行動裝置高速資料與影音傳輸演進趨勢
- DIGITIMES企劃
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當全世界從FullHD邁向4K的影音顯示進化階段，以及桌機、筆電、平板、手機與液晶平面電視的多屏跨界顯示應用，驅動並創造出更多元、更龐大的數位檔案高速複製與傳輸需求；繼桌機、筆電邁入新一代USB 3.0/HDMI 2/DP v1.3/Thunderbolt 2/802.11ac等超高速週邊╱影音介面後，平板電腦與智慧手機也將跟進並加入這些新規格…
x86架構的PC（個人電腦，含桌機與筆電），向來在追逐最新高速週邊匯流排與影音傳輸等規格上不遺餘力。不僅是USB 3.0早已成為AMD/Intel晶片組的原生規格，連PCI Express 3.0，M.2(NGFF)/SATA Express/SFF-8639、HDMI v1.4/v2.0、DP v1.3、Thunderbolt v1.0/2.0等即為先進且高速週邊╱影音傳輸技術，均可在PC上找到。
純粹Android+ARM架構的智慧手機，目前僅三星Galaxy Note3/S5、宏達電One M8有支援到USB 3.0規格。除了x86架構平板之外，支援USB 3.0的Android+ARM平板並不多見。初期僅輝達(NVIDIA)的4+1核的Tegra 4(Wayne)應用處理器，率先支援原生USB 3.0規格，另外可搭NVIDIA i500基頻晶片來提供3.5G/4G行動通訊功能。微軟Surface RT平板、華碩Transformer Pad TF701T變形平板等，即採用NVIDIA Tegra 4，提供強悍的圖形處理能力，以及USB 3.0串列週邊擴充能力。
NVIDIA也在2013年Q3正式發表針對中低階手機市場，結合四核心Cortex A9核心與i500基頻晶片於一體的超級SoC單晶片Tegra 4i，僅一顆晶片即可成為兼顧4G LTE行動通訊與多媒體處理的運算中樞。而今年(2014)年1月首度揭露的Tegra K1處理器，將提供32位元“4核Cortex A15” + “1核Cortex A9”，以及由NVIDIA自行設計的64位元雙核Denver(ARMv8)架構核心。甫於5月15日北京揭露的小米平板，即採用NVIDIA的Tegra K1應用處理器設計，自然也支援到USB 3.0。
高通(Qualcomm)則從Snapdragon 800系列處理器加入原生USB 3.0支援。Snapdragon 805，採用2.5GHz、四核 Krait 450架構，搭配 Adreno 420 GPU與四通道LP-DDR3記憶體控制器，支援4K UHD解析度畫面與4G LTE R9 Category 4(150Mbps)傳輸，滿足旗艦手機在高速傳輸的需求。
聯發科(MediaTek)於2014年2月再推出4x Cortex A7+4x Cortex A15的八核心、支援4G LTE的MT6595處理器，同樣也支援USB 3.0，成為白牌智慧手機、平板電腦的主要首選。
MHL取代HDMI成手機標準
HDMI是目前家用電視、視聽器材，以及電腦顯示器╱顯示卡的必備介面。HDMI聯盟針對手機制定Type D(microHDMI)連接頭，易與既有的microUSB連接╱充電線接頭造成混淆甚至誤插情形，由Nokia、三星、晶鐌、新力與東芝等大廠建立MHL(Mobile High Definition Link)介面聯盟，在手機與電視端各加一組MHL收發晶片，就可借助既有的microUSB連接線，傳輸手機的HDMI訊號到電視。目前MHL 2.0標準提供1080p HD/8聲道的影音內容，支援HDCP、3D畫面以及透過電視來為手機充電，未來MHL 3.0將支援到4Kx2K的解析度。
至於結合DisplayPort(DP)、PCI Express與GP I/O三合一的Thunderbolt匯流排為Intel於2011所發表，第一代傳輸速率為10Gbps，預計2014年下半將推進到第二代，傳輸速率達到20Gbps。Thunderbolt匯流排由蘋果MacBook Pro、MacBook Air等筆電產品搶先使用，並獲得獨家一年使用權。
2013年起，陸續有華碩、微星、惠普、聯想等推出支援Thunderbolt匯流排的高效能x86架構筆電、變形平板、桌機、AIO一體機與主機板等產品。由於功耗與成本因素，目前尚未有任何ARM架構的平板電腦、智慧手機支援Thunderbolt。英特爾認為需等待未來60GHz頻段的WiGig(802.11ad)、WiHD技術成熟，才有可能將Thunderbolt匯流排技術給行動化╱無線化。
4G LTE、802.11ac與USB 3 旗艦級手機規格決勝焦點
