WiGig 和 WirelessHD 和 802.11ac

WiGig

WiGig（Wireless Gigabit，无线千兆比特）是一种更快的短距离无线技术，可用于在家中快速传输大型文件。　　WiGig（无线千兆比特）技术会比Wi-Fi（无线相容性认证）技术快10倍，且无需难看的网线就可以将高清视频由电脑和机顶盒传输到电视机上。　　WiGig的传输距离比Wi-Fi短——WiGig可以在一个房间内正常运转，也许能延伸至相邻房间。　　WiGig不是WirelessHD（无线高清）等技术的直接竞争对手，它拥有更广泛的用途，其目标不仅是连接电视机，还包括手机、摄像机和个人电脑。　　WiGig和WirelessHD都使用60千兆赫（60GHz）的频段，这一基本尚未使用的频段可以在近距离内实现极高的传输速率。　　WiGig可以达到每秒6千兆比特（6Gbps）的传输速率，差不多能在15秒内传输一部DVD的内容。　　该技术的规范预计将在2009年晚些时候制定，相关产品有望2010年问世。　　WiGig 1.0无线标准核心内容：　　●支持高达7Gbps的数据传输速率，比802.11n的最高传输速率快十倍以上。　　●作为802.11介质访问控制层（MAC）的补充和延伸，并兼容IEEE 802.11标准。　　●物理层同时满足了WiGig设备对低功耗和高稳定的要求，可确保设备互操作性和以千兆以上速率通信的要求。　　●协议适应层目前正在开发当中，以支持特定的系统接口，如PC外围设备的系统总线、HDTV的显示接口以及显示器和投影仪等。　　●支持波束成形技术，支持10米以上的可靠通讯。　　●为WiGig设备提供广泛、高级的安全和功耗管理机制。　　从技术上来说，WiGig 1.0标准融合了WirelessHD和传统Wi-Fi技术的各项优点。因此，相对于WirelessHD而言，WiGig 1.0标准有着自己的优势：　　优势之一：可与Wi-Fi融合　　除了拥有接近7Gbps的传输速率之外，WiGig 1.0标准的一大优势在于它可以跟目前的Wi-Fi很好地融合。WiGig技术很大部分是由传统Wi-Fi延伸而来，因此它拥有向下兼容802．11n的能力：当用户距离AP(热点)较远，其无线连接将选择传输速度较慢但传输距离更远的频段（比如802.11n）；而当用户距离AP较近时，系统将自动切换到60GHz频段，以获得更高的连接速率。另外，在信号加密方面，WiGig设备将兼容802.11的WPA2加密算法，确保了它与现有无线网络的互联互通。　　正是由于WiGig 1.0标准良好的互联互通能力，现在有一些芯片制造商和WiGig内部已经开始讨论把WiGig融入Wi-Fi标准，以弥补目前802.11规范在超高速无线标准中的缺失，其中就包括了英特尔、Broadcom和Atheros，因为它们既参与了IEEE任务组60GHz标准802.11ad的制订工作，同时也是WiGig董事会成员。“我们现在还不能称WiGig为Wi-Fi，因为它还不是，但是它与Wi-Fi的确有很多相似之处。”Broadcom高级技术总监Jason Trachewsky说：“但是如果我们能在现有的产品中加入速度更快、延迟更小的Wi-Fi接口，例如WiGig，则一定会对我们的客户产生很大吸引力。”对此，Wi-Fi联盟认证组织也不得不表示：WiGig可以作为Wi-Fi标准的一个补充，随着各种条件的成熟，Wi-Fi和WiGig将来完全有可能融合到一起。　　优势之二：瞄准多平台应用　　最初，WiGig技术瞄准的是家庭内部的无线高清传输市场，但是当正式的标准出台之后人们惊奇地发现，也许可以将WiGig技术应用到其它领域。　　除了能满足高分辨率视频信号的传输需求外，WiGig所具有的高带宽和低延迟特点也是其它几种应用的理想选择，如把笔记本电脑上的内容传输到台式机上播放和存储，以及无需电缆就能把视频从高清摄像机传输到电视上。支持WiGig标准的网卡功耗和成本和现有802.11n产品相当，因此完全可以将它移植到移动领域，比如让手机无线连接电视、电脑，传输视频、音乐或照片等，而不是仅仅局限于高清视频的传输。这预示着智能手机也是它的发展方向之一，联发科以及一众手机芯片厂商的加盟就是为了这一目的而来的。　　除此之外，WiGig技术不仅仅只是面向视频和文件的传输，该标准的协议适应层目前正在发展当中，希望支持特定的系统接口，以替代HDMI或Display Port，这意味着未来显卡和显示器之间也可以通过无线来进行连接，NVIDIA、AMD和Intel的齐聚WiGig就显示了这一美好前景。很多分析人士认为，因为WiGig是面向IP网络的，其背后有英特尔、Broadcom、Atheros以及其他几个最主要的消费电子产品生产商的支持，因此WiGig很有可能从现存的几个无线标准中脱颖而出。　　Wireless Gigabit Alliance（无线吉比特联盟）：Intel、微软、NVIDIA、诺基亚、戴尔、三星、LG、松下、东芝、NEC、联发科、Atheros、Broadcom和 Marvell。

