移动设备高速数据与影音传输演进趋势
- DIGITIMES企划
-
当全世界从FullHD迈向4K的影音显示进化阶段，以及桌机、笔记本电脑、平板、手机与液晶平面电视的多屏跨界显示应用，驱动并创造出更多元、更庞大的数码档案高速复制与传输需求；继桌机、笔记本电脑迈入新一代USB 3.0/HDMI 2/DP v1.3/Thunderbolt 2/802.11ac等超高速周边╱影音界面后，平板电脑与智能手机也将跟进并加入这些新规格…
x86架构的PC（个人电脑，含桌机与笔记本电脑），向来在追逐最新高速周边汇流排与影音传输等规格上不遗余力。不仅是USB 3.0早已成为AMD/Intel芯片组的原生规格，连PCI Express 3.0，M.2(NGFF)/SATA Express/SFF-8639、HDMI v1.4/v2.0、DP v1.3、Thunderbolt v1.0/2.0等即为先进且高速周边╱影音传输技术，均可在PC上找到。
纯粹Android+ARM架构的智能手机，目前仅三星Galaxy Note3/S5、宏达电One M8有支持到USB 3.0规格。除了x86架构平板之外，支持USB 3.0的Android+ARM平板并不多见。初期仅辉达(NVIDIA)的4+1核的Tegra 4(Wayne)应用处理器，率先支持原生USB 3.0规格，另外可搭NVIDIA i500基带芯片来提供3.5G/4G移动通讯功能。微软Surface RT平板、华硕Transformer Pad TF701T变形平板等，即采用NVIDIA Tegra 4，提供强悍的图形处理能力，以及USB 3.0串行周边扩充能力。
NVIDIA也在2013年Q3正式发表针对中低端手机市场，结合四核心Cortex A9核心与i500基带芯片于一体的超级SoC单芯片Tegra 4i，仅一颗芯片即可成为兼顾4G LTE移动通讯与多媒体处理的运算中枢。而今年(2014)年1月首度揭露的Tegra K1处理器，将提供32位元“4核Cortex A15” + “1核Cortex A9”，以及由NVIDIA自行设计的64位元双核Denver(ARMv8)架构核心。甫于5月15日北京揭露的小米平板，即采用NVIDIA的Tegra K1应用处理器设计，自然也支持到USB 3.0。
高通(Qualcomm)则从Snapdragon 800系列处理器加入原生USB 3.0支持。Snapdragon 805，采用2.5GHz、四核 Krait 450架构，搭配 Adreno 420 GPU与四通道LP-DDR3存储器控制器，支持4K UHD分辨率画面与4G LTE R9 Category 4(150Mbps)传输，满足旗舰手机在高速传输的需求。
联发科(MediaTek)于2014年2月再推出4x Cortex A7+4x Cortex A15的八核心、支持4G LTE的MT6595处理器，同样也支持USB 3.0，成为白牌智能手机、平板电脑的主要首选。
MHL取代HDMI成手机标准
HDMI是目前家用电视、视听器材，以及电脑显示器╱显示卡的必备界面。HDMI联盟针对手机制定Type D(microHDMI)连接头，易与既有的microUSB连接╱充电线接头造成混淆甚至误插情形，由Nokia、三星、晶鐌、新力与东芝等大厂建立MHL(Mobile High Definition Link)界面联盟，在手机与电视端各加一组MHL收发芯片，就可借助既有的microUSB连接线，传输手机的HDMI信号到电视。目前MHL 2.0标准提供1080p HD/8声道的影音内容，支持HDCP、3D画面以及透过电视来为手机充电，未来MHL 3.0将支持到4Kx2K的分辨率。
至于结合DisplayPort(DP)、PCI Express与GP I/O三合一的Thunderbolt汇流排为Intel于2011所发表，第一代传输速率为10Gbps，预计2014年下半将推进到第二代，传输速率达到20Gbps。Thunderbolt汇流排由苹果MacBook Pro、MacBook Air等笔记本电脑产品抢先使用，并获得独家一年使用权。
2013年起，陆续有华硕、微星、惠普、联想等推出支持Thunderbolt汇流排的高效能x86架构笔记本电脑、变形平板、桌机、AIO一体机与主机板等产品。由于功耗与成本因素，目前尚未有任何ARM架构的平板电脑、智能手机支持Thunderbolt。英特尔认为需等待未来60GHz频段的WiGig(802.11ad)、WiHD技术成熟，才有可能将Thunderbolt汇流排技术给移动化╱无线化。
4G LTE、802.11ac与USB 3 旗舰级手机规格决胜焦点
