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資訊家電與影音傳輸的無線網路應用方案

  • DIGITIMES企劃

IEEE802.11n技術在晶片、傳輸技術、天線技術都呈現相對成熟狀態,且相關解決方案的料件成本已具價格優勢。(測試設備螢幕截圖)

Wi-Fi技術持續發燒,不只PC/NB全面性將有線網路逐步改用無線技術整合應用,連家庭娛樂應用也開始逐步導入無線網路應用環境,除善用Wi-Fi技術的網路無線化優勢,讓家電直接銜接無線雲服務,也透過更高速的多天線與新一代無線網路技術,擴充影音娛樂內容無線傳輸應用...

Wi-Fi無線網路技術,一直是PC與NB產品大量採行的無線應用技術,在應用層面目前多以延伸原有具侷限性的有線網路、導入無線應用的技術方案,以無線接取、收發的形式,達成IP乙太網路應用環境的基本條件。

IEEE802.11ac雖在傳輸效能與未來應用擴展性較高,但實際上卻在料件成本與開發方案的成熟度相對限制較多。AppliedMicro

未來更多雲應用可以令3C與IT產品,直接與家中支援無線網路傳輸技術電視連接,擴充應用型態。Logitech

利用多天線傳輸技術,可讓傳輸資料量增加,同時資料傳輸更穩定。TRENDnet

使用MiMo傳輸技術,搭配多天線設置,可滿足提升傳輸資料量的設計需求。Cisco

而無線化的乙太網路應用環境,不只在IT與3C產業獲得大量採行,其擴增產品或周邊的便利性網路應用方案,也開始受家電產業青睞,逐步導入所謂的「資訊家電」應用產品的基礎網路連接技術,透過無線化的IP網路連接支援,進而讓家電彼此可互相溝通甚至取用便捷的雲運算資源,這對家電產業而言,等於是可令產品產生加值效益的絕佳應用方案。

Wi-Fi技術與時俱進 銜接家電無線化應用

在IA資訊家電大量導入無線應用的同時,基本上Wi-Fi技術也正與時俱進,面對IT與3C產品日益增加的雲資源取用需求,在傳輸效能逐版本提出更高速的資料傳輸應用支援,而Wi-Fi技術的持續強化,也能銜接資訊家電對無線應用的需求,甚至在影音家電的應用環境下,還需要較IT、3C產業更前端的Wi-Fi支援,以滿足未來更豐富、大量的高解析度影音、3D影音娛樂內容的無線化傳輸應用。

尤其在以IP乙太網路支援為前提的早期Wi-Fi無線技術,在面對影音大量資料傳輸應用,卻出現了無線資料傳輸效能瓶頸,同時傳輸頻寬也出現新的臨界點,這在單純IP型態的無線網路環境,或許對用戶體驗的影響不算大,因為資料型態的網路資料傳輸應用,當碰到網路效能不彰狀況時,頂多讓下載進度條的完成進度時間拉長,對於資料的擷取與應用影響不大,但若是高解析度的視聽娛樂影音在傳輸層面出現瓶頸,用戶會直接感受視訊內容劣化,甚至是影音出現斷續、馬賽克等問題,影響使用體驗甚巨。

目前家電影音的無線化設計,最直接的效益就是可以讓電視、視聽設備擺脫繁複的接線,在早期數位化或大量視聽娛樂內容,可以透過數位化的影音線材進行傳輸,像是DVI或是HDMI/DisplayPort傳輸線材與對應技術完成,有線型態的傳輸線材,目前仍可對應1080p、甚是4K resolution的4,096 x 3,112解析度高達12,746,752像素的影音傳輸,仍可利用實體線材來滿足數位視訊的傳輸應用目標,但若轉換傳輸機制,換上Wi-Fi技術來改善原有的線材限制問題,這時光是4K resolution應用的產生數據量,就非現有Wi-Fi技術所能輕易支援,而必須針對數位影音的應用環境思考強化影音傳輸需要的無線網路技術。

視聽影音無線應用 傳輸資料量超越IT/3C應用

即便Wi-Fi技術已能滿足筆記型電腦/桌上型電腦應用、持續強化支援效能,但實際上筆電或是桌上型電腦的應用型態,其產生的巨大資料量與數位影音娛樂的資料量相較,仍顯得較無提升傳輸頻寬的急迫需要。