　　而贡献者级别（Contributors）的会员则有AMD、安捷伦、NXP、Realtek、意法半导体、德州仪器、Ralink和中国国家通信计量站（TMC），可以说汇聚了无线领域的几乎所有行业巨头。

WirelessHD

今天，曾被誉为最有前途的无线技术之一的60GHz“毫米波”技术，已经走出实验室，进入了真实电子世界中竞争最为激烈的领域之一——数字家庭。近日，消费电子六大供应商巨头成立了WirelessHD小组，旨在对60GHz技术进行规范，此项技术能在客厅中以高达5Gbps的速度传送未经压缩的高清视频数据。　

　　这个由LG、松下、NEC、三星电子、索尼以及东芝公司组成的小组，将在2007年春天发布一个10米范围连接规范。在可预见的未来，该新兴技术必将同已有的1394 FireWire、HDMI、802.11n以及UWB等技术进行竞争。

　　“现在完全无法预测某种技术是否能够成功，不过我认为这种预测将来也很难发生。”Farpoint集团分析师Craig Mathias表示，“其实从今年初的消费电子展(CES)上，我们就可以看出一些端倪。”

　　商界和学术界的研究者们，长期以来一直想实现60GHz所承诺的特性。这个频段中无需许可即可使用的带宽高达7GHz，但是真正要实现起来，却困难重重。幸运的是，WirelessHD小组得到了初创公司SiBeam的支持，该公司由加州大学伯克利分校研究员Bob Brodersen创建，他是CMOS射频领域的先锋人物。在未来的发展中，WirelessHD将需要各领域的人才，因为60GHz技术面临的挑战从设计、仿真、测试超高速电路，到建立高度准确且适应性强的天线无所不在。

　　从商业角度来看，传送未经压缩的数字高清视频的计划面临着从美国安全局到好莱坞的详细审查。而且，WirelessHD至今还未敲定商业模式或版税形式。

　　60GHz无线技术优点

　　尽管并不算是家用联网中体积最小、价格最便宜而且功耗最低的技术，但是带宽却是60GHz技术的一张王牌。传送分辨率高达1,920 x 1,080p未经压缩的高清视频，且延迟在5到15毫秒之间——这正是WirelessHD小组抓住的价值点。

　　WirelessHD主席John Marshall表示，如果采用60GHz无线技术而非UWB，电视机、DVD播放器和其它高清传送设备实际上可以提供更高的分辨率，而且延迟更小且成本更低。因为UWB典型的480Mbps带宽需要对数据包或者广播视频信号进行再压缩，这迫使OEM厂商在他们的系统中安置昂贵的解码器以及更多的RAM，而且在处理过程中存在视频内容丢失和延迟增加的现象。

　　“虽然我不是火眼金睛，但是我却能分辨出经过2次有损压缩后的图像与HDMI未经压缩的图像之间的差别。” Marshall调侃道。

　　尽管Marshall不愿透露工作小组的具体工作进展，但目前我们得知，WirelessHD小组正在为60GHz产品开发一个涵盖从物理层到应用层各部分的完整规范。该规范针对“主流的点到点”连接，但是它确实还包括一个速度小于100Mbps的反向信道，他表示。

