因为802.11 WLAN的成功，使厂商们相信「速度」将是未来的卖点。理由很简单，就是消费者都想在WLAN上传输影音多媒体资讯。不过，现在的802.11b/a/g技术都无法实现这个理想。于是，速度超过100MHz的802.11下一代技术 － 802.11n便成为大家瞩目的焦点。此外，与其它通讯技术一样，除了要加快传输率以外，如何提高通讯品质、扩大应用面，也是802.11的重要课题。

市场概况

就技术层面而言，厂商应该先改良现有802.11b/g通讯距离问题才对。但是，因为「速度」太过迷人了，所以，晶片设计商已经设计出新一代高速的WLAN晶片和产品。他们大都是以自定规格的方式，在现有技术范围内来实现这些高速晶片。这些厂商为何要「偷跑」呢？主要原因是，802.11的下一代新标准 － 802.11n要再等两年以后才能正式公布。 「时间就是金钱」，厂商为了要抢先占有高速的WLAN市场，宁可先推出自定规格的晶片。不过，OEM系统商和消费者是否愿意配合呢？目前WLAN市场占有率的排名，是否将来真的会因此而改变吗？因为这一切都在瞬息万变之中，实在无法马上下断言。然而，可以确认的是，大家都寄望着802.11n。

高速竞赛确实已经开始了。虽然，2.4-GHz 802.11g和5-GHz 802.11a的传输率已达54-Mbps，但是它们的最佳（杀手级）应用迄今仍不知在哪里。不过可预知的是，更快速的WLAN可能会应用在家庭影音资讯的传输。

802.11与数位家庭的结合

今天许多新兴技术几乎都和数位家庭网路、家庭剧院，或家庭多媒体数位中心有关。图一是一个典型的多媒体数位家庭网路，其中多媒体伺服器（multimedia server）或闸道器是网路中枢。在图一中，有两个桥接器（access point）：802.11a+e和802.11g+e，802.11e是提供QoS的功能，如表一所示。各种多媒体应用所须考虑的QoS因素详如表二所示。

《图一 多媒体数字家庭网络》

对表二中的大多数多媒体应用而言，服务品质（Quality of Service；QoS）与传输率、延迟（delay）、抖动（jitter）、封包错误率（Packet Error Rate；PER）、封包遗失率（ Packet Loss Rate；PLR）、安全（security）息息相关，不过，也有少数的数据（data）传输应用和QoS无关。例如：较长的延迟时间会被视讯电话（videophone）用户发现，但对浏览器用户却没有感觉。

提供服务品质管理（QoS）的802.11e

802.11e提供两种方式支援QoS。第一种是，目前广泛使用的「分散协调功能（distributed coordination function；DCF）的延伸，称作EDCF（enhanced DCF），它是利用CSMA/CA。第二种是，「集中协调功能（point coordination function；PCF）的延伸，称作「混合协调功能（hybrid coordination function；HCF）。EDCF将讯框（frame）分成四种不同的排序等级，但不保证低顺位的讯框永远会让给高顺位的讯框先传送。HCF利用桥接器和WLAN装置之间的协调通道，在桥接器控制之下，依照配置的传递时间传送每一个讯框。 HCF也将讯框分成至少四种不同的排序等级，但是它始终会先传送高顺位的讯框。这种机制就称作「保证（guarantee）」。

在表二中，抖动（jitter）的产生主要是因为WLAN装置的处理机制造成的，例如：多工器（multiplexer）中的指标调整（pointer adjustment）、同步器（synchronizer）内的脉冲或位元填补（bit stuffing）机制。抖动对WLAN的影响是很大的，它会增加接收端的位元错误率（bit error rate），降低WLAN的QoS。

