頻段技術日漸茁壯 超高速無線互連落實

　　當今數(shù)字世界所面臨的嚴峻考驗不外乎為數(shù)據(jù)處理、儲存和傳輸。隨著支持全高清（FHD）視頻流媒體和4K視頻的移動設備逐漸成為主流，消費者對數(shù)據(jù)帶寬的需求仍持續(xù)成倍數(shù)增長。

　　現(xiàn)階段，第三代通用串行總線（USB3.0）和以太網(wǎng)絡（Ethernet）等有線數(shù)據(jù)接口已達到Gbit/s的傳輸速率，但在無線傳輸方面，2.4GHz和5GHz的無線局域網(wǎng)絡（Wi-Fi）技術，目前所在頻段早已非常擁擠且難以擴展。

　　有鑒于此，應用60GHz非授權頻段的802.11ad無線解決方案開發(fā)需求遂浮出水面，其可提供具備數(shù)千兆數(shù)據(jù)帶寬的寬帶網(wǎng)絡，為滿足未來消費者需求的理想選擇。在此為不熟悉頻段規(guī)范的讀者特別說明，非授權頻段是由當?shù)仡l段監(jiān)管機構(gòu)提供，使用者無需繳納監(jiān)管授權費。Wi-Fi可在2.4GHz、5.0GHz及新的60GHz非授權頻段上運作。

　　實現(xiàn)三頻Wi-Fi愿景802.11ad開拓無線應用

　　以數(shù)千兆位Wi-Fi聞名的IEEE802.11ad標準于2012年12月發(fā)布，提供高達7Gbit/s的無線數(shù)據(jù)傳輸速率。最近，業(yè)界暨Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-FiAlliance）及其合作伙伴推廣802.11ad后，相繼開始運用802.11ad所帶來的千兆位容量于各式新型無線互連解決方案。

　　802.11ad可解決頻段擁擠的問題，同時改善設備的外觀工業(yè)設計并提供較其他無線技術更佳的用戶體驗。首先是新一代2.4GHz/5.0GHz /60GHz三頻Wi-Fi無線網(wǎng)絡，可將無線互連的速率容量提升至千兆位，創(chuàng)造新的室內(nèi)無線體驗；消費者可使用支持802.11ad的智能手機連接到無線連接點（AccessPoint），并與其他支持802.11ad的設備如平板電腦、筆記本電腦、顯示器、網(wǎng)絡儲存服務器（NAS）等交換數(shù)據(jù)（圖1）。如此一來，消費者不用長時間等待，僅需數(shù)秒即可導入完整的媒體庫或下載一部完整的電影。

　　圖1三頻Wi-Fi應用情境圖

　　與此同時，802.11ad將使移動體驗更上一層樓。隨著智能手機、平板電腦等移動設備效能媲美PC，用戶僅須攜帶移動設備，透過無線網(wǎng)絡連接至更大或多個顯示器、鍵盤、鼠標和可擴展性磁盤驅(qū)動器的基座即可隨時進行工作（圖2）。移動設備和基座間的所有信息可透過802.11ad千兆無線連接傳輸。

　　圖2無線擴充基座應用概念圖

　　由此可見，使用移動設備實現(xiàn)所有運算、互聯(lián)網(wǎng)、娛樂和游戲功能的時代已經(jīng)來臨，未來802.11ad將為無線連接市場帶來許多機會，無論是用于實現(xiàn)辦公室內(nèi)的無線桌面PC體驗或是家庭4K視頻流。

　　此外，旅客在旅途中還可享受卓越的同步與移動情境體驗，如使用支持802.11ad的設備將數(shù)據(jù)快速備份至主機或在登機前從信息服務站下載一部電影，抑或是與朋友分享文件（圖3）。802.11ad的千兆位數(shù)據(jù)傳輸量可使設備僅需數(shù)秒即可完成文件傳輸，節(jié)省時間以處理更為重要的事務。

