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60GHz無線傳輸技術導向行動化應用

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Wilocity亞太區行銷總監張華武博士。
Wilocity亞太區行銷總監張華武博士。

矽晶片廠直接跨越既有擁擠不堪的2.4/5Ghz頻段,以60GHz超高頻的WiGig 802.11 ad無線傳輸技術正蓄勢待發。其起手式即達7Gbps的超高連線速率,不僅足以做為4K UHD、網路與週邊I/O等無線傳輸,廠商也提供解決方案跟既有2.4G/5GHz頻段Wi-Fi達成三頻和諧共存,同時也深入了智慧手機等可攜行動裝置的領域…

三頻Wi-Fi價值在於更多頻寬容量

Wilocity亞太區行銷總監張華武博士指出,Wilocity是一家以色列IC設計公司,創立於2007年,總部位於古城凱撒利亞(Caesarea);其建構了天線、射頻元件到低功耗SoC晶片等技術,以200英呎距離內傳輸數Gbps資料的毫米微波通訊技術,於2013年針對筆記型電腦推出60Ghz WiGig晶片,2015年將正式量產手機的WiGig晶片,而競爭對手則需2015年底才會推出類似產品。

分析智慧手機的封包流量,到2017年將有54%比重使用Wi-Fi。他引用一張IEEE HEW(ETRI)小組2015年頻譜預測圖,當快速導入802.11n與802.11ac之後,2?3年內5GHz頻譜擁擠情況會比現今2.4GHz頻譜還來的嚴重,需要像802.11ad這樣嶄新的mmWave無線微波通訊技術預先因應。

WiGig 802.11ad的技術優勢

張華武強調,WiGig(802.11ad)技術特點在於:1. 超高速:提供7Gbps的連線速度,而這只是剛開始;搭配通道合併、MIMO與更高調變能力,將來可做到100Gbps。2. 高容量:將32個具獨立頻譜區隔的陣列天線,整合於僅7mmx9mm的射頻模組。3. 藉由更寬的頻道與天線功率增益,即便以品質較差的低訊噪比訊號,仍可達到高速傳輸。4. 採指向性直線傳輸(LOS),或藉障礙物反射(reflection based NLOS)技術,傳輸訊號可涵蓋整個室內空間。5. 超低延遲:僅10微秒(μs)接近纜線的水準。

張華武指出60GHz無線技術並非萬靈丹,但它至少帶來10倍連線速率;藉由室內60GHz頻譜提供6?9GHz的自由頻寬,窄波束成形加上頻譜空間隔離技術,輕鬆達到10倍的頻寬容量,同時它也跟既有的802.11bgn/ac相容,提高整個無線連網運作性能達100倍。他播放一段由Wilocity佈設的密集型無線網路(Dense network)的影片展示。

在一個房間內,佈設超過72個802.11ad/WiGig收發器,每部電腦?筆電放置距離收發器僅幾十公分,不僅每個連線節點都可無線傳輸並播放1080p視訊,實測複製檔案速率也超過50MB/s;計畫主持人表示,網路總傳輸頻寬超過100Gbps,每1平方公尺的傳輸頻寬達3Gbps。

他也引用World Market 2013?2019調研機構預測,2015年起,802.11n/11ac/11ad三頻無線分享器(Tri-Band AP)出貨量會開始成長。而11ad行動應用上,像是無須連接頭?纜線的平台與週邊的連接擴充、多Gbps雲端連網能力、裝置之間的協同運作,以及傳輸高品質、低延遲視訊影音畫面等,均是可能的應用。

60GHz WiGig的行動應用

張華武進一步說明WiGig 802.11ad的行動應用細節。像現在已有4K UHD錄影手機,WiGig可直接傳輸4K UHD(3840x2160)的影音畫面,啟用手機網路串流與內容共享。同時WiGig可提供區域快取下載、即時上傳以及智慧預提取(Pre-fetch)功能,對DSL/Cable數據機傳輸速度太慢的問題加以補強,如Amazon FireTV的即時隨選視訊(Instant-start Video on demand)功能;還有個人雲視訊串流、同步、內容分享,以及企業內部的按鈕快速傳輸大型檔案或軟體更新。

另外此技術也可應用於資訊電話亭(Kiosk),廣設於火車、地鐵站等公共區域,提供用戶將快速資料同步、接近感應雲端照片上傳印刷,以及像網路電影租用等;還有應用於大眾運輸環境的通關安檢,以及醫療上X光片、MRI核磁共振、CAT電腦斷層掃描等高解析度、高容量圖片的即時上傳。

裝置協同運作部分,平板、手機之間靠近到一定距離時就啟用WiGig連線,數Gbps的點對點連線速率,提供資料同步、背景網路串流、螢幕同步?擴接顯示,或一同玩即時?低延遲的網路遊戲等。WiGig 802.11ad也適合部署於像禮堂、教室、商業會議中心、酒店及公寓等高密度服務環境,能有效改善用戶連網體驗,同時也提供三頻共存、無縫切換到802.11n/ac的連線能力。

60GHz WiGig 11ad產品發展藍圖

張華武揭櫫了Wilocity現有產品以及後續產品的發展藍圖。針對筆記型電腦?平板部分,從2013年推出代號Marlon的三頻無線模組,支援60GHz 802.11ad、2.4/5GHz 802.11n及藍牙BT 4.0無線協定,2013年10月推出M.2(NGFF)或Half Mini Card(HMC)尺寸的Falcon通訊模組,採用PCIe Gen1介面(x1,2.5Gbps)設計,同樣提供60GHz 802.11ad、2.4/5GHz 802.11n及藍牙BT 4.0。

2014年5月剛發表代號Sparrow-M2的三頻無線模組已開始對客戶送樣。採M.2(NGFF)尺寸設計,匯流排規格進化為PCIe Gen2(x1, 5Gbps),同時支援60GHz頻譜的802.11ad、5GHz 802.11ac與2.4/5GHz 802.11n等三頻Wi-Fi連接能力,及BT 4.1藍牙無線協定。

針對平板?智慧手機設計的Sparrow-SIPs三頻無線模組,同樣是PCIe Gen2(x1,5Gbps),支援60GHz 802.11ad、5GHz 802.11ac與2.4/5GHz 802.11n等三頻Wi-Fi連接能力,及BT 4.1藍牙無線協定;藉由先進的System In Package(系統級構裝)封裝技術,將WIL6300晶片、32 Antennas RF射頻模組與其他2.4/5GHz Wi-Fi晶片,以SIP技術封裝成一個晶片外觀的小型模組,在僅500mW低功耗運作下提供大於1Gbps的無線連線速率。目前Sparrow-SIPs模組預計2015年中量產。