超高速Wi-Fi無線網路技術發展與市場趨勢

超高速無線高速影音傳輸規格。

因應多樣化行動連網裝置的無線影音傳輸應用，直接以無線訊號對傳的WiDi、802.11ac，到60GHz超高頻WiGig 802.11ad、WiHD 802.15.3c等規格的推出，都是為了要達到筆電、手機、平板與大尺寸電視之間能流暢的顯示FHD甚至4K等級的影音畫面。

超高速無線網路技術演進趨勢

英特爾指出，2015年全球透過Wi-Fi無線網路傳送封包量增加2倍，而其中超過60%是傳送視訊資料。當智慧手機、平板甚至筆電的螢幕解析度，從過去HD 720p、FullHD 1080p逐漸邁向2K(2160x1440、2560x1600、2880x1800)甚至4K(3840x2160)邁進時，其所需的即時壓縮影音串流量，既有的Wi-Fi 802.11n 300~600Mbps的傳輸速率已不足以因應；於是各廠商紛紛開發出高於802.11n的超高速無線網路技術，從5GHz頻段WHDI、802.11ac的導入，到使用更高頻段的60GHz WiGig 802.11ad、WiHD等規格的推出，都是要因應這波大畫面、大數據浪潮下不得不然的規格進化。

AMIMON率先於2005年開發出以5GHz無線頻段傳送影音解決方案；2006年由AMIMON、Hitachi、LG Electronics、Motorola、Samsung、Sharp與Sony共組WHDI產業聯盟，WHDI在使用5GHz頻段、40MHz頻寬下，以自家極少失真壓縮傳輸的專利技術，用3Gbps速率傳遞FullHD(1920x1080)影音畫面，傳輸範圍最遠達30公尺，具備低延遲性且不受牆壁繞？折射影響。三洋、夏普、Motorola、三星、SONY、三菱、JVC、樂金等先後推出支援WHDI無線影音技術的電視？投影機等視聽器材，華碩、技嘉、聯想、宏正(ATEN)等都有推出支援WHDI的無線傳輸影音盒的產品。

2006年推出的WirelessHD，聯盟成員有博通、英特爾、LG、NEC、Panasonic、新力、三星、東芝、SIBEAM與PHILIPS，SIBEAM是唯一的晶片廠商。採60Ghz頻譜，定位在以IEEE 802.15.3c規格為發展基礎的純A/V影音雙向傳輸，傳輸速率10~28 Gbps，可傳輸4倍於1920x1080p FullHD解析度的未壓縮畫面並支援3D功能，但傳輸距離被限制在30cm~1公尺，目前是作為纜線取代方案。

SiBEAM於2011年由晶鐌(SiliconImage)所併購(晶鐌於2015年3月由萊迪思半導體(Lattice Semiconductor)所併購)，進一步針對智慧手機、平板電腦推出面積僅10mm x 7mm的UltraGig6400 SIP晶片，最大功耗僅500毫瓦(500mW)，對行動裝置提供低成本、低功耗、高效能的無線影音傳輸能力。目前有Alienware M14 Series電競、EPSON EH投影機、Sony HMZ-T3W頭盔式顯示器、DVDO Air3以及Gefen Wireless Adapter等無線影音傳輸盒，採用晶鐌WiHD技術。

2009年英特爾、超微、博通、思科、Qualcomm/Atheros、Marvell、聯發科、WiLocity、NEC、微軟、NOKIA、輝達、Panasonic、三星與東芝等成立WiGig聯盟，同樣推廣以60GHz頻段的WiGig無線影音傳輸技術。初期晶片供應商以色列塞沙里亞(Caesarea)新創公司Wilocity，傳輸速率7Gbps雖然較慢，但WiGig已成功與Wi-Fi聯盟的2.4GHz 802.11b/g/n、5GHz 802.11ac整合，達到三頻(2.4/5/60GHz)多模共用的境界，IEEE也正式將WiGig定案為IEEE 802.11ad。

Wilocity已於2014年發布28奈米的Sparrow-M2、Sparrow-SIPs等三頻802.11ad WiGig晶片模組，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。後者可在僅500mW低功耗運作下提供大於1Gbps的無線連線速率。預計2015年7月推出的Sparrow-I SoC單晶片，同樣提供60GHz 802.11ad、5GHz 802.11ac與2.4/5GHz 802.11n等三頻Wi-Fi連接能力，以及BT 4.1藍牙協定，可用更低功耗來提供數Gbps的無線連線能力。

而高通(Qualcomm)在2014年7月宣佈以3億美元併購Wilocity，將60GHz WiGig新技術整合到其Snapdragon 810處理器？智慧手機平台，來實現4K影像的無線傳輸，以及無線擴充底座等超高速應用。三星(Samsung)則於2014年12月宣佈進行支援802.11ad的60GHz無線路由器的研發計畫。而英特爾也宣佈推出TriBand Wireless-AC 17265通訊模組(內建2x2 MIMO 802.11n/802.11ac/802.11ad三頻Wi-Fi)，Wireless Gigabit W13100無線擴充底座等解決方案，展示其透過Intel WiDi無線影音技術傳輸FHD/4K影音畫面，以及透過無線擴充底座存取週邊資料的應用。