　　圖3設備對設備高速數(shù)據(jù)分享

　　60GHz應用漸具雛型802.11ad芯片擴大亮相

　　隨著802.11ad應用情境日益明朗，通訊芯片商也開始展開技術和產(chǎn)品布局。例如，SiBEAM即已提供三款支持802.11ad的組件，包括 802.11ad的媒體訪問控制層（MAC）/基帶處理器SB6501、適合移動設備（直流電池供電）應用的60GHz射頻收發(fā)器SB6510，以及固定設備（交流電源）的60GHz射頻收發(fā)器Sil6312；同時SB6501提供雙天線陣列，可增強連接主流系統(tǒng)單芯片（SoC）平臺所需的無線穩(wěn)定性并實現(xiàn)更靈活的數(shù)據(jù)接口。

　　現(xiàn)階段，市面上大多802.11ad芯片均內(nèi)建關鍵射頻電路及多種內(nèi)置天線，以提供優(yōu)異的無線性能、穩(wěn)定性及極佳的設計靈活性，并支持從移動設備、網(wǎng)絡設備至顯示器等不同的大小設備；同時可讓原始設備制造商（OEM）依不同應用選擇和增添MAC/基帶處理器和射頻芯片組。

　　以消費性電子類的移動應用來說，用戶會以水平或垂直的方式手持設備，OEM廠商可選擇為設備添加第二個802.11adSB6510射頻IC，以加強天線密度進而增強無線連接的穩(wěn)定性。至于以交流電源方式供電的無線傳輸產(chǎn)品，如電視機、無線路由器或儲存設備等，系統(tǒng)業(yè)者則可采用支持交流電供電的 802.11ad芯片。

　　最新的802.11ad射頻芯片組在單一組件中整合功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）與多個相位陣列天線。以SiBEAM的802.11ad方案為例，其專利的內(nèi)置天線整合在基帶處理器中，由自適應波束形成（Beamforming）和控制算法獨立控制，可提升無線連接性能和穩(wěn)定性。

　　有別于2.4GHz和5GHzWi-Fi頻段，60GHz頻段上波束形成和控制功能在保持鏈路性能和穩(wěn)定性方面扮演更重要的角色?；鶐Ш吞炀€陣列協(xié)同工作，在兩個持續(xù)通訊的設備間「形成」和「控制」波束，兩個互通的設備間隨時與多個天線陣列互連，僅使用一條鏈路進行傳輸和接收數(shù)據(jù)；如果工作中的鏈路突然中斷，即會啟用另一條已建立的鏈路，以保持無線連接不中斷。上述所有功能皆能透過市面上最新的802.11ad解決方案實現(xiàn)，對用戶來說十分簡易。

　　另一方面，802.11ad射頻芯片亦須支持USB3.0和PCIe1.0接口，以與主流應用處理器連接；目前相關芯片商正積極開發(fā)802.11ad參考設計及標準設計模塊，進而幫助系統(tǒng)制造商在短時間內(nèi)即可將802.11ad功能增添至其平臺上，并適用于不同的設備。

　　隨著每年智能手機的出貨量逾十億支，且越來越多設備成為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的一環(huán)，Wi-Fi在過度擁擠的2.4GHz和5GHz頻段上帶寬不夠使用的情況只會變得更糟，因此，包括OEM廠商、網(wǎng)絡營運商、解決方案提供商及本地監(jiān)管機構(gòu)等無線產(chǎn)業(yè)成員都在積極尋找如60GHz等其他頻段來擴展服務。

　　消費者更是期盼新一代無線技術能一舉解決Wi-Fi頻段擁擠的問題，并提供全新的用戶體驗。目前通訊產(chǎn)業(yè)供應鏈已看到802.11ad技術的潛力且著手推出相關解決方案，將能為移動、PC、網(wǎng)絡和消費性電子市場的客戶提供最具成本優(yōu)勢的802.11ad設計。