保护存取技术 － WPA

「Wi-Fi保护存取（Wi-Fi Protected Access；WPA）」是IEEE 802.11i标准中的新技术，它将取代原先的WEP。 WPA包含许多可以将资料加密能力增强的方法，例如：TKIP、MIC、IV和重置密钥（re-keying），并支援使用者身份验证（authentication）。它提供两种验证方法，一种是供给企业用户使用，这是遵循802.1x标准和「延伸验证通讯协定（Extensible Authentication Protocol；EAP）」。另一种是供给家庭用户使用，这是采用「预先共用密钥（Pre-Shared Key；PSK）」的方法。通常，WPA是以软体的形式被安装于WLAN装置中。

多重传输 － MIMO

「多重输入多重输出（multiple-input multiple-output；MIMO）」几乎是目前业界一致认为802.11n标准应该采用的技术。 MIMO是依赖数根天线，在相同频带内，使用相同的调变方法，传输多频道（multiple channels）的资料。接收端藉由它的数根天线之空间位置变化，能辨识和重组多频道的讯号，如图二所示。理论上，增加天线的数量，就可以直接增加频道容量，不需要占用额外的频宽。但实际上，每增加2或3根天线就需要2或3倍的频宽。

有些业者认为，MIMO也能增加通讯距离。因为它将单一资料流分解成数个传输速率较慢的资料流，以并列分式传输。通常，传输速率较慢的讯号比较不会受杂讯干扰，因此，通讯距离会比较远。不过，这还要等采用MIMO的WLAN装置上市之后，才能证实。现在，国外有许多公司正在研发MIMO技术。

《图二 MIMO传输结构示意图》

因为MIMO技术和实体层、MAC紧密相关，所以，它是以硬体为主的解决方案。在硬体元件价格无法降低的情况下，使用MIMO的WLAN装置之单价将会比一般的WLAN装置高出50%。

802.11晶片市场卡位战

认识晶片技术不仅对于系统设计者而言是必要的，聪明的消费者也一定会辨别哪些产品包含了哪些晶片，以及它们支援哪些功能，尤其是那些自定的规格或专属（封闭式）的标准。对多数终端产品供应商而言，他们也会急着想要了解到底这些不同的专属技术，能提供多少市场利润。

然而，要以802.11晶片技术来对设计商做分类，是一件繁琐的工作。有许多公司是以在原有802.11 WLAN标准规格中，自行增加新功能的方式进入市场。此外，若以晶片的供应量计算，至少有6家厂商宣称他们是排名在前2或3大的领导者。同时，量产市场是以频段（frequency band）和802.11的新功能为主要诉求向前演进。

包含TI、Atheros、Broadcom、Globespan Virata （之前为Intersil领先，但即将变为Conexant领先）等公司，已经成为各种不同形式802.11晶片的前几大供应商。

2003年7月，Intersil突然宣布退出WLAN市场，并将它的「无线网路产品团队（Wireless Networking Product Group）」卖给Globespan Virata，当时市场真是一阵哗然，因为Intersil曾经是802.11b晶片的最大供应者。紧接着，更令人吃惊的是，Globespan Virata被Conexant购并，或许Intersil的「无线网路产品团队」可以在Conexant目前的其它技术领域中，找到共生的模式。这种现象，说明了WLAN技术的新陈代谢速度，已经快到让晶片设计公司招架不住了。当初，Intersil拥有两个产品系列：「高效能类比产品（High Performance Analog Product）」和「无线网路产品」。但是，因为这两种产品的商业经营模式不一样，所以，Intersil做了策略性的选择，舍弃无线网路产品，而将所有资源和技术能力全部集中在「高效能类比产品」上。

2003年时，TI也在802.11b晶片市场中占有一席之地，虽然，那些TI的晶片大部份是贴着Intel的商标。 Intel的Centrino无线电技术仍有赖于T1及其它晶片供应商，因为Intel的WLAN技术能力尚未达到量产的规模。当然，Intel的做法也会让大多数WLAN系统厂商认为，宁可采取保守的经营策略。

