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2014 無線通訊技術大興之年
無線生活就此展開

【作者: 陳韋哲】   2014年02月10日 星期一

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近幾年,網路及通訊技術的極速發展,讓無線通訊在人們的生活當中扮演著舉足輕重的角色,其中又以中距離(WLAN)與近距離(WPAN)無線通訊技術成為市場最關注的焦點。WLAN方面,行動上網由802.11n朝向802.11ac演進、802.11ad(又稱WiGig)也可望大規模推廣;WPAN的藍牙4.0技術,挾帶低功耗與物聯網特色的強勢助攻之下,正在多點開花,展示出欣欣向榮、蓬勃發展的態勢。以下將剖析2014年無線通訊市場的發展態勢。


802.11ac/ad解放WLAN頻寬壓力

隨著有越來越多強調超高畫質、高音質的影音娛樂一直在試圖衝破視聽者視覺及聽覺的最後防線,連帶著刺激使用者經由無線網路傳送高畫質影音內容到行動裝置設備以及電視的需求直線升溫。特別是近幾年,透過行動裝置上網的用戶數不斷成長,不僅帶動其他無線3C、智慧電視、汽車聯網等相關產品對高畫質影音傳輸的需求浮現,進而讓數據傳輸量跟著放大。



圖一 :  行動上網日益升溫,4G網路頻寬備收考驗。(圖/ www.digitaltrends.com)
圖一 : 行動上網日益升溫,4G網路頻寬備收考驗。(圖/ www.digitaltrends.com)

面對這股有如洪水猛獸般的數據流量需求,電信營運商若只想祭出行動網路這步棋來抵擋諾大的流量巨獸,恐怕也是欲振乏力,還是必須搭配WLAN來紓解數據流量的旱象警報。WLAN除了在部署上相對簡單,且在建置上所需耗費的成本較低,因而成為輔助提昇行動網路頻寬的重要關鍵。


雖然目前主流的IEEE 802.11n傳輸速度可達300Mbps,但隨著無線網路終端設備爆炸性的增長,也讓IEEE 802.11n時時面臨著網路塞車的窘境。新一代的Wi-Fi技術成功晉升到Gbps等級的傳輸速度,對無線網路技術而言可說是邁向新的里程碑。802.11ac與802.11ad分屬不同的應用市場,在技術上也存在著不小差異,因此彼此之間並不是用來終結取代對方技術的存在,而是有著微妙的競合與互補關係。


802.11ac與802.11ad兩者使用截然不同的工作頻段,分別為5GHz以及60GHz。802.11ac主打的是長距離上網以及數據傳輸相關應用;而802.11ad則是選擇鮮少有電子設備使用的60GHz工作頻段,讓使用者得以在短距離(室內)實現傳輸超高畫質影音內容(4K以上)的無線網路服務。


802.11 n/ac/ad比較表:


表一
表一

羅德史瓦茲應用工程支援經理林志龍表示,全球電信業者開始採用Wi-Fi熱點來紓解現有行動網路的高承載量,而802.11ac無疑將能分擔更多的傳輸容量。百佳泰認證服務處副理余霖騏表示,比起上一代802.11n最多只能提供4空間串流,802.11ac技術多了1倍的頻道應用自由度,進一步提升無線通訊系統效率並改善通訊品質。


802.11ac搶先 ad緊跟在後

羅德史瓦茲應用支援經理陳飛宇表示,802.11ac能夠向下相容現有的無線網路技術,企業不需汰換現有網路設備就能無痛升級至802.11ac,企業可以用最低投資成本擴充現有網路設備。雖然802.11ac的正式版規格預計在2014年年初發表,但產品認證計畫已率先開跑,截至目前,已有不少行動裝置、筆電、網通設備等陸續支援802.11ac無線網路技術標準。


雖說802.11ac確實能有效解決現有Wi-Fi上網設備的網路傳輸頻寬不足的問題,但強調4K以上超高畫質的數位影音內容陸續出爐,被視為802.11n救世主的802.11ac,縱然擁有高達1Gbps頻寬,遲早也會被媒體串流壓的喘不過氣。


為了不讓傳輸超高畫質影音內容的流量攻佔802.11ac的所有網路頻寬, 802.11ad便是針對超過1Gbps以上的超高畫質與高品質音訊而生的無線網路技術標準,為家庭多媒體應用提供更完善的多媒體影音傳輸解決方案。


802.11ad的問世,讓使用者只需使用支援802.11ad的相關設備,就可以免除必須連接HDMI的困擾,透過無線傳輸便能將超高畫質的影音內容隔空投影至電視螢幕。WiGig聯盟主席Ali Sadri表示,802.11ad並不是要用來取代現有的無線網路,而是能夠以更高的傳輸速度打開一個全新的應用市場。