　　由于最大传输范围只有10米且无法穿透墙壁，所以60MHz无线技术并没有急切地想成为令人垂涎的整个家庭联网的后选技术。但是该技术可以桥接到现有的任何家庭网络，尽管规范中并没有对桥接进行特别规定。

　　SiBeam公司的Brodersen预测，60GHz无线技术的商用化实现可能需要一年左右的时间。为了适应定向天线列阵，最终面市的产品可能会被封装在1平方英寸的模块内，功耗为5W或更低，通过有线网络链接时会有少量的额外损耗，他说。

　　图2：剖析家庭视频联网五大技术

　　面临商业挑战

　　WirelessHD小组面临各种不同的商业挑战，因为它们要处理安全、版税、规章以及标准等各种问题。

　　Marshall介绍，60GHz规范会参考大量目前已有的内容保护技术，包括数字传输内容保护(DTCP)和HDMI的高带宽数字内容保护(HDCP)。但是好莱坞或许还希望得到额外的保护。

　　“今后我们会讨论将DTCP映射到新的接口，而后者同时也会对DTCP提出一些新的安全需求。”美国运动图像协会(MPAA)首席技术官 Brad Hunt透露，“就在宽带无线上使用HDCP技术这个问题，我们已经同英特尔展开了商讨。不过我还没有太关注WirelessHD。”

　　WirelessHD小组现在还在对“是否征收版税”争论不休。“这是一件大事，需要慎重考虑。”Marshall指出，“我们会对两种模式进行商榷。”

　　在规章方面，60GHz无线技术并没有像UWB那样由于众多问题而陷入困境，IEEE 802.15 PAN标准组主席兼Zigbee联盟主席Bob Heile指出。

　　在美国，WirelessHD小组可以使用57-64GHz的无需许可频段，该频段所允许的传输功率高达10W。在欧洲和日本，WirelessHD将会使用59－66GHz频段。

　　相反，UWB在日本没有可用频段，在欧洲则要受到限制。Heile指出：“我刚从日本回来，在那里UWB只能得到实验许可，并且他们似乎没什么热情来建立普通许可频段。”

　　在欧洲，UWB被限制在6-10GHz频段内，比美国小3GHz。开发人员必须确保UWB在欧洲的传输功率比在美国小20dB，这样一来，带宽就被限制在4Gbps，而且还需要监听和避免竞争信号。Heile表示：“基本上每台设备中都必须装载一个小型的频谱分析仪。”

　　虽然高速无线领域目前有一系列标准在进行之中，但是没有一个具体涉及到家用高清市场。IEEE 802.15.3c小组正在采纳一些针对60GHz无线技术标准的建议，但是该工作却主要集中在骨干网通信，Heile指出。

　　WirelessHD的应用目标非常明确，因而很可能比IEEE的进程更快，Heile说。他非常赞赏WirelessHD小组能够以自己的方式前进发展。

　　据说，目前无论是WirelessHD还是其竞争对手WirelessHDMI(由 ADI公司和初创公司Tzero Technologies力挺的一种UWB方案)，都没有获得核心HDMI技术的授权，而HDMI现在正在以每年向数百万系统中挺进的速度发展。HDMI Licensing公司总裁Leslie Chard表示：“我们期望能同双方合作，以确保二者都能与HDMI兼容。”

　　反对方

　　再者，WirelessHD必须为广大生产互操作产品的芯片供应商指明方向。WiMedia联盟主席Stephen Wood表示，自该小组发布技术标准算起，这个过程可能需要两年时间。WiMedia联盟最初主要推动无线USB等UWB技术，但是现在它已经开始研究 60GHz无线技术。

　　“UWB才是今天的技术，”Wood指出，“我们还没有对60GH进行讨论，因为其尚未成熟。我们可以让消费者迅速奔向60GHz，但这样很可能会对他们造成伤害。”