即便家用影音環境,對於Wi-Fi無線應用支援需求急迫,但實際上家電產品對於技術方案的需求,相對較IT或3C產品有著更高的價格敏感度,即便無線方案可同時滿足回溯相容甚至更高效能的傳輸速率支援,但只要解決方案單價過高依舊無法受家電廠商青睞,反而是選擇現有技術成熟度較高、同時又具備較高的功能擴展特性的技術方案,較適合家電產品應用,而既有的Wi-Fi技術,則以IEEE802.11n技術,在現有支援傳輸效能、與未來性的功能擴充彈性與擴展性,具備最佳化家電與影音傳輸應用的首選方案。

基本上IEEE802.11n技術,可利用多視訊串流,將原有單一頻道的視訊拆解成多頻道的視訊透過MiMo天線技術同時進行傳輸,而接收方同樣採取多天線技術進行資料接取,等於可同時擴展傳輸資料的傳輸上限,像是高通即有推出針對數位影音應用設計的Wi-Fi解決方案,利用802.11n技術底層基礎,搭配3X3 MiMo天線技術達到同時以802.11n傳輸3組視訊串流的應用環境。

透過收發晶片演算法支援 降低傳輸數據量

而在以往發射端、資料接收端在處理大量資料即時傳輸時,都會碰到處理晶片的MIPS傳輸瓶頸,因為電視晶片畢竟不是3C或IT產品,電視晶片本身的MIPS數即相當有限,對於傳輸大量影音視訊而言資料傳遞是一回事,接收到資料後的再處理,反而是最關鍵的環節,此時除了傳輸技術的進階升級外,電視處理晶片也必須同步升級,以對應更進階的高階視聽影音資料處理呈現應用。較節約成本的作法,是將傳輸前的資料先以視訊編解碼器與特定的演算法,進行資料簡化處理,而接收資料部分也能針對接取的資料進行還原,藉此降低對電視處理晶片的依賴度、減輕電視處理晶片的處理負荷。

而透過演算法與即時處理型態,除可讓傳輸與接收轉換資料的工作負荷降低外,同時,傳輸過程可能產生的干擾問題,也因為採ICP/IP全數位資料傳輸途徑進行,自然對於類比傳送容易出現距離、訊號衰減與雜訊干擾問題,可以將相關問題降到最低,同時,透過Wi-Fi的傳輸環境的演算技術,即時計算傳輸影音數位內容的最佳功率與形式,讓無線晶片可採行最具效益的運作型態進行資料傳輸,不只能達到節約耗能效果,也能讓傳輸品質可以適時提高,以智慧化的設計強化傳輸機制的傳送、接收品質,同時又能達到延長設備壽命的效用。

利用技術手段 使Wi-Fi晶片更符合家電應用需求

透過整合的Wi-Fi方案,802.11n令可在低密度同位檢驗(LDPC)、時空區塊編碼(STBC)功能,進一步擴增無線高解析度視訊串流之傳輸範圍,以減少傳輸範圍覆蓋不足點問題,甚至目前已有相關晶片業者,開發高度整合的Wi-Fi解決方案,如同時提供藍牙或多元網路、技術方案,甚至縮小整合晶片的佔位面積,簡化設計方式快速滿足播放機、電視機無線化的設計需求。

觀察現有的802.11n,雖然在擴增傳輸效能的彈性,仍不如新一代的802.11ac無線傳輸技術,但實際的狀況是,家電廠商仍無法直接採行最新的無線傳輸技術,一方面是802.11ac傳輸技術使用的晶片解決方案仍持續發展中,相關解決方案的料件成本較高,同時,技術實踐後的驗證成本也有相同的偏高問題,同時相關設計的經驗與成熟度仍須時間持續考驗與累積,在家電應用層面應會較青睞技術相對成熟的802.11n技術來進行產品設計與功能整合。

同時,家電產品若碰到較大的傳輸技術變革,如僅自1080p無線化傳輸跳躍升級4K resolution無線技術支援,可能的發展應不需思考802.11n該如何改善傳輸架構滿足應用需求,反而可以思考折衷採行PLC(Power Line Communication)電力線網路支援的形態,來架構4K resolution應用實線傳輸的應用基礎條件,或是與無線、有線雙重支援的形態來進行功能升級,滿足未來當無線網路技術無法支援實的技術擴充備援方案。