Zigbee、Bluetooth狹路相逢

身為近距離無線通訊技術成員,Bluetooth以及Zigbee的技術發展動向,近來亦備受矚目。藍牙對於行動裝置、個人電腦使用者而言,是個再熟悉不過的無線連接技術,藍牙技術起初發展應用是鎖定在消費性電子產品上,從以往最廣泛的應用在耳機、傳遞檔案以及與其他藍牙配件裝置連線配對,但因無法有效解決高耗電問題,因此後來在市場推廣上無法獲致更進一步突破。所幸Bluetooth SIG 聯盟後來推出主打BLE(Bluetooth Low Energy)低功耗的Bluetooth 4.0技術版本,才讓藍牙技術猶如起死回生。


Nordic Semiconductor執行長Svenn-Tore Larsen表示,自從藍牙技術版本升級到4.0之後,藍牙SIG聯盟將Bluetooth 4.0重新定義並區分成三種類型,一為最廣為一般使用者熟知僅支援藍牙低功耗單一技術的傳統藍牙;二為配件類的Bluetooth Smart(適合心率監控器或計步器等使用扭扣式電池並傳輸單一資訊的裝置);最後則為整合藍牙與藍牙低功耗功能的Bluetooth Smart Ready,適用於行動裝置(智慧手機、平板電腦)。



圖二 : 隨著行動裝置日愈增益,將有助於Bluetooth 4.0加快普及。(圖/ m.eet.com)
圖二 : 隨著行動裝置日愈增益,將有助於Bluetooth 4.0加快普及。(圖/ m.eet.com)

雖然挾帶著超低功耗以及50公尺長距離傳輸、AES-128加密、低延遲等特性的Bluetooth 4.0早在2010年7月就已發佈,不過「大隻雞慢啼」,直到蘋果發表iPhone 4S智慧手機才首次在行動裝置領域初登場,而Google陣營雖然在支援Bluetooth 4.0技術落後蘋果陣營一段時日,所幸也在Android 4.3行動作業系統中,開始新增對Bluetooth 4.0 Low Energy技術標準的支援。


Bluetooth SIG 行銷長卓文泰表示,透過Bluetooth Smart 技術推出,再加上行動裝置數量日益巨增,更有助於推升Bluetooth 4.0於市場的普及速度,接下來五年內,藍牙相關產品年度出貨量預估將突破45億件,並在物聯網世界持續扮演關鍵角色。


特別在最近幾年,穿戴式智慧裝置議題開始活絡起來,行動作業系統(iOS與Android)陸續表態支援Bluetooth 4.0技術。卓文泰進一步表示,隨著智慧家庭以及智慧醫療等物聯網相關應用陸續推出,Bluetooth 4.0技術能夠使感測網路的涵蓋範圍擴大與精準度提升。再加上,支援Bluetooth 4.0技術的產品越來越多,已經開始壓縮到Zigbee的市場成長空間。


物聯網與智慧家庭應用誰將勝出?

然而,Bluetooth 4.0並非用來取代Zigbee技術,Zigbee也有它獨特的優缺點,在優勢方面,Zigbee的組網節點可達到65,000個,並具有近距離、低複雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本等特色,主要適合用於自動控制和遠程控制領域,亦可以嵌入到各種設備。


在缺點方面,由於Zigbee的傳輸範圍小,因此在不使用功率放大器的前提下,ZigBee節點的有效傳輸範圍一般為10~75公尺,只能覆蓋普通的家庭和辦公場所;在相容性方面,Zigbee設備在與不同製造商所生產的設備互連時,亦容易發生不相容的狀況,相較於Bluetooth的高相容度難免失了優勢。



圖三 :  Bluetooth與Zigbee將在物聯網應用狹路相逢。(圖/ www.libelium.com)
圖三 : Bluetooth與Zigbee將在物聯網應用狹路相逢。(圖/ www.libelium.com)

除此之外,由於Zigbee、藍牙以及WiFi所使用的工作頻率同樣都為2.4GHz頻段,因此自然得面對干擾問題。Bluetooth陣營為了解決干擾狀況,採取了自動調頻模式,能夠有效避免干擾問題;相較之下,Zigbee並沒有類似Bluetooth自動調頻的功能,因此干擾狀況會影響Zigbee應用的成效表現。


雖說以現階段智慧家庭的技術成熟度看來,Zigbee似乎是佔了那麼一點上風;在物聯網概念發展上,Zigbee亦有其技術上的存在優勢。然而面對著後頭有個Bluetooth這可敬的技術追兵正準備迎頭趕上,未來將會由哪一項技術取代或終結對方技術,抑或是兩相技術互不衝突各自發展,誰也說不準。


結論

隨著2014年的到來,將會是中、近距離無線通訊技術的大興之年。對於企業以及使用者而言,802.11ac與802.11ad就像是兩條寬廣的高速公路,能夠容納更多使用者同時連接以及提供大型數據、影音內容檔案的高速傳輸。如何善用802.11ac以及802.11ad的優勢,進一步提昇高速網路的穩定傳輸品質及覆蓋率,將會是各大電信營運商與企業必須面臨的重要課題。


隨著物聯網與智慧家庭的應用水漲船高,促使Bluetooth與Zigbee這兩個技術更是短兵相接,戰況更為火熱。不管哪一項技術最終獲勝或是整合,無線連接技術都將滲透到我們生活的各個面向。


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