60GHz頻段技術(shù)日漸茁壯　802.11ad落實(shí)超高速無(wú)線(xiàn)互連

　　當今數字世界所面臨的嚴峻考驗不外乎為數據處理、儲存和傳輸。隨著(zhù)支持全高清(FHD)視頻流媒體和4K視頻的移動(dòng)設備逐漸成為主流，消費者對數據帶寬的需求仍持續成倍數增長(cháng)。

　　現階段，第三代通用串行總線(xiàn)(USB 3.0)和以太網(wǎng)絡(luò )(Ethernet)等有線(xiàn)數據接口已達到Gbit/s的傳輸速率，但在無(wú)線(xiàn)傳輸方面，2.4GHz和5GHz的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )(Wi-Fi)技術(shù)，目前所在頻段早已非常擁擠且難以擴展。

　　有鑒于此，應用60GHz非授權頻段的802.11ad無(wú)線(xiàn)解決方案開(kāi)發(fā)需求遂浮出水面，其可提供具備數千兆數據帶寬的寬帶網(wǎng)絡(luò )，為滿(mǎn)足未來(lái)消費者需求的理想選擇。在此為不熟悉頻段規范的讀者特別說(shuō)明，非授權頻段是由當地頻段監管機構提供，使用者無(wú)需繳納監管授權費。Wi-Fi可在2.4GHz、5.0GHz及新的60GHz非授權頻段上運作。

　　實(shí)現三頻Wi-Fi愿景　802.11ad開(kāi)拓無(wú)線(xiàn)應用

　　以數千兆位Wi-Fi聞名的IEEE 802.11ad標準于2012年12月發(fā)布，提供高達7Gbit/s的無(wú)線(xiàn)數據傳輸速率。最近，業(yè)界暨Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)及其合作伙伴推廣802.11ad后，相繼開(kāi)始運用802.11ad所帶來(lái)的千兆位容量于各式新型無(wú)線(xiàn)互連解決方案。

　　802.11ad可解決頻段擁擠的問(wèn)題，同時(shí)改善設備的外觀(guān)工業(yè)設計并提供較其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)更佳的用戶(hù)體驗。首先是新一代2.4GHz/5.0GHz/60GHz三頻Wi-Fi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，可將無(wú)線(xiàn)互連的速率容量提升至千兆位，創(chuàng )造新的室內無(wú)線(xiàn)體驗;消費者可使用支持802.11ad的智能手機連接到無(wú)線(xiàn)連接點(diǎn)(Access Point)，并與其他支持802.11ad的設備如平板電腦、筆記本電腦、顯示器、網(wǎng)絡(luò )儲存服務(wù)器(NAS)等交換數據(圖1)。如此一來(lái)，消費者不用長(cháng)時(shí)間等待，僅需數秒即可導入完整的媒體庫或下載一部完整的電影。

　　圖1　三頻Wi-Fi應用情境圖

　　與此同時(shí)，802.11ad將使移動(dòng)體驗更上一層樓。隨著(zhù)智能手機、平板電腦等移動(dòng)設備效能媲美PC，用戶(hù)僅須攜帶移動(dòng)設備，透過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接至更大或多個(gè)顯示器、鍵盤(pán)、鼠標和可擴展性磁盤(pán)驅動(dòng)器的基座即可隨時(shí)進(jìn)行工作(圖2)。移動(dòng)設備和基座間的所有信息可透過(guò)802.11ad千兆無(wú)線(xiàn)連接傳輸。

　　圖2　無(wú)線(xiàn)擴充基座應用概念圖

　　由此可見(jiàn)，使用移動(dòng)設備實(shí)現所有運算、互聯(lián)網(wǎng)、娛樂(lè )和游戲功能的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，未來(lái)802.11ad將為無(wú)線(xiàn)連接市場(chǎng)帶來(lái)許多機會(huì )，無(wú)論是用于實(shí)現辦公室內的無(wú)線(xiàn)桌面PC體驗或是家庭4K視頻流。

　　此外，旅客在旅途中還可享受卓越的同步與移動(dòng)情境體驗，如使用支持802.11ad的設備將數據快速備份至主機或在登機前從信息服務(wù)站下載一部電影，抑或是與朋友分享文件(圖3)。802.11ad的千兆位數據傳輸量可使設備僅需數秒即可完成文件傳輸，節省時(shí)間以處理更為重要的事務(wù)。