　　WirelessHD小组中一些大型的消费电子公司即将推出采用无线USB的便携式摄像机和MP3播放器，Wood透露。“他们并没有完全锁定60GHz技术，”他认为，“多数跨国公司都会到处下赌注，但最终他们只会选择最适合的技术。”

　　除了Tzero/ADI近日宣布了OEM合作商外，蓝牙技术的支持者们还打算借助UWB以100Mbps的速率传送音乐和视频数据。最初的 Bluetooth-over-UWB规范将于2007年6月份前出台，2007年底前将最终定稿并推出工作原型。这几乎与WirelessHD小组的工作在同一时间。

　　在竞争的有线技术中，随着HDMI 1.3标准的发布，HDMI的速率已经从5Gbps跳到了10Gbps。现在，OEM厂商付运的产品支持的分辨率高达1,440p、90Hz帧率或48位色深，Chard指出。索尼的Playstation 3将成为首批使用HDMI1.3的系统之一。

　　“HDMI的高彩有令人叫绝的特色，特别是当具备动态照明设施时。我们已经为超过10Gbps的目标奠定了基础。” Chard补充道。

　　1394的支持者们同高清音视频网络联盟(HANA)建立了另一个替代技术。HANA的目标是把FireWire扩展到整个家庭网络中，通过多种连接器覆盖几百米的距离，并传送普通的压缩视频数据，HANA主席兼三星DMS实验室主任Jack Chaney表示。HANA的方法利用了多种桥接技术，如UWB和以太网。

　　图1：Berkeley研究人员在CMOS上建立波导，使得60GHz混频器和放大器的设计更易预测

　　60GHz无线技术障碍

　　WirelessHD面临的最大挑战可能只是将该技术所承诺的性能加以实现。“在大家所谈论的消费电子设备的集成以及成本层面上，之前还没人像这样为相控阵列(PA)做过什么。”Ansoft的业务开发总监Larry Williams指出，“很多公司无法在硅片中实现这个目标。”Ansoft是一家销售高速设计软件的公司。

　　“60GHz频段技术仍然让我感到困惑，”Heile说到，“它呈现出一些引人入胜的设计挑战。不过15年前对于2.4GHz我说过相同的话，如今它已经没有任何问题。”

　　现在看来60GHz技术还有不少硬骨头要啃，而其中一个，就是实现能自适应的定向天线阵列，来适应客厅里的特殊环境。在客厅中，人们可能随时在电波前走动或者将整个系统到处移动。

　　“它必须能自动算出发射机和接收机之间的电波最佳传送途径，并且在传输途径受阻时进行自适应变化。”SiBeam公司的Brodersen说，“由于天线阵列被置于电视和DVD机中，所以设置方式不能太过复杂。”

　　SiBeam采用的vanilla COMS工艺，需要新颖的线路设计和算法，以及先进(但往往非常昂贵)的线路仿真、建模和测试工具。

　　“目前几乎没有符合要求的测试设备，所以我们不得不与安捷伦在测试装置上进行合作。”Brodersen透露，“代工厂提供的建模并不合适”。

　　然而作为同是无线传输技术的WHDI来说，从各个方面来看，WHDI技术都是目前最成熟的，能够实现高达3Gbps的传送速率，而且无需驱动兼容性非常好，指定了高清视频传输，以及音频和控制。全面WHDI控制协议将使用户能够集中控制从家庭中的所有A/V设备，传输几乎没有延迟，用户不会遇到声音和视频异步的问题，也可以利用WHDI连接网络娱乐音频视频游戏。其特点是：无压缩的视频传送、传送无延迟、分辨率高达1080P、支持7.1声道、100K的回传信道、支持HDCP2.0技术。而作为AMIMON全球战略合作伙伴的台湾ZINWEL公司基于WHDI技术，推出了5款采用以色列WHDI技术的无线影音传输产品，以其强大的技术核心结合ZINWELL强大的二次开发能力填补了无线高清影音传输行业的空白，其产品型号分别为ZWD-1222、ZWD-2422、ZWD-2822、WHD-100，WHD-200这几款产品性能在全球都是领先的。

