决战毫米波,高速无线设备蝉变在即
行业观察
喜欢有蝉鸣的夏天,喜欢看蝉变。蝉变,既是一次生命的跃变,也是从爬行到飞翔的跨跃。而在高速无线市场上,目前也正面临一场蝉变,随着速率达到Gbps级别的WiGig的发布和WirelessHD从1.0版更新到1.1版,人们看到了无线设备从量变到质变的希望,也让众多的企业看到了即将出现的商机。


高速无线设备仍处于“爬行时代”
“高蝉多远韵,茂树有余音。”当HDMI 1.3迈入10Gbps时代,DisplayPort 1.2跃升至21.6Gbps,连USB3.0也高举4.8Gbps的大旗挥舞时,静下心回过头看目前常用的WLAN(无线局域网)、WPAN(无线个域网)无线标准,才发现它们仍处在爬行时代。
IEEE 802.11n是目前最高速的Wi-Fi标准,在MIMO、双频捆绑等技术的支持下,802.11n曾一度号称能提供600Mbps的速率,但从面世的802.11n设备来看,150Mbps和300Mbps的设备是市场的主流。300Mbps,够快了吧,但遗憾的是这只是“号称”,在实测中,300Mbps的802.11n设备所能实现的真实速率和150Mbps的产品半斤八两,在不加密传输的情况下才能实现100Mbps以上的传输速率,而在常见的加密应用状态下,实际最多也就能实现70~90Mbps的速率。
并且,即便是家庭用户想要自己的300Mbps/150Mbps 802.11n设备物尽其用,实现接近有线百兆网的高速传输速度,就必须占用1、6、11三个非重叠信道中的两个,如果恰逢你的邻居或其他办公室也有这么一个甚至多个WLAN,那么对不起,要么是网络工作不正常,要么是为了避免信道冲突,设备自动启用探测规避机制,进行跳频规避,或者直接转换为单信道工作,速率减半。所以像2.4GHz的802.11n设备只能算是过渡产品,对于企业用户、商务用户来说,5GHz的或支持2.4GHz/5GHz双频的802.11n设备才是目前能尽可能保证实现最高速率的首选,这至少能解决2.4GHz恼人的非重叠信道不足的问题。
而蓝牙3.0(Bluetooth 3.0)也曾让人充满期待,蓝牙曾一度宣称可利用UWB技术实现480Mbps的速率,而等到正式发布时,蓝牙技术联盟(SIG)却宣布,“借助802.11x(Wi-Fi)技术,Bluetooth 3.0标准所支持的数据传输速率高达24Mbps,这使得蓝牙技术朝着成为点对点(Ad-hoc)、安全无线对等网络事实标准的方向迈出了虽小但是非常重要的一步”。而是否能实现100Mbps以上的速率,现在还不清楚。
当然,或许有用户会说,一般消费者仅仅把蓝牙这类无线标准看作匹配手机和耳机的无线通信方式,对此不用苛求。但这也从一个侧面表明,目前的“高速无线”设备并不高速,这也在很大程度上制约了现有主流无线标准的应用范畴。

一战毫米波,WiHD力压HDMI
是凑合即可,还是能“流音绕丛藿,余响彻高轩”?显然,目前WLAN、WPAN的表现正让高速无线应用变得越来越力不从心。而随着WirelessHD(也称WiHD)的出现,人们看到了希望。无线高清联盟(The WirelessHD Consortium)成立于2005年,最初的核心厂商有LG、松下、NEC、三星电子、索尼以及东芝公司,旨在对60GHz毫米波技术进行规范,并凭借此技术在客厅中实现以高达5Gbps的速度传输未经压缩的高清视频数据。
但该联盟在技术实现初期却遭遇了众多的困难,原因很简单,这些初创厂商虽然都是业界大佬,但缺乏对毫米波及类似芯片技术的研发能力。而随着SiBEAM等公司的全面介入,WirelessHD 1.0版终于在2008年1月7日被公布,该初始规格向世人展示了诱人的无线高清晰信号传输前景。WirelessHD简称WiHD,是一个运行在60GHz高频率上的无线高清视频传输协议,它可让各种高清设备如电视、影碟播放机、机顶盒、录像机、游戏机等实现无线互传高清信号。WiHD 1.0的数据传输率可达4Gbps~5Gbps,采用两个信道解决了高频段信号的稳定性问题,高速率物理层(HRP)以高数据率传输高清图像,而低速率物理层(LRP)主要处理发射器和接收器之间的控制信号。WirelessHD 1.0支持美国电影协会(MPAA)的版权保护系统和数字传输授权管理组织(DTLA)的DTCP内容保护技术,该标准还提出了通用遥控器的概念,可用一只遥控器控制所有WiHD兼容设备。
最高5Gbps的传输速率已可媲美早期的HDMI标准,就算是传输未压缩的1080P全高清视频信号也没有问题,最远传输距离可达10米,覆盖整个家庭或办公室都没问题。目前,松下及韩国LG电子等已上市支持WiHD的产品。并且,WirelessHD技术获得了IEEE的认可,它是目前唯一纳入IEEE 802.15.3c全球标准的60GHz规范。WiHD开创了WVAN(Wireless Video Area Network,无线视频局域网)的概念。
当然,WirelessHD联盟并没有因此止步不前,作为一种新技术,WirelessHD 1.0规格从很多方面来看也非尽善尽美。为此,在2010年5月11日,无线高清联盟将新一代无线高清技术标准WiHD的规格更新到了1.1标准,该规格的标准相比前一代的1.0标准有了显著的进步,并具备了更好的兼容性。
具体来看,WirelessHD 1.1规范包括以下更新:能够以更低的链路功率为音频/视频流和文件传输(无线个域网)处理数Gbps的数据;将数据速率提高到10Gbps~28Gbps,使无线带宽提升到史无前例的水平,能更好地满足未来高清显示设备的需求,如更高分辨率、高帧率以及高速数据应用,可帮助设备支持超出1080P分辨率四倍的4K级(3840×2160或4096×2160)高清分辨率视频的传输需求,完全能媲美目前主流的HDMI 1.4、DisplayPort 1.2的传输带宽;支持常用的3D视频格式及分辨率;可支持便携和固定设备的快速同步文件传输,可使WiHD设备具备互联网接入与联网的IP连接能力;进一步降低能耗,能够支持低功耗便携设备(如便携式媒体播放器、上网本及智能手机)中的无损视频流;除DTCP外,也提供对HDCP 2.0内容保护的支持。
小知识:什么是毫米波
毫米波是指波长1mm~10mm的电磁波,它相当的频率范围是300GHz~30GHz,处于微波范围的高端。毫米波与Wi-Fi、蓝牙、UWB这类无线设备使用的微波(波长范围1m至1mm之间,频率范围0.3GHz至300GHz)相比,毫米波的优点是:可利用的频谱范围宽,信息容量大,易实现窄波束和高增益的天线,因而分辨率高,抗干扰性好。