2009年底挪威、瑞典提供4G LTE服務，2010年起香港、日本、北美、韓國、澳洲、印度、菲律賓、新加坡，墨西哥、哥倫比亞、波多黎各、馬來西亞、泰國等國加入LTE商轉。韓國更搶先於2013年6月直接進到LTE-A商轉服務。在台灣，國家通訊傳播委員會(NCC)於2013年7？10月進行4G LTE頻譜執照審查與競標作業，中華電信、遠傳電信分別取得可立即開台營運的頻段，預料最快可在2014年下半年提供4G LTE服務。才有可能在2~3年內加入4G LTE商轉行列。
4G LTE的手機/平板裝置，下載/上傳速率預估為100？150、50Mbps，若使用MIMO多重天線技術，可提升到150？300Mbps、75Mbps。目前4G體驗據點的實測下載值約90？120Mbps之間，但預估實際開台後，台灣4G平均連線速率，可能會落在16？20Mbps之間，看Full HD甚至4K網路影音串流仍會有延遲、掉格的情況。因此即便是4G LTE Ready的手機╱平板╱筆電，實務上仍需搭配Wi-Fi 802.11ac的超高速無線連網，在有提供Wi-Fi連網的室內，切換成用Wi-Fi 802.11ac或802.11n，以提昇無線影音串流傳輸速率與穩定性。
從2012年之後的智慧手機與平板電腦，至少都已經支援到2.4GHz 802.11b/g/n的無線區域網路標準，也有能支援到2.4GHz/5GHz雙頻段 802.11a/b/g/n的智慧手機與平板電腦等裝置；連線速率多半可達到1？2 Streams(2x2 MIMO)，也就是150？300Mbps；至於採5GHz頻段，在3x3MIMO/3 Streams模式下能突破1.3Gbps連線速率的新一代5G Wi-Fi(802.11ac)無線區域網路標準，支援的智慧手機與平板電腦較多。因為可搭配博通(Broadcom)的BCM4352/43526 2Stream 2.4/5G雙頻802.11a/b/g/n/ac射頻晶片，或更高效能的BCM4360 3Streams等無線射頻晶片，來達到867Mbps？1.3Gbps的無線連線速率。
其實就連蘋果頂級的iPad Air、iPhone 5s，也尚未支援到802.11ac。採x86架構Ultrabook概念的變形平板，比較不擔心功耗的問題，大多支援到2？3 Streams的802.11ac連線(867Mbps？1.3Gbps)。像華碩的三合一變形平板Transformer Book Trio TX201；而走Android+ARM架構的智慧手機，目前有三星Galaxy Note 3、Galaxy S5，宏達電(HTC) New One、One M8，大陸的紅米機、小米平板等，確定支援到2 Streams(2x2 MIMO) 867Mbps的最大連線速率。
60GHz超頻段無線影音技術將進駐手機╱平板
除了802.11ac之外，多年前還有個由AMIMON、日立、樂金、Motorola、三星、夏普與新力共同創立的WHDI產業聯盟，同樣使用5GHz頻段、40MHz操作頻寬下，可用3Gbps速率傳遞極少失真壓縮的Full HD (1920x1080)影音畫面，具低延遲且不受牆壁影響，訊號傳輸範圍約30公尺，華碩、技嘉等都曾推出WHDI的無線傳輸影音盒的產品。
2006年WirelessHD(後來更名為WiHD)。聯盟成員有Broadcom、Intel、LG、NEC、Panasonic、SONY、Samsung、Toshiba、SiBEAM與Philips，SiBEAM是唯一的晶片廠商。採60GHz頻譜、IEEE 802.15.3c規格為基礎，傳輸速率10？28 Gbps，可傳輸四倍1920x1080p或4K解析度的未壓縮畫面並支援3D功能，由於傳輸距離被限制在0.3？1公尺，目前僅能以短距離纜線取代方案視之。
另一個同樣採60GHz超高頻段的WiGig於2009年被提出，WiGig聯盟成員有英特爾、超微、博通、Atheros、思科、Marvell、聯發科、WiLocity、NEC、微軟、NOKIA、輝達、Panasonic、三星與東芝等會員加入。其傳輸速率達7Gbps，僅次於WiHD，但WiGig已經與Wi-Fi聯盟合作，以IEEE 802.11ad規格為基礎，尋求2.4GHz的WiFi 802.11a/b/g/n、5GHz頻段的802.11ac整合，達到三頻(2.4/5/60GHz)多模共用的境界。
而WiLocity於2014年2月發布針對智慧手機、平板裝置所使用的802.11ad、multi-gigabit WiGig晶片—WIL6300，最大傳輸速率高達4.6Gbps，是目前WiFi 802.11n/802.11ac近十倍以上的連線速率，同時Wilocity採用先進28奈米製程開發這款最新晶片，可大幅降低功耗與晶片大小。當行動裝置執行視訊串流等應用時，功耗約200~300mW，待機時更是不到1mW。預計2014年6月台北國際電腦展上展示最新一代的WiGig晶片並於第三季起開始送樣，預計最快2014年第四季到2015年，市面上就會有第一個採60GHz頻段無線影音╱網路傳輸技術的平板、智慧手機等行動裝置出現。