2003年，Broadcom首先推出802.11g，在IEEE尚未正式批准802.11g标准之前，就已经对外出售802.11g晶片了。这个举动的确触怒了许多同行业者。

Atheros是802.11a技术的先锋，而且是WLAN早期的市场领导者。 Atheros亦率先推出802.11a/g整合晶片，而且很可能是双频（dual-band）晶片设计的领导者。

其它的WLAN晶片竞争者，包含Agere、Philips、Marvell。此外，初创的公司，例如：IceFyre、Bermai、Airgo Networks也正努力地想要取得市场占有率。可以预期的，Intel最后也会推出他们自己设计的晶片，不再依赖T1及其它晶片供应商。

追求频宽

Broadcom抢先推出802.11g晶片的做法，可能是为了要赢得下一代高速WLAN晶片市占率而事先所下的伏笔。不过，Atheros却不为所动，依然推销他们的802.11a晶片。代售Broadcom早期802.11g产品的供应商发现，只要在产品包装上标明「54」就能够大卖。因此，现在的厂商都拼命地在包装盒上动脑筋，想将此数字增加。这场「行销战」将会持续延烧超过100 Mbps。

目前Atheros正力推Super G技术，其传输率可达108 Mbps。 D-Link的DI-624路由器（router）就是使用这项技术。系统商Linksys和Netgear也采用类似的技术来设计他们的产品。

第一招：频道结合

不过最近Super G技术却让Atheros身陷争议之中。原因是Super G利用「频道结合（channel bonding）」技术 － 同时使用两个频道传送资料，以得到比较好的效能。反对者（包含Broadcom）认为，Super G是一位「坏邻居」，会严重影响在它附近的其它WLAN网路。 Atheros反驳说，Super G能动态调整，避免干扰发生。

2004年4月1日，平时的宿敌Atheros和Broadcom却一起宣布，他们将合作开发一种新的WLAN技术 － SuperBurner-AF。他们宣称，此技术可以解决目前最常见的问题 － 实体层障碍和邻近干扰。

第二招：解决干扰

SuperBurner-AF利用「双模高功率雷射（dual-mode high-powered lasers）」来达到高效能，和解决上述的两项主要干扰问题。第一个模式是简单地穿透任何障碍物，产生视线（line-of-sight）路径，确保最佳的讯号效能。第二个模式是寻找并将邻近的WLAN产品「永久关闭（permanently disable）」，移除周边附近任何的干扰源。因为第二个模式（「没有邻居」是它的别名）恐怕会造成争议，所以Atheros和Broadcom已经准备好接受竞争者的各种批评。他们坚持将SuperBurner-AF视为一种中立仲裁的角色。

目前，采用SuperBurner-AF晶片的产品还在设计、验证中。 Atheros和Broadcom为了保护此技术的智财权，并不打算在美国以外地区制造SuperBurner-AF产品。但是，若SuperBurner-AF最后能够成功的话，国内业者应该要争取SuperBurner-AF或类似技术的生产机会。此外，Broadcom也将推出100 Mbps或更快的晶片，叫作Afterburner。

为避免产生争议，GlobespanVirata选择以提升MAC的效率为发展策略，增强Prism Nitro XM晶片对尖峰（burst）资料封包、资料压缩的处理能力。压缩效率通常是依不同的资料类别而有所不同的，但如果消费者传送的压缩档格式是属于「损失（lossy）型」演算法，譬如MP3，则最后压缩的结果将不会有很大的改善。 MAC最佳化，譬如封包尖峰量的分散，能够降低由于「媒体冲突（media contention）」所产生的延迟，尤其能改善大封包的传输。GlobespanVirata宣称，他们的802.11g延伸功能晶片可以达到140 Mbps的最高速率。

第三招:直接连结

GlobespanVirata也在新产品中，增加了另一项新功能，称作「直接链结（Direct Link）」。这种技术容许两个用户端直接通讯，不需要路由器充当仲介者。如图三所示。不过，此系统仍要经过路由器的仲裁，建立起基本的传输通道，但是，真正的大量资料传输只在一对一的路径上产生。

