24小時可完整收集二十四顆GPS衛星的資訊，再加上演算法輔助之下，可其收集一星期的衛星資料，若GPS裝置開啟不足24小時，則在每次開啟時，裝置也會主動下載並更新衛星資料，不過定位時間相對也會較長。鄧殷敦強調，對GPS產品而言，所需的定位時間與精準度相當重要，否則將無法達到室內定位的功能，而ST AGPS下載的資料在3天內的精準度為51公尺，平均定位時間為4秒，因此在室內定位上可具備一定的精確度。


圖13　意法半導體大中華區行銷經理鄧殷敦表示，MID定位未明，因此是否可成為GPS晶片下一波市場推動者仍待觀察。

目前意法半導體的Cartesio應用處理器STA2062整合一個32位元安謀國際(ARM)CPU核心和一個高靈敏度的三十二通道GPS子系統，以及CAN、USB、UART和SPI等周邊介面，適合於汽車導航等裝置應用。

成立於2005年底的威航科技，嗅到高感度AGPS技術的相關矽智財(IP)與系統單晶片(SoC)在可攜式產品與導航、定位、追蹤應用上的商機，因此開發敏感度增強20dB且迅速定位的AGPS技術。該公司事業發展部副總經理鍾文正(圖14)表示，威航科技開發的IP與SoC可大幅降低台灣GPS關鍵性元件成本，目前該公司的Venus 6晶片已進入量產，未來將開發GPS加上伽利略(Galileo)的雙衛星定位晶片產品，以在歐洲伽利略衛星系統開台後，可馬上支援。

目前威航科技GPS晶片由RF與基頻(Baseband)單片組成，鍾文正表示，預計6～9個月後推出的第二代產品，將利用SiP技術整合為SoC，因此成本可較上一代降低30～40%，在AGPS發展上，威航科技自行建立的伺服器，可推算未來7天的衛星資料，且定位精準度可達5～10公尺，此外，威航科技也持續與電信營運商洽談合作事宜，計畫未來將共同推廣GPS技術。


圖14　威航科技事業發展部副總經理鍾文正表示，初進GPS市場的威航科技目前正與手機廠商洽談合作事宜，並志在成為前五大GPS晶片供應商。

2000年高通購併SnapTrack之後，正式GPS進軍市場，Presutti表示，AGPS為該公司創辦人之一所發明，對AGPS技術可謂相當了解，並可提供最佳定位，以及在室內不受衛星訊號微弱的影響，使GPS裝置盡可能順利運作，在TTFF上也可盡量縮短時間，而在圖資下載方面，高通不收取額外的費用，加上高通已將AGPS整合至GPS晶片中，在成本上則更具優勢。

相較於其他公司在晶片整合其他無線通訊技術，凹凸科技(O2 Micro)則將所有接收器電路整合為單晶片，不僅可簡化生產製程，並可進一步降低接收器的價格。該公司表示，將接收器的所有電路整合在一個單晶片中，需要高度的技術整合能力，凹凸科技GPS方案是目前業界少數具有自行開發能力的廠家。

u-blox與其他GPS廠商相同，以攻占GPS龍頭廠商瑟孚(SiRF)市占率為目標，並由原本GPS模組供應商，轉而開發GPS晶片產品，目前第五代GPS晶片u-blox5已經上市，江敏楠表示，配上AGPS，u-blox5的靈敏度可達-160dbm水準，並有一個獨立的搜尋衛星引擎，配置三十二個專門通道，可使接收器在1秒內同時搜索所有GPS衛星，當搜尋到衛星後，會馬上交給定位引擎，以及相關的十八個跟蹤通道，從而達到GPS裝置自冷啟動到定位僅需18秒的優勢，因此，u-blox5可解決目前TTFF與定位精準度成反比的問題，提高GPS裝置的效能。

江敏楠進一步表示，u-blox也建置了AGPS伺服器，且圖資下載完全免費，加上該公司在全球皆部署衛星接收器，可接收完整的衛星資料，因此無論身在何處，皆可利用網路進入u-blox伺服器，下載所需的圖資，此外，u-blox5已支援伽利略系統，雙衛星架構下，可使該公司提高GPS裝置不斷訊的機率。

看好AGPS在定位與可縮短GPS裝置冷開機到定位需30秒時間的優勢，創銳訊在AGPS上也多有著墨，該公司在AGPS上分為三大系統，一為Conventional AGPS，即利用伺服器下載即時衛星資料；二為符合SUPL規範的3GPP AGPS，可輔助GPS手機定位精確度；第三種為Extended Ephemeris，又稱為SAGPS，是該公司目前最聚焦的發展目標，王以修表示，GPS系統下載的衛星資訊若未持續更新，大約4小時後，導航路線即會開始產生偏離，而創銳訊的SAGPS可一次下載7天的衛星資料，並自行預估衛星軌道，因此可提高圖資精確度與可用性，此外，該公司不考慮採用以基地台三角定位的AGPS，而是與合作夥伴開發利用WiFi輔助GPS定位的技術。

Murray表示，博通GPS接收器具備高感應度及擁有最佳執行效果的產品，除此之外，該公司計畫將GPS整合運用到其他技術上，如藍牙、無線區域網路，以降低使用GPS的成本，同時能增加GPS在手機上的使用率，進而讓廠商降低售價，此外，GPS系統不久後將被運用到更多的裝置上，因此，任何只要螢幕大小和PND相仿的裝置，皆可內建GPS，而博通將GPS功能整合在系統單晶片中，可降低多加GPS晶片的成本，對成本要求高的可攜式裝置來說，有相當的吸引力，因此，將GPS的導航功能導入相機，個人媒體播放器(PMP)，以及其他LCD螢幕裝置將是未來的趨勢。

對於GPS未來最大的應用裝置，多數廠商認為是手機，且其將持續侵蝕PND市場，鄧殷敦表示，因為手機每年出貨量居消費性電子之冠，因此GPS廠商也將持續鎖定此市場。江敏楠則相當看好行動聯網裝置(MID)，他解釋，MID未來勢必增加更多功能以增強其附加價值，而GPS即是其中一項技術。王以修表示，由於GPS晶片價格續降，未來許多消費性電子產品包括數位相機、遊戲機等都將內建GPS技術，因此其應用範圍將持續擴大。Strickland表示，雖然eGPS目前鎖定的市場為GPS手機，但未來也將擴展至其他可攜式裝置。

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