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60GHz无线传输技术导向移动化应用

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Wilocity亚太区行销总监张华武博士。
Wilocity亚太区行销总监张华武博士。

矽芯片厂直接跨越既有拥挤不堪的2.4/5Ghz频段,以60GHz超高频的WiGig 802.11 ad无线传输技术正蓄势待发。其起手式即达7Gbps的超高连线速率,不仅足以做为4K UHD、网络与周边I/O等无线传输,厂商也提供解决方案跟既有2.4G/5GHz频段Wi-Fi达成三频和谐共存,同时也深入了智能手机等可携移动设备的领域…

三频Wi-Fi价值在于更多带宽容量

Wilocity亚太区行销总监张华武博士指出,Wilocity是一家以色列IC设计公司,创立于2007年,总部位于古城凯撒利亚(Caesarea);其建构了天线、射频元件到低功耗SoC芯片等技术,以200英尺距离内传输数Gbps数据的毫米微波通讯技术,于2013年针对笔记本电脑推出60Ghz WiGig芯片,2015年将正式量产手机的WiGig芯片,而竞争对手则需2015年底才会推出类似产品。

分析智能手机的封包流量,到2017年将有54%比重使用Wi-Fi。他引用一张IEEE HEW(ETRI)小组2015年频谱预测图,当快速导入802.11n与802.11ac之后,2?3年内5GHz频谱拥挤情况会比现今2.4GHz频谱还来的严重,需要像802.11ad这样崭新的mmWave无线微波通讯技术预先因应。

WiGig 802.11ad的技术优势

张华武强调,WiGig(802.11ad)技术特点在于:1. 超高速:提供7Gbps的连线速度,而这只是刚开始;搭配通道合并、MIMO与更高调变能力,将来可做到100Gbps。2. 高容量:将32个具独立频谱区隔的阵列天线,整合于仅7mmx9mm的射频模块。3. 藉由更宽的频道与天线功率增益,即便以品质较差的低讯噪比信号,仍可达到高速传输。4. 采指向性直线传输(LOS),或藉障碍物反射(reflection based NLOS)技术,传输信号可涵盖整个室内空间。5. 超低延迟:仅10微秒(μs)接近缆线的水准。

张华武指出60GHz无线技术并非万灵丹,但它至少带来10倍连线速率;藉由室内60GHz频谱提供6?9GHz的自由带宽,窄波束成形加上频谱空间隔离技术,轻松达到10倍的带宽容量,同时它也跟既有的802.11bgn/ac兼容,提高整个无线联网运作性能达100倍。他播放一段由Wilocity布设的密集型无线网络(Dense network)的影片展示。

在一个房间内,布设超过72个802.11ad/WiGig收发器,每部电脑?笔记本电脑放置距离收发器仅几十厘米,不仅每个连线节点都可无线传输并播放1080p视讯,实测复制档案速率也超过50MB/s;计划主持人表示,网络总传输带宽超过100Gbps,每1平方米的传输带宽达3Gbps。

他也引用World Market 2013?2019调研机构预测,2015年起,802.11n/11ac/11ad三频无线分享器(Tri-Band AP)出货量会开始成长。而11ad移动应用上,像是无须连接头?缆线的平台与周边的连接扩充、多Gbps云端联网能力、装置之间的协同运作,以及传输高品质、低延迟视讯影音画面等,均是可能的应用。

60GHz WiGig的移动应用

张华武进一步说明WiGig 802.11ad的移动应用细节。像现在已有4K UHD录影手机,WiGig可直接传输4K UHD(3840x2160)的影音画面,启用手机网络串流与内容共享。同时WiGig可提供区域快取下载、实时上传以及智能预提取(Pre-fetch)功能,对DSL/Cable基带传输速度太慢的问题加以补强,如Amazon FireTV的实时随选视讯(Instant-start Video on demand)功能;还有个人云视讯串流、同步、内容分享,以及企业内部的按钮快速传输大型档案或软件更新。

另外此技术也可应用于信息电话亭(Kiosk),广设于火车、地铁站等公共区域,提供用户将快速数据同步、接近感应云端照片上传印刷,以及像网络电影租用等;还有应用于大众运输环境的通关安检,以及医疗上X光片、MRI核磁共振、CAT电脑断层扫描等高分辨率、高容量图片的实时上传。

装置协同运作部分,平板、手机之间靠近到一定距离时就启用WiGig连线,数Gbps的点对点连线速率,提供数据同步、背景网络串流、屏幕同步?扩接显示,或一同玩实时?低延迟的网络游戏等。WiGig 802.11ad也适合部署于像礼堂、教室、商业会议中心、酒店及公寓等高密度服务环境,能有效改善用户联网体验,同时也提供三频共存、无缝切换到802.11n/ac的连线能力。

60GHz WiGig 11ad产品发展蓝图

张华武揭櫫了Wilocity现有产品以及后续产品的发展蓝图。针对笔记本电脑?平板部分,从2013年推出代号Marlon的三频无线模块,支持60GHz 802.11ad、2.4/5GHz 802.11n及蓝牙BT 4.0无线协定,2013年10月推出M.2(NGFF)或Half Mini Card(HMC)尺寸的Falcon通讯模块,采用PCIe Gen1界面(x1,2.5Gbps)设计,同样提供60GHz 802.11ad、2.4/5GHz 802.11n及蓝牙BT 4.0。

2014年5月刚发表代号Sparrow-M2的三频无线模块已开始对客户送样。采M.2(NGFF)尺寸设计,汇流排规格进化为PCIe Gen2(x1, 5Gbps),同时支持60GHz频谱的802.11ad、5GHz 802.11ac与2.4/5GHz 802.11n等三频Wi-Fi连接能力,及BT 4.1蓝牙无线协定。

针对平板?智能手机设计的Sparrow-SIPs三频无线模块,同样是PCIe Gen2(x1,5Gbps),支持60GHz 802.11ad、5GHz 802.11ac与2.4/5GHz 802.11n等三频Wi-Fi连接能力,及BT 4.1蓝牙无线协定;藉由先进的System In Package(系统级构装)封装技术,将WIL6300芯片、32 Antennas RF射频模块与其他2.4/5GHz Wi-Fi芯片,以SIP技术封装成一个芯片外观的小型模块,在仅500mW低功耗运作下提供大于1Gbps的无线连线速率。目前Sparrow-SIPs模块预计2015年中量产。