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2014 无线通信技术大兴之年
无线生活就此展开

【作者: 陳韋哲】2014年02月10日 星期一

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近几年,网络及通讯技术的极速发展,让无线通信在人们的生活当中扮演着举足轻重的角色,其中又以中距离(WLAN)与近距离(WPAN)无线通信技术成为市场最关注的焦点。WLAN方面,行动上网由802.11n朝向802.11ac演进、802.11ad(又称WiGig)也可望大规模推广;WPAN的蓝牙4.0技术,挟带低功耗与物联网特色的强势助攻之下,正在多点开花,展示出欣欣向荣、蓬勃发展的态势。以下将剖析2014年无线通信市场的发展态势。


802.11ac/ad解放WLAN带宽压力

随着有越来越多强调超高画质、高音质的影音娱乐一直在试图冲破视听者视觉及听觉的最后防线,连带着刺激用户经由无线网络传送高画质影音内容到行动装置设备以及电视的需求直线升温。特别是近几年,透过行动装置上网的用户数不断成长,不仅带动其他无线3C、智能电视、汽车联网等相关产品对高画质影音传输的需求浮现,进而让数据传输量跟着放大。



图一 : 行动上网日益升温,4G网络带宽备收考验。(图/ www.digitaltrends.com)
图一 : 行动上网日益升温,4G网络带宽备收考验。(图/ www.digitaltrends.com)

面对这股有如洪水猛兽般的数据流量需求,电信营运商若只想祭出行动网络这步棋来抵挡诺大的流量巨兽,恐怕也是欲振乏力,还是必须搭配WLAN来纾解数据流量的旱象警报。WLAN除了在部署上相对简单,且在建置上所需耗费的成本较低,因而成为辅助提升行动网络带宽的重要关键。


虽然目前主流的IEEE 802.11n传输速度可达300Mbps,但随着无线网络终端设备爆炸性的增长,也让IEEE 802.11n时时面临着网络塞车的窘境。新一代的Wi-Fi技术成功晋升到Gbps等级的传输速度,对无线网络技术而言可说是迈向新的里程碑。802.11ac与802.11ad分属不同的应用市场,在技术上也存在着不小差异,因此彼此之间并不是用来终结取代对方技术的存在,而是有着微妙的竞合与互补关系。


802.11ac与802.11ad两者使用截然不同的工作频段,分别为5GHz以及60GHz。802.11ac主打的是长距离上网以及数据传输相关应用;而802.11ad则是选择鲜少有电子设备使用的60GHz工作频段,让用户得以在短距离(室内)实现传输超高画质影音内容(4K以上)的无线网络服务。


802.11 n/ac/ad比较表:


表一
表一

罗德史瓦兹应用工程支持经理林志龙表示,全球电信业者开始采用Wi-Fi热点来纾解现有行动网络的高承载量,而802.11ac无疑将能分担更多的传输容量。百佳泰认证服务处副理余霖骐表示,比起上一代802.11n最多只能提供4空间串流,802.11ac技术多了1倍的频道应用自由度,进一步提升无线通信系统效率并改善通讯质量。


802.11ac抢先 ad紧跟在后

罗德史瓦兹应用支持经理陈飞宇表示,802.11ac能够向下兼容现有的无线网络技术,企业不需汰换现有网络设备就能无痛升级至802.11ac,企业可以用最低投资成本扩充现有网络设备。虽然802.11ac的正式版规格预计在2014年年初发表,但产品认证计划已率先开跑,截至目前,已有不少行动装置、笔电、网通设备等陆续支持802.11ac无线网络技术标准。


虽说802.11ac确实能有效解决现有Wi-Fi上网设备的网络传输带宽不足的问题,但强调4K以上超高画质的数字影音内容陆续出炉,被视为802.11n救世主的802.11ac,纵然拥有高达1Gbps带宽,迟早也会被媒体串流压的喘不过气。


为了不让传输超高画质影音内容的流量攻占802.11ac的所有网络带宽, 802.11ad便是针对超过1Gbps以上的超高画质与高质量音频而生的无线网络技术标准,为家庭多媒体应用提供更完善的多媒体影音传输解决方案。


802.11ad的问世,让用户只需使用支持802.11ad的相关设备,就可以免除必须连接HDMI的困扰,透过无线传输便能将超高画质的影音内容隔空投影至电视屏幕。WiGig联盟主席Ali Sadri表示,802.11ad并不是要用来取代现有的无线网络,而是能够以更高的传输速度打开一个全新的应用市场。