《图三 两个客户端的直接链结》

目前其它802.11晶片供应商，正专注在其它功能或应用上，以争取市场占有率。 TI已经在PDA、手机、音乐（MP3）播放机、数位相机设计上占了优势，因此，TI应该可以在802.11市场上更加的成功。 TI拥有802.11技术设计的弹性，能够制造独立的802.11晶片或将802.11晶片整合到「开放式多媒体应用平台（Open Multimedia Applications Platform；OMAP）」里面。目前许多DSP产品都有采用OMAP。

Agere也拥有手机的重要技术和市场，所以应该可以将802.11技术导入手机市场中。不过，Broadcom的「AirForce One」802.11b单晶片却赢过TI和Agere。手机系统可能仍然会使用802.11b一段时间；不过、桌上​​型电脑会迅速改用802.11g。为顺应此潮流，Atheros最近公布了新的802.11g单晶片。

Agere、TI、Marvell都在积极地开发802.11a/g整合型晶片。 TI拥有独特的双频设计能力，而且可以降低成本和将此技术推向主流。 TI的wOne软体套件是提供给路由器使用的，它容许一个单一的MAC和一个单一的「多频带射频（multiband radio）」电路同时支援802.11a和802.11g。

本质上，这项技术在数个频带之间是分时的（time-slices），在一个时间内只处理一个频带内的资料。安装有wOne软体的路由器性能，可能无法和针对不同频带而具有不同专用晶片的路由器之性能相比，但是，这项技术容许路由器同时支援各种不同的资讯流，并且其价格约只比一台单一频带路由器（single-band router）多20美金而已。

结语

无庸置疑的，802.11n将使HDTV视讯串流以无线方式传输成为可能，这是两年前802.11b所无法实现的。但802.11n标准迄今尚未制定完成，有人预测须等到2005年底，也有人预测要到2006年底。只是WLAN厂商已经等不及了，所以各种自定的802.11g延伸功能的高速晶片纷纷在最近推出，晶片设计商都想仿效当初Broadcom抢占先机、一枝独秀的经验。

不过，802.11n毕竟是正式标准，当它被正式批准之后，现存的专属（proprietary）规格的高速晶片可能很难继续存在，届时802.11n和它们之间的互通问题还得花成本解决，大多数的系统业者仍对专属规格的高速晶片持观望的态度。即使是Intel，至今也没有推出技术归他们专用的WLAN高速晶片。

除了802.11n以外，802.11i和802.11e也是802.11系列中重要的标准。它们目前虽然都还只是草案，有人预测它们将在2004年被批准，现在倒是已经有许多标榜符合802.11i、802.11e标准的WLAN装置上市，这些现象都说明了802.11技术已经逐渐成熟，而且其演进的速度非常惊人。这种演变的力道势必迫使业者更进一步地整合彼此的资源，其实从2003年底鸿海合并国碁，就可见端倪了。

(作者为电子业资深系统设计工作者，su2b08@saturn.seed.net.tw)

延 伸 阅 读	数位家庭多媒体之明星技术 － 802.11阿/哦 在数位家庭的模式中，无线影音服务无疑是最热门的应用，在技术上会要求更高的频宽与服务品质保证（QoS），因此可以预料下一个当红技术会是11a/e。 无线区域网路通道汇整之探索 提升802.11无线区域网路的传输速率，多项加强措施被提出讨论与研究，其中通道汇整的方式虽于短时间内提高产出，却也使得无线区域网路市场的长期发展受到考验与伤害。本文将深入探讨无线区域网路技术的实作方式之优劣。 Home Gateway － 家庭网路多媒体交换中心 网路通讯应该是无所不在的，在过去​​几年，宽频网路的设备与架构已日渐普及，而现阶段则是致力于将Final Mile串接起来，所以家用闸道器所扮演的角色就相当重要。

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