於2014年1月定案的802.11ac規格，以5GHz(從4.9~6.0GHz)射頻頻段，OFDM正交分頻多工、QAM256載波調變及波束成型(Beamforming)技術，傳輸速率達到1.3Gbps(3x3 MIMO三天線？三資料串流)~7Gbps(八天線？八資料串流？160GHz)，足可即時傳輸高清影音(Full HD)甚至4K(3840x2160)影音串流規格。802.11ac也跟2.4/5GHz 802.11n向下相容能力。

坊間網通設備廠商，推出結合5GHz 802.11ac與既有2.4/5GHz 802.11n的雙頻？雙模產品，讓用戶無論是使用既有的802.11n行動裝置，或先進的802.11ac高速行動網卡？手機裝置，依照掃描得到的連線距離需求，動態選擇用802.11n或是速度最快的802.11ac來連線。

而從去年(2014)資訊月開始，則是有所謂的AC3200等級的路由器裝置，它設計了兩個分別獨立運作的3x3 MIMO的802.11ac晶片收發模組，其中一個混用802.11n/ac的慢速模組，可提供3x3 802.11n 600Mbps(使用TurboQAM技術)；兩組3x3 802.11n收發模組就提供了2x 1,300Mbps=2,600Mbps的802.11ac操作頻寬，一共提供3,200Mbps的總操作頻寬。這種新型無線路由器採六組天線設計，像是NetGear Nighthawk X6 R800、友訊(D-Link) DIR-890L AC3200以及華碩(ASUS) RT-AC3200六天線無線路由器等。

WiDi(Wireless Display)是英特爾在2011年伴隨第二代Core i處理器所推出的無線影音傳輸技術。2013年6月第四代筆記型處理器Core i3/5/7(Haswell+Sharkbay)全系列支援WiDi無線影音傳輸技術。起初傳輸速率為300Mbps，可無線傳輸H.264壓縮的1080p影音畫面。2014年下半英特爾正式將802.11ac納入成為筆電無線標準時，使用Intel Wireless-AC 8x70通訊模組時，可以用5GHz頻段、2x2串流的802.11ac傳送技術，最低傳送速率達700Mbps，進一步將傳輸影音標準提升到4K UHD(3840x2160)。

各地超高速無線頻譜的選用與認證

Wi-Fi使用的無線電波頻譜，像802.11ac採用5170~5330MHz、5490~5710MHz到5735~5835MHz三個頻帶段，使用5490~5725MHz這頻段需具備動態跳頻(DFS)和功率調控(TPC)技術，以避開軍方和氣象單位的頻率。各地開放與使用情形各有不同。像美國、加拿大三個頻帶段全部開放，歐洲、日本則開放5170~5330MHz、5490~5710MHz頻段，印度與大陸則開放5170~5330MHz、5735~5835MHz，但大陸不開放連續的160GHz。台灣NCC開放5250~5330MHz、5490~5710MHz，到5735~5835MHz (CH149/153/157/161/165)三個頻帶段。其中5250~5330MHz限室內環境使用。

60GHz頻段則有57.24~59.4GHz、59.4~61.56GHz、61.56~63.72GHz及63.72~65.88GHz四個頻段，歐盟與日本使用57.24~65.88GHz全頻段，美國、加拿大使用57.24~63.72GHz前三段(預估台灣也會跟著美國使用相同頻段)；日本使用59.4~65.88GHz後三段；大陸僅使用59.4~63.72GHz中間段。在台灣販售的無線射頻產品均會送交相關電磁單位認證，像於2013年6月成為Wi-Fi CERTIFIED ac認證計劃實驗室的百佳泰(Allion)、台灣檢驗科技(SGS)提供802.11ac認證服務；耕興(Sporton)的新竹實驗室更直接提供60GHz的WiHD / WiGig 802.11ad之測試。

802.11ac/11ad行動應用上，可以提供作為行動數位裝置之間的高品質、低延遲性的影音畫面的傳輸，無須任何的連接頭與連接纜線的平台，廠商也可設計出所謂的無線週邊擴充底座(Wireless Docking)，由無線擴充底座提供USB、Thunderbolt等高速週邊連接埠連接高速週邊設備？儲存裝置，並藉由802.11ac甚至802.11ad超高速傳輸的特性，像是一條無形的高速連接線一樣，連通道支援802.11ac、802.11ad的數位行動裝置一樣。

802.11ac/11ad的高速、高傳輸頻寬的特性，也提供了跨Gbps等級的雲端連網能力，許多資料可透過千里之外的雲端硬碟儲存起來，而存取、叫用的速度，就跟近端配置的硬碟？固態硬碟相差無幾，這也將進一步帶動類似ChromeBook、ChromePC等雲端筆電？桌機的應用。

相關超高速無線網路技術，也可應用於像是資訊電話亭(Kiosk)的佈建，提供用戶將快速資料同步、接近感應雲端照片上傳印刷，網路電影租用，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。World Market調研機構預測，自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。