浅谈有线﹧无线传输技术发展趋势

USB 3.1加入Type-C无方向性连接头、独立A/V带宽后，连Thunderbolt 3.0连接头也加入，PC？手机周边界面即将大一统。Source：USB-IF/Intel IDF/Razer/HP

PC从80、90到21世纪初期并列汇流排技术为主流，从AT-Bus、EISA、PCI到针对服务器衍生出的64bit PCI、PCI-X等扩展规格，以及针对绘图卡传输带宽需求所推出的绘图加速埠(Accelerated Graphics Port；AGP) 1X？8X规格，已经达到并列汇流排技术上的极限。

汇流排高速序列化 PCIe 4.0将蓄势待发

2003年代PC的汇流排导入PCI Express高速序列化技术，以多个位元串流信号透过不同相位、旋转矢量角度的调变方式，在既有频率下以(2/4/8/16/...)的方式做传输带宽的倍增，这也正是串行化汇流技术突破Gbps传输门槛，对外以USB 3.X、Thunderbolt或更高速的光纤界面等样貌，让电脑创造续High的动力。

2010年11月定案的PCIe 3.0，在Intel于第三代Core i3/5/7处理器(Sandy-Bridge)，开始提供PCIe 3.0汇流排(x16或x8/x8设计)的驱动能力；XEON系列处理器还提供到最多40 lanes (x16/x16/x8)，加速PCIe 3.0成为PC汇流排基本主流规格。

其基本款的单线道(x1 lane)8GT/s的传输速率，优异的128b/130b编码，提供达985MB/s(PCIe 3.0 x1)传输速率；若并列扩展到16线道(x16 lanes)模式下，数据带宽将近16GB/s，早以是当今服务器网络背板、磁碟阵列与旗舰级绘图卡不可或缺的传输技术主流。

Intel于2017年第1季发表针对第七代Kaby Lake架构的CM238(200系列芯片组)与QM175、HM175等系列芯片组。其中最高端的CM238芯片组提供20线道PCIe 3.0、8组SATA 6Gbps界面埠与10组USB 3.0埠；QM175/HM175则提供16线道PCIe 3.0、4组SATA 6Gbps界面埠与8组USB 3.0埠，以供应外接周边如SSD、GbE网络芯片甚至绘图芯片(GPU)做x16、x8、x4的带宽切换。

率先支持PCIe 3.0的是高端显示卡。自2011年AMD推出 Radeon HD 7870到今年(2017)推出的Radeon RX580家族，2012年NVIDIA推出的GeForce GTX680/670到最近的GeForce GTX 1080Ti显示卡，均支持到PCIe 3.0 x16(16GB/s)的传输带宽。另外也有厂商如Marvell、HGST、Intel等推出支持PCIe 3.0(x8)设计的SSD控制芯片或SSD卡。

PCI SIG于2011年11月宣布PCIe 4.0规格，传输带宽倍增到16GT/s，以PCIe 4.0 x16计传输带宽高达32GB/s；但受限于7？14英寸布线长度、需搭配高速ReDriver等限制，初期仅会在高端服务器导入，其1.0正式版预估2017年第1？2季将正式公布。而PCI SIG组织也于去年(2016)中正式揭露，PCIe 5.0将走出实验室，从早期评估阶段开始进行前期研发作业，目前预定的传输速率在25？32GT/s之间。

USB-C一统USB与Thunderbolt连接头

USB-IF协会于2008年11月推出USB 3.0，传输速率达5Gbps(500MB/s，8b/10b编码)，随着AMD与Intel芯片组支持原生USB 3.0规格，使其很快的成为2011年后PC周边界面的主流规格。

2011年Intel推出结合DisplayPort(DP) + PCI Express + GP I/O三合一传输特色的Thunderbolt汇流排。其联接器外观采用miniDP Port的连接头，可接铜线或光纤连接方式，串接最多6个Thunderbolt周边，并提供10Gbps的双向传输速率。

而2013年第1季的Thunderbolt 2.0规格，传输速度提升到双向20Gbps，支持4K输出并向下兼容Thunderbolt 1.0。初期配置Thunderbolt系统以Apple的桌电？笔记本电脑为最大宗，PC部份则仅有少数强调高端规格的笔记本电脑、AIO一体成型电脑支持。

2013年USB-IF协会发表SuperSpeedPlus USB(USB 3.1)，使用USB 3.0相同的线材，连接头部份特别增加了可正、反面热插拔一万次的Type-C连接头(又简称为USB-C)等特性，传输速率倍增为10Gbps(Gen2)，并维持跟既有SuperSpeed USB(USB 3.1 Gen1)兼容，特别是追加A/V独立带宽与DisplayPort(DP)等特点为诉求。USB 3.1要发挥USB 3.1 Gen2的速度，连接线长度限缩在1米以内。

USB 3.1以低成本与既有USB 2.0/3.0周边兼容性的优势，藉由一条Type-C连接线，搞定所有数据传输、音讯、视讯、电源以及连接输出入装置的应用。苹果于2015年1月推出仅提供USB-C连接埠的轻薄笔记本电脑－New MacBook，Googles随后抢进推出左右侧各一组USB Type-C埠的ChromeBook Pixel。NOKIA N1则率先推出第一款提供USB Type-C连接埠(USB 2.0)的7.9寸平板电脑。