　　圖3　設備對設備高速數據分享

　　60GHz應用漸具雛型　802.11ad芯片擴大亮相

　　隨著(zhù)802.11ad應用情境日益明朗，通訊芯片商也開(kāi)始展開(kāi)技術(shù)和產(chǎn)品布局。例如，SiBEAM即已提供三款支持802.11ad的組件，包括802.11ad的媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層(MAC)/基帶處理器SB6501、適合移動(dòng)設備(直流電池供電)應用的60GHz射頻收發(fā)器SB6510，以及固定設備(交流電源)的60GHz射頻收發(fā)器Sil6312;同時(shí)SB6501提供雙天線(xiàn)陣列，可增強連接主流系統單芯片(SoC)平臺所需的無(wú)線(xiàn)穩定性并實(shí)現更靈活的數據接口。

　　現階段，市面上大多802.11ad芯片均內建關(guān)鍵射頻電路及多種內置天線(xiàn)，以提供優(yōu)異的無(wú)線(xiàn)性能、穩定性及極佳的設計靈活性，并支持從移動(dòng)設備、網(wǎng)絡(luò )設備至顯示器等不同的大小設備;同時(shí)可讓原始設備制造商(OEM)依不同應用選擇和增添MAC/基帶處理器和射頻芯片組。

　　以消費性電子類(lèi)的移動(dòng)應用來(lái)說(shuō)，用戶(hù)會(huì )以水平或垂直的方式手持設備，OEM廠(chǎng)商可選擇為設備添加第二個(gè)802.11ad SB6510射頻IC，以加強天線(xiàn)密度進(jìn)而增強無(wú)線(xiàn)連接的穩定性。至于以交流電源方式供電的無(wú)線(xiàn)傳輸產(chǎn)品，如電視機、無(wú)線(xiàn)路由器或儲存設備等，系統業(yè)者則可采用支持交流電供電的802.11ad芯片。

　　最新的802.11ad射頻芯片組在單一組件中整合功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)與多個(gè)相位陣列天線(xiàn)。以SiBEAM的802.11ad方案為例，其專(zhuān)利的內置天線(xiàn)整合在基帶處理器中，由自適應波束形成(Beamforming)和控制算法獨立控制，可提升無(wú)線(xiàn)連接性能和穩定性。

　　有別于2.4GHz和5GHz Wi-Fi頻段，60GHz頻段上波束形成和控制功能在保持鏈路性能和穩定性方面扮演更重要的角色?；鶐Ш吞炀€(xiàn)陣列協(xié)同工作，在兩個(gè)持續通訊的設備間「形成」和「控制」波束，兩個(gè)互通的設備間隨時(shí)與多個(gè)天線(xiàn)陣列互連，僅使用一條鏈路進(jìn)行傳輸和接收數據;如果工作中的鏈路突然中斷，即會(huì )啟用另一條已建立的鏈路，以保持無(wú)線(xiàn)連接不中斷。上述所有功能皆能透過(guò)市面上最新的802.11ad解決方案實(shí)現，對用戶(hù)來(lái)說(shuō)十分簡(jiǎn)易。

　　另一方面，802.11ad射頻芯片亦須支持USB 3.0和PCIe 1.0接口，以與主流應用處理器連接;目前相關(guān)芯片商正積極開(kāi)發(fā)802.11ad參考設計及標準設計模塊，進(jìn)而幫助系統制造商在短時(shí)間內即可將802.11ad功能增添至其平臺上，并適用于不同的設備。

　　隨著(zhù)每年智能手機的出貨量逾十億支，且越來(lái)越多設備成為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的一環(huán)，Wi-Fi在過(guò)度擁擠的2.4GHz和5GHz頻段上帶寬不夠使用的情況只會(huì )變得更糟，因此，包括OEM廠(chǎng)商、網(wǎng)絡(luò )營(yíng)運商、解決方案提供商及本地監管機構等無(wú)線(xiàn)產(chǎn)業(yè)成員都在積極尋找如60GHz等其他頻段來(lái)擴展服務(wù)。

　　消費者更是期盼新一代無(wú)線(xiàn)技術(shù)能一舉解決Wi-Fi頻段擁擠的問(wèn)題，并提供全新的用戶(hù)體驗。目前通訊產(chǎn)業(yè)供應鏈已看到802.11ad技術(shù)的潛力且著(zhù)手推出相關(guān)解決方案，將能為移動(dòng)、PC、網(wǎng)絡(luò )和消費性電子市場(chǎng)的客戶(hù)提供最具成本優(yōu)勢的802.11ad設計。