　　ZWD-1222基于WHDI无损压缩技术内核，全面支持1080P&60Hz无线传输；适合小范围空间内（会议室内、客厅里），建议距离7-10米；发射器小巧，仅8.5*8.2*3.3cm，类似烟盒大小，并采用USB供电设计，移动性好非常适合会议室使用，

　　ZWD-2422基于WHDI无损压缩技术内核，可以同时接2个高清播放设备（电脑、笔记本、蓝光碟机、高清播放器、PS3等），同时输出到2台高清液晶显示器或者高清投影机等，适合家庭等复杂环境使用，建议距离10-30米。通过遥控器可以切换播放信号源，通过红外耦合器可以加强播放设备的遥控性。

　　ZWD-2822基于WHDI无损压缩技术内核，发射器有4路HDMI进+2路色差进+2路左右声道进+1个HDMI出，可以同时接更多不同类型的播放设备，适合更高级的场所使用。建议距离10-30米，适合更复杂和专业的场合使用。

　　WHD-100基于WHDI 2.0无损压缩技术内核，经过HDMI 1.4严格认证，无需驱动即插即用，除了可以无线传输全高清1080影音，还独家增加了对于720P&3D的支持，无延时；对于3D游戏玩家来说是非常适合的；同时更加简约时尚的设计更符合现代家庭的布局需求。

　　最新发布的WHD-100P更可以完美支持1080P&3D传输。

　　WHD-200 是WHD-100的加强版，增加了对1080P&3D的支持，传输距离更远，接口更丰富，是现代高端家庭无线影音传输的最佳选择。

　　如果是普通要求的会议室或者教育系统使用，也可以考虑基于WIFI技术的ZIN-2100，完善的后台和稳定的性能，可以很好的解决相关环境的布线问题。

802.11ac

802.11n Wi-Fi无线标准刚刚尘埃落定不久，电子电气工程师协会(IEEE)就已经全面转入了下一代802.11ac的制定工作，目标是在2012年带来千兆级别的无线局域网传输速度。802.11ac的核心技术主要基于802.11a，继续工作在5.0GHz频段上以保证向下兼容性，但数据传输通道会大大扩充，在当前 20MHz的基础上增至40MHz或者80MHz，甚至有可能达到160MHz。再加上大约10%的实际频率调制效率提升，新标准的理论传输速度最高有望达到1Gbps，是802.11n 300Mbps的三倍多。

　　其实802.11ac项目早在2008年上半年就已经着手开始，当时被称为“Very High Throughput”(甚高吞吐量)，目标直接就是达到1Gbps。到2008年下半年的时候，项目分为两部分，一是802.11ac，工作在6GHz 以下，用于中短距离无线通信，正式定为802.11n的继任者，另一个则是802.11ad，工作在60GHz，市场定位与UWB类似，主要面向家庭娱乐设备。

　　不过802.11ac标准甚至还没有进入草案阶段，整整一个月前的11月10日才初次确定了基本轮廓，未来还充满变数。802.11ac标准草案2.0版于2012年1月19日正式在IEEE的官方网站上进行投票，2月18日结束投票后将根据结果形成最终的标准。

　　而在下一代标准诞生之前，现有的802.11n也会进行过渡性升级，支持三路乃至四路MIMO(多输入多输出)数据流，理论速度可从当前双路的300Mbps提升到三路的450Mbps、四路的600Mbps。Intel 5300芯片组、苹果AirPort Extreme(2009年10月升级版)等实际上已经支持三路MIMO数据流，连上新设备即可提供450Mbps的理论传输速度。

　　802.11ac与802.11n的同与不同

　　从核心技术来看，802.11a c是在802.11a无线Wi-Fi标准之上建立起来的，包括将使用802.11a的5GHz频段。不过在通道的设置上，802.11ac将沿用802.11n的MIMO(多进多出)技术，为它的传输速率达到1Gbps打下基础。

　　802.11ac每个通道的工作频率将由802.11n的40MHz，提升到80MHz甚至是160MHz，再加上大约10%的实际频率调制效率提升，最终理论传输速度将由802.11n最高的600Mbps跃升至1Gbps。当然，实际传输率可能在300Mbps～400Mbps之间，接近目前802.11n实际传输率的3倍(目前802.11n无线路由器的实际传输率为75Mbps～150Mbps之间)，完全足以在一条信道上同时传输多路压缩视频流。

