60GHz無線傳輸:從I/O到視訊,網通應用
- 毛履兆
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WiFi無線網路技術已成為處理行動資料的主流，廠商在既有的2.4/5Ghz頻段下，追加60GHz超高頻的無線傳輸，足以做為從I/O到視訊、網通的去纜線化(Unwired)連接需求…
從對接、AP、平台、頻寬到儲存 WiFi促使網通基礎全面變革
Wilocity Ltd.的總裁暨執行長Tal Tamir指出，WiFi已成為處理行動資料流量的中流砥柱，但WiFi的使用趨勢也迫使它必須自我改善，無論是傳輸容量或架構上，都被要求比實體的連接線還要多。從行動裝置、個人電腦、無線閘道器、數位家庭的電視等桌面無線化，到網通基礎設施例如基地台的無線化等，去纜線化(Unwired)已成為現代資通訊基礎建構的新趨勢。
大多數行動裝置不提供擴充底座的選項，而Wilocity統計有30%以上的運算平台需要新的對接解決方案。在無線存取基地台(Access Point)應用上，今日AP成為個人無線交換熱點(Personal wireless hotspots)；過去個人把資料儲存在電腦內建或外接硬碟，現在內容存放於雲端，且可經由多種不同平台存取。平台部份則從以PC為主(PC centric)演變到行動為主(Mobile centric)，資料頻寬的演變從過去文字到現在以傳輸視訊、圖片、音樂等多樣化的內容為主。
行動數據流量暴增 當前WiFi面臨傳輸容量的考驗
至於網通基礎建設，過去營運業者以有線連接(wired infrastructure)為主，於戶外建構長距離大型基地台，最近則演變成以無線連網基礎(wireless backhaul)，並於戶內外建置小型基地台(small cells)。這些應用與佈建的改變，促使2014年WiFi裝置累積數破21億，到2020年將超過300億；行動數據中66%比重為視訊，且其中60%流量將卸載到後端的WiFi裝置作傳輸；預計2017年無線裝置的傳輸流量佔55%並超越有線裝置，令人擔憂現有的WiFi規格能否因應這樣的挑戰。
Tal Tamir指出當前802.11g傳輸速率54Mbps，802.11n傳輸速率達600Mbps，802.11ac傳輸速率達1.7Gbps，新的802.11ad傳輸速率達到7Gbps。據IEEE HEW group的分析，到2015年整個網路壅塞情況，比今日以2.4Ghz頻段為主的環境還糟糕。他舉例一個3,600平方呎(約100坪)辦公場所，規劃48個辦公區間，以傳統全部用Gbps乙太網路連接的規劃，總頻寬達48Gbps；據分析結果若以60Ghz頻段的802.11ad技術做無線佈建，在50%的用戶使用率情況下，傳輸總容量達到138Gbps/3,600sqft。
對於產業對60GHz屬短距離傳輸的質疑，Tal Tamir解釋60GHz技術可設計更小尺寸的天線，要匹配直線路徑追蹤(ray tracing)、反射(reflect)而非繞射(diffracts)的網格傳輸技術。若在天花板中間安裝60GHz頻段的無線AP，同時在房間四周佈設直向訊號反射器，把整個房間置於有如棋盤狀的60GHz 802.11ad無線訊號網格。在一個4,000平方呎的空間內，所造成的訊號衰減範圍(Loss of Signal；LOS)還不至於過大，僅少數細長的線狀區域傳輸速率會降級到802.11ac/801.11n；而其餘尤其在最中間1,000平方呎區域，幾乎是802.11ad的全速率涵蓋區域。
加入60GHz頻段並融入WiFi
Tal Tamir正式介紹輔於去年(2012)12月正式定案的IEEE 802.11ad無線傳輸標準，由2009年WiGig聯盟所推廣的60GHz頻段WiGig無線影音傳輸技術，納入成為WiFi的規範，且可與現有的802.11b/g/n/ac相容。WiGig具備雙向、波束成型(Beam-formed)傳輸特性，其傳輸速率可達7Gbps，可傳送未壓縮FullHD影像資料且傳送距離超過10公尺。目前Wilocity是唯一的802.11ad/WiGig晶片供應商，就目前WiFi協會的規劃，2014年將進行WiGig/WFA的插拔大會測試。
Tal Tamir播放一段目前Wilocity佈設的100Gbps密集型網路(Dense network)展示。在一個房間內，佈設超過72個802.11ad/WiGig收發器，每一部電腦╱筆電置距離收發器僅幾十公分，每一部連網裝置都可以無線傳輸並播放1080p視訊，實測複製檔案速率也超過50MB/s以上；據計畫主持人表示，總傳輸總頻寬超過100Gbps，每平方公尺(或每10平方英呎)分享到的傳輸頻寬達到3Gbps。
Wilocity以三頻WiFi 建構未來一切無線化的願景
為了要達到在5？10年內，達成從顯示器、儲存裝置到週邊設備的連接一切無線化的目標，Wilocity是一家創立於2007年的無晶圓廠的IC設計公司，率先推出跨越Gbps等級的WiGig無線網路晶片，同時被IEEE納入成為802.11ad標準；目前與高通(Qualcomm)、美滿(Marvell)合作，提供802.11n(2.4GHz) /802.11ac(5GHz)與802.11ad(60GHz)三頻無線的解決方案，並且預計於2014年初提供行動化802.11ad規範。
Tal Tamir最後總結，WiFi已成為行動數據網路的中心，Wilocity的任務是將802.11ad這個60GHz頻段加入，WiFi將以2.4、5與60GHz三個頻段下，享有更好的數據吞吐量與連接容量，建立一切無線連接化的願景(Wirelss Everything)。