二战毫米波,WiGig横空出世
“居高声自远,非是藉秋风”,毫米波已成为无线设备“蝉变”的关键性技术之一。就在WiHD的影响力在市场上逐步提高的同时,另一家基于毫米波技术的联盟也迅速成立——它就是WiGig(Wireless Gigabit Alliance,无线吉比特联盟/无线千兆联盟),该组织成立于2009年5月,成员包括Intel、微软、NVIDIA、诺基亚、戴尔、思科、三星、LG、松下、东芝、NEC、联发科、Atheros、Broadcom、Marvell和Wilocity等,而贡献者级别的会员则包括AMD、安捷伦、NXP、Realtek、意法半导体、德州仪器、韩国SK电信、Beam Networks、Ralink、Tensorcom、HARMAN、PeRaSo和中国国家通信计量站(TMC)等等。从会员阵容来看,与WiHD的会员以家电企业为主不同,WiGig的会员更倾向于IT领域,涵盖的重量级企业也更为广泛。
从技术上来看,WiGig技术同样基于60GHz毫米波频段。2010年5月10日,无线吉比特联盟宣布,已经成功开发出了WiGig 1.0标准,可在60GHz频段上实现7Gbps的超高速无线传输能力。它支持10米到20米传输距离,支持传输HDMI或DisplayPort视频信号,向下兼容802.11n/g Wi-Fi技术。WiGig联盟主席英特尔公司的Ali Sadri表示,WiGig实际可以达到每秒5Gbps的传输速率,差不多能在20秒内传输一部DVD的内容。在没有障碍的情况下,WiGig的传输距离可能达到100米左右,其直线传输速度可能会比Wi-Fi设备快10倍。WiGig联盟预见到该标准将可覆盖多类产品,如计算机、常规网络设备以及手机等消费类电子产品。
并且最重要的是,Wi-Fi联盟与WiGig联盟近日达成合作协议,根据协议,双方将在60GHz频段内展开技术合作。这就意味着WiGig事实上已成为流行的Wi-Fi(802.11b/g/n)技术的后续规范,而未来所有的高速WiGig设备也将在硬件层面兼容802.11g/n规范,实现两者的无缝过渡与兼容。60GHz的WiGig标准产品中,绝大部分都将是三频设备,即向下兼容2.4GHz/5GHz的Wi-Fi标准,两者可以做到良性互补,在需要近距离高速无线传输时就用WiGig,在需要远距离低速率有效连接时就使用Wi-Fi。
对于WirelessHD联盟来说,WiGig联盟的此举虽然多少有些“螳螂捕蝉,黄雀在后”的意思,但这也并不意味着WiHD就失去机会,更高性能的WirelessHD 1.1规格在WiGig 1.0标准推出后便迅速推出,可以看作是一种反攻信号。并且细心的读者完全可发现,WirelessHD联盟和WiGig联盟中的很多企业都是“脚踏两只船”,在“手心手背都是肉”的情况下,很难保证频率相同、技术相近的两种标准不会最终出现相互兼容的状况。
并且,对于想更好地满足不同需求用户的企业来说,优先选用像SiBEAM公司推出的全球首个双模WirelessHD/WiGig射频收发器和开发工具包,也不失为一种全兼容的方案。这样可更好地创建一个娱乐、计算和通信设备全面兼容的全球无线生态系统,并通过这些设备将数字时代的人们无缝地联接在一起。
编后:蝉变是“由卵到蛹,由蛹到虫,由虫到蝉,由蝉到鸣”的嬗变过程中重要的一环。新一代的基于免授权的毫米波技术的WiHD和WiGig能为我们带来这种“由爬到飞”的蝉变,值得期待。未来的高速无线标准究竟是哪些厂商的天下,仍需要靠相关核心企业在研发竞赛中证明。蝉变在即,对于相关行业用户来说,一座巨大的金矿将慢慢展现,未来的高速无线市场将更精彩。