　　此外，802.11ac还将向后兼容802.11全系列现有和即将发布的所有标准和规范，包括即将发布的802.11s无线网状架构以及 802.11u等。安全性方面，它将完全遵循802.11i安全标准的所有内容，使得无线Wi-Fi能够在安全性方面达到企业级用户的需求。根据 802.11a c的实现目标，未来802.11ac将可以帮助企业或家庭实现无缝漫游，并且在漫游过程中能支持Wi-Fi产品相应的安全、管理以及诊断等应用。

　　802.11ad--应用至上满足多彩生活

　　802.11ad的出现针对的是多路高清视频和无损音频超过1Gbps的码率的要求，它将被用于实现家庭内部无线高清音视频信号的传输，为家庭多媒体应用带来更完备的高清视频解决方案。

　　从无线传输最为重要的频段使用上分析，由于应用难度的增大，6GHz一下的频段都不能满足要求，经过标准制定小组的确定，高频载波60GHz频谱成为了11ad的工作频段。

　　目前看来，在此频段上世界上大多数国家具备足够空间以供其工作。并且通过对MIMO技术的支持，在实现多路传输的基础上，将使单一信道传输速率过1GHz，目前802.11ad草案中显示的资料表明其将支持近7GHz的吞吐量。

　　面对如此惊人的无线传输能力，背后肯定将有一些短板来限制标准达到这一水平。由于60MHz频率的载波穿透能力很差，在空气中信号衰减也比较严重，这就严重限制了其传输距离与信号覆盖范围，有效连接只能局限于一个不大的范围内。

　　不过虽然其信号覆盖范围受限制，但其频谱将会比以往更加“纯净”，因为现在来看，当今在此频率下工作的设备还比较少。

　　所以从应用的角度来看，11ad的出现主要是用来服务于家庭中各个房间内设备的高速无线传输，比如实现高清信号的传输就相当不错。

　　ac与ad齐亮相高速WiFi不是梦　通过简单的介绍，大家对802.11ac与802.11ad两大最新千兆无线传输标准的基本内容想必已经了解，两者之间究竟相互处于一个怎样的独立于互助的位置？

　　1.频率使用上互不干扰

　　上文已经介绍了，两者所需要的工作频段完全不同，作为11n的延续，ac主攻6GHz以内的频段，通过将单通道频率提升来达到千兆传输的目标。而ad直接奋战在60GHz的高频段，利用在此频段设备较少的优势，为用户带来较小范围内最佳高码率无线传输服务。

　　2.主打市场上相互补充

　　同样以千兆WiFi为己任的标准，ac主打传输应用，通俗一点就是让千兆无线传输成为可能，完全从传输速度上满足日益增长的需求。

　　ad主打的是功能体验，受制与传输范围的限制，ad主要通过不断发展的高清视频和无损音频需求做出响应，面对此类超过1Gbps的码率的要求，为家庭用户无线应用体验带来跨越式的进步。

　　建设成本

　　如果说技术理论已经趋于成熟，那么在应用到实践中所需考虑的建设成本就成为运营商所关注的焦点问题。

　　由于新标准所在频段较高，这无疑会增加相关建网成本。802.11ac是对802.11n的延续，使用频段也有重合，建网成本不会有太大差别，特别是规模应用以后，成本会更加接近。而802.11ad由于运行在60GHz超高频段上，建网及运营成本的确会高出许多，但这一标准主要面向视频应用，是对现有有线视频设备的替代，两大标准有着不同的应用领域。

　　总结：每一次无线技术的进步都与我们的生活密切相关，与11n的诞生一样，新千兆WiFi传输速率标准的提出是为了满足我们日益增长的无线传输需求，为打造新一代无线网络生活奠定基础。

　　无论从技术发展的本身或者WiFi使用者对无线传输的期待来看，802.11ac/ad标准的确立都是具有特殊意义与使命的，虽然制定出一个兼容并蓄、统一的行业标准还有很长的路要走，最终正式的802.11ac/ad将必然会成为兼容多种数据格式的无线通用技术。

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