大陆乐视集团(LETV Group)则全球第一只采USB-C连接头的智能手机乐(Le)系列，2016年4月发表乐2？乐2 PRO？乐MAX 2，把耳机输出孔取消，改以USB Type-C的数码音讯输出。宏达电的HTC 10、LG的G5旗舰手机，以及小米(MI)手机5等的加入，使USB-C成为2016年第2季之后，各大厂商旗舰手机的界面主流。

2015年6月Intel推出Thunderbolt 3.0，除了提供双向40Gbps的传输带宽(5GB/s)、100W供电量、具备连接双4K UHD或单一5K显示器的能力。最大改变在于Thunderbolt 3.0等于ThunderBolt 2.0x2+USB 3.1，也就是直接采取跟USB 3.1 Type-C连接埠？连接头脚位兼容的设计，以外观多了个闪电符号做区别。

当Thunderbolt 3.0连接埠接上采USB-C界面设计的USB 3.1 Gen1、Gen2装置时，传输速率为5、10Gbps；若接上Thunderbolt 3.0装置时，传输速率可提升至40Gbps。至此界面埠大一统的时代宣告来临。

Razer于2016推出12.5寸轻薄笔记本电脑Razer Blade Stealth，提供4K UHD或2560x1440 QHD的IZGO面板。搭配采Thunderbolt 3.0(USB-C)连接埠，以PCIe 3.0x4的双向4GB/s带宽，连接到Razer Core内装顶级绘图卡的外接显示盒，提升笔记本电脑的绘图╱游戏效能到电竞等级。HP亦于同年推出一组USB 3.1、两个Thunderbolt 3.0规格的USB-C界面规格的Spectre系列笔记本电脑。随后ACER、ASUS、Alienware、DELL、HP、MSI、TOSHIBA等也都推出提供Thunderbolt 3.0超高速界面埠的笔记本电脑。

移动设备的高速无线技术趋势

1999年IEEE所制定的5GHz、2.4GHz频段的802.11a(54Mbps)、802.11b(11Mbps)，到2004年的802.11g(54Mbps)等Wi-Fi无线区域网络技术的推出，让Wi-Fi成为PC/NB甚至是PDA、PMP、数码镜头到智能手机、平板电脑的无线主流规格，也带动了家庭？企业无线路由器(Wi-Fi Router)产品的发展。

2009年802.11n推出，采用2.4/5GHz ISM频段与最新4x4 MIMO (多重天线收发)技术，串流速率达150？600Mbps；2014年定案的802.11ac，以5GHz频段、带宽倍增(wave 1 80MHz，Wave2 160MHz)与QAM256调变、波束成型技术，传输速率达到1.3Gbps (3x3数据串流， Wave 1)？7Gbps (8x8数据串流， Wave 2)；且无法以802.11ac最高速连接时，会切回5GHz甚至2.4GHz频段的802.11n模式。

2006年WirelessHD联盟，推出以60Ghz频谱、IEEE 802.15.3c规格为基础、纯A/V影音传输的WiHD技术，传输速率10？28 Gbps。唯一芯片厂SiBEAM曾针对手机、平板推出UltraGig6400 SIP芯片，也有部份电竞笔记本电脑、投影机、头盔显示器采用；由于未能像WiGig取得跟Wi-Fi规格整合，使WiHD/UltraGig进展受限，SiBeam于2011年由晶鐌(SiliconImage)所购并，晶鐌于2015年3月被莱迪思半导体(Lattice)所购并。

2009年英特尔、博通、高通、WiLocity等厂商成立WiGig联盟，以60GHz频段的WiGig无线传输技术，单数据串流速度可达7Gbps。由以色列Wilocity供应芯片(随后被高通购并)，WiGig积极与Wi-Fi联盟的2.4GHz 802.11n、5GHz 802.11ac整合成三频(2.4/5/60GHz)多模应用方案，IEEE也正式将WiGig定案为IEEE 802.11ad。TP-LINK于2016年展出提供2.4GHz、5GHz与60GHz三频的Talon AD7200无线路由器，英特尔于2016年6月推出Tri-Band Wireless-AC18260网卡，提供了2x2 2.4GHz、5GHz以及四频段60GHz 802.11ad连接能力。

博通(Broadcom)于2015提出AC3200规格的三频(Tri-Band)的Wi-Fi路由器架构概念，该年第3季进一步发表BCM4366网通芯片，提供2.4/5GHz双频x4(4Spartial，40/80MHz)与5GHz x4 (4spartial，80/160MHz)规格，当Tri-Band路由器搭配博通的无线网卡？装置时，可启动1024QAM调变技术，最大网络带宽提升到5,400Mbps；遇到不支持1024QAM的一般Wi-Fi装置时，总服务带宽会下降到4,066Mbps。

另外正在制定阶段的LTE-A与5G移动通讯，预料将会使用一种LTE-U/LTE-LAA技术，也就是蜂巢式移动基站或微型基站，使用非授权的无线电频段甚至是在既有Wi-Fi频段上，以类似Wi-Fi的技术来增加移动通讯的可用的网络流量。这种技术优点在于像公共Wi-Fi热点一样，用户可在营运商的蜂巢式网络和LTE-U网络之间无缝切换，且覆盖成本比一般Wi-Fi热点还低。据市调机构预测到2020年，支持LTE-U/LTE-LAA技术的装置将增加到约110万台。