2009年底挪威、瑞典提供4G LTE服务，2010年起香港、日本、北美、韩国、澳大利亚、印度、菲律宾、新加坡，墨西哥、哥伦比亚、波多黎各、马来西亚、泰国等国加入LTE商转。韩国更抢先于2013年6月直接进到LTE-A商转服务。在台湾，国家通讯传播委员会(NCC)于2013年7？10月进行4G LTE频谱执照审查与竞标作业，中华电信、远传电信分别取得可立即开台营运的频段，预料最快可在2014年下半年提供4G LTE服务。才有可能在2~3年内加入4G LTE商转行列。
4G LTE的手机/平板装置，下载/上传速率预估为100？150、50Mbps，若使用MIMO多重天线技术，可提升到150？300Mbps、75Mbps。目前4G体验据点的实测下载值约90？120Mbps之间，但预估实际开台后，台湾4G平均连线速率，可能会落在16？20Mbps之间，看Full HD甚至4K网络影音串流仍会有延迟、掉格的情况。因此即便是4G LTE Ready的手机╱平板╱笔记本电脑，实务上仍需搭配Wi-Fi 802.11ac的超高速无线联网，在有提供Wi-Fi联网的室内，切换成用Wi-Fi 802.11ac或802.11n，以提昇无线影音串流传输速率与稳定性。
从2012年之后的智能手机与平板电脑，至少都已经支持到2.4GHz 802.11b/g/n的无线区域网络标准，也有能支持到2.4GHz/5GHz双频段 802.11a/b/g/n的智能手机与平板电脑等装置；连线速率多半可达到1？2 Streams(2x2 MIMO)，也就是150？300Mbps；至于采5GHz频段，在3x3MIMO/3 Streams模式下能突破1.3Gbps连线速率的新一代5G Wi-Fi(802.11ac)无线区域网络标准，支持的智能手机与平板电脑较多。因为可搭配博通(Broadcom)的BCM4352/43526 2Stream 2.4/5G双频802.11a/b/g/n/ac射频芯片，或更高效能的BCM4360 3Streams等无线射频芯片，来达到867Mbps？1.3Gbps的无线连线速率。
其实就连苹果顶级的iPad Air、iPhone 5s，也尚未支持到802.11ac。采x86架构Ultrabook概念的变形平板，比较不担心功耗的问题，大多支持到2？3 Streams的802.11ac连线(867Mbps？1.3Gbps)。像华硕的三合一变形平板Transformer Book Trio TX201；而走Android+ARM架构的智能手机，目前有三星Galaxy Note 3、Galaxy S5，宏达电(HTC) New One、One M8，大陆的红米机、小米平板等，确定支持到2 Streams(2x2 MIMO) 867Mbps的最大连线速率。
60GHz超频段无线影音技术将进驻手机╱平板
除了802.11ac之外，多年前还有个由AMIMON、日立、乐金、Motorola、三星、夏普与新力共同创立的WHDI产业联盟，同样使用5GHz频段、40MHz操作带宽下，可用3Gbps速率传递极少失真压缩的Full HD (1920x1080)影音画面，具低延迟且不受墙壁影响，信号传输范围约30米，华硕、技嘉等都曾推出WHDI的无线传输影音盒的产品。
2006年WirelessHD(后来更名为WiHD)。联盟成员有Broadcom、Intel、LG、NEC、Panasonic、SONY、Samsung、Toshiba、SiBEAM与Philips，SiBEAM是唯一的芯片厂商。采60GHz频谱、IEEE 802.15.3c规格为基础，传输速率10？28 Gbps，可传输四倍1920x1080p或4K分辨率的未压缩画面并支持3D功能，由于传输距离被限制在0.3？1米，目前仅能以短距离缆线取代方案视之。
另一个同样采60GHz超高频段的WiGig于2009年被提出，WiGig联盟成员有英特尔、超微、博通、Atheros、思科、Marvell、联发科、WiLocity、NEC、微软、NOKIA、辉达、Panasonic、三星与东芝等会员加入。其传输速率达7Gbps，仅次于WiHD，但WiGig已经与Wi-Fi联盟合作，以IEEE 802.11ad规格为基础，寻求2.4GHz的WiFi 802.11a/b/g/n、5GHz频段的802.11ac整合，达到三频(2.4/5/60GHz)多模共享的境界。
而WiLocity于2014年2月发布针对智能手机、平板装置所使用的802.11ad、multi-gigabit WiGig芯片—WIL6300，最大传输速率高达4.6Gbps，是目前WiFi 802.11n/802.11ac近十倍以上的连线速率，同时Wilocity采用先进28纳米制程开发这款最新芯片，可大幅降低功耗与芯片大小。当移动设备执行视讯串流等应用时，功耗约200~300mW，待机时更是不到1mW。预计2014年6月台北国际电脑展上展示最新一代的WiGig芯片并于第三季起开始送样，预计最快2014年第四季到2015年，市面上就会有第一个采60GHz频段无线影音╱网络传输技术的平板、智能手机等移动设备出现。