Zigbee、Bluetooth狭路相逢

身为近距离无线通信技术成员,Bluetooth以及Zigbee的技术发展动向,近来亦备受瞩目。蓝牙对于行动装置、个人计算机用户而言,是个再熟悉不过的无线连接技术,蓝牙技术起初发展应用是锁定在消费性电子产品上,从以往最广泛的应用在耳机、传递档案以及与其他蓝牙配件装置联机配对,但因无法有效解决高耗电问题,因此后来在市场推广上无法获致更进一步突破。所幸Bluetooth SIG 联盟后来推出主打BLE(Bluetooth Low Energy)低功耗的Bluetooth 4.0技术版本,才让蓝牙技术犹如起死回生。


Nordic Semiconductor执行长Svenn-Tore Larsen表示,自从蓝牙技术版本升级到4.0之后,蓝牙SIG联盟将Bluetooth 4.0重新定义并区分成三种类型,一为最广为一般用户熟知仅支持蓝牙低功耗单一技术的传统蓝牙;二为配件类的Bluetooth Smart(适合心率监控器或计步器等使用扭扣式电池并传输单一信息的装置);最后则为整合蓝牙与蓝牙低功耗功能的Bluetooth Smart Ready,适用于行动装置(智能手机、平板计算机)。



图二 : 随着行动装置日愈增益,将有助于Bluetooth 4.0加快普及。(图/ m.eet.com)
图二 : 随着行动装置日愈增益,将有助于Bluetooth 4.0加快普及。(图/ m.eet.com)

虽然挟带着超低功耗以及50公尺长距离传输、AES-128加密、低延迟等特性的Bluetooth 4.0早在2010年7月就已发布,不过「大只鸡慢啼」,直到苹果发表iPhone 4S智能手机才首次在行动装置领域初登场,而Google阵营虽然在支持Bluetooth 4.0技术落后苹果阵营一段时日,所幸也在Android 4.3行动操作系统中,开始新增对Bluetooth 4.0 Low Energy技术标准的支持。


Bluetooth SIG 营销长卓文泰表示,透过Bluetooth Smart 技术推出,再加上行动装置数量日益巨增,更有助于推升Bluetooth 4.0于市场的普及速度,接下来五年内,蓝牙相关产品年度出货量预估将突破45亿件,并在物联网世界持续扮演关键角色。


特别在最近几年,穿戴式智能装置议题开始活络起来,行动操作系统(iOS与Android)陆续表态支持Bluetooth 4.0技术。卓文泰进一步表示,随着智能家庭以及智能医疗等物联网相关应用陆续推出,Bluetooth 4.0技术能够使感测网络的涵盖范围扩大与精准度提升。再加上,支持Bluetooth 4.0技术的产品越来越多,已经开始压缩到Zigbee的市场成长空间。


物联网与智能家庭应用谁将胜出?

然而,Bluetooth 4.0并非用来取代Zigbee技术,Zigbee也有它独特的优缺点,在优势方面,Zigbee的组网节点可达到65,000个,并具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本等特色,主要适合用于自动控制和远程控制领域,亦可以嵌入到各种设备。


在缺点方面,由于Zigbee的传输范围小,因此在不使用功率放大器的前提下,ZigBee节点的有效传输范围一般为10~75公尺,只能覆盖普通的家庭和办公场所;在兼容性方面,Zigbee设备在与不同制造商所生产的设备互连时,亦容易发生不兼容的状况,相较于Bluetooth的高兼容度难免失了优势。



图三 : Bluetooth与Zigbee将在物联网应用狭路相逢。(图/ www.libelium.com)
图三 : Bluetooth与Zigbee将在物联网应用狭路相逢。(图/ www.libelium.com)

除此之外,由于Zigbee、蓝牙以及WiFi所使用的工作频率同样都为2.4GHz频段,因此自然得面对干扰问题。Bluetooth阵营为了解决干扰状况,采取了自动调频模式,能够有效避免干扰问题;相较之下,Zigbee并没有类似Bluetooth自动调频的功能,因此干扰状况会影响Zigbee应用的成效表现。


虽说以现阶段智能家庭的技术成熟度看来,Zigbee似乎是占了那么一点上风;在物联网概念发展上,Zigbee亦有其技术上的存在优势。然而面对着后头有个Bluetooth这可敬的技术追兵正准备迎头赶上,未来将会由哪一项技术取代或终结对方技术,抑或是两相技术互不冲突各自发展,谁也说不准。


结论

随着2014年的到来,将会是中、近距离无线通信技术的大兴之年。对于企业以及用户而言,802.11ac与802.11ad就像是两条宽广的高速公路,能够容纳更多用户同时连接以及提供大型数据、影音内容档案的高速传输。如何善用802.11ac以及802.11ad的优势,进一步提升高速网络的稳定传输质量及覆盖率,将会是各大电信营运商与企业必须面临的重要课题。


随着物联网与智能家庭的应用水涨船高,促使Bluetooth与Zigbee这两个技术更是短兵相接,战况更为火热。不管哪一项技术最终获胜或是整合,无线连接技术都将渗透到我们生活的各个面向。


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