帳號:
密碼:
最新動態
產業快訊
CTIMES / 文章 /
無線視訊區域網路標準競爭激烈!
技術應用共通性高

【作者: 陸向陽】   2009年09月28日 星期一

瀏覽人次:【8650】

無線視聽區域網路應運而生


在Wi-Fi無線區域網路(Wireless Local Area Network;WLAN)獲得成功後,業界即試圖複製WxAN成功模式,如Bluetooth訴求無線個人區域網路(Wireless Personal Area Network;WPAN)、WiMAX訴求無線都會區域網路(Wireless Metro Area Network;WMAN)、ZigBee訴求無線感測器區域網路(Wireless Sensor Area Network;WSAN)或無線感測器網路(Wireless Sensor Network;WSN)等。



而今,業界也試圖將原須以實線傳輸的高清晰視訊改以無線傳輸,並將此稱為無線視訊區域網路(Wireless Video Area Network;WVAN),雖名為視訊,然亦包含音訊,嚴格而論當稱無線視聽區網。



不過,上述的WxAN訴求並非僅有單一種標準在角逐該取向市場,事實上多半有2種以上的標準在競爭,如Bluetooth訴求WPAN,然在訴求初期有Nokia提出的Wibree與Bluetooth競爭,之後才歸入Bluetooth,成為Bluetooth ULP(Ultra Low Power)、Bluetooth Low Energy;或如ZigBee訴求WSN,但同時亦有Z-Wave於家用WSN領域與之競爭。



至於WVAN方面,更是有多達7、8種標準參與競爭,是現階段各類WxAN中最紊亂的,但同時也是最新興、最晚成形、後勢最受看好的市場及標準。本文以下將介紹與討論現有各組織聯盟所提出的WVAN標準。



WirelessHD


WirelessHD(簡稱WiHD)是WVAN訴求中第1個成形的組織標準,於2008年1月(CES期間)成立,也自此開啟WVAN概念及市場。WiHD的主要初始成員為日韓消費性電子大廠,如LG、Panasonic、NEC、Samsung、Sony、Philips、Toshiba、SiBEAM等,其中SiBEAM為新興的無線晶片業者,專責於研製WiHD所需的極高頻收發器晶片。



2008年9月IFA期間,WiHD又加入2家成員,即Broadcom與Intel,此使WiHD晶片供應商由1家增至3家,並使整體聲勢更壯大。



《圖一 WiHD示意圖,圖中以電視為通訊協調者,之後各影音裝置、家電可透過WiHD進行高清晰度的影音傳輸,如音視訊接收器(2號)與高清晰度磁碟影音播放機(3號)進行傳輸,或如視訊機頂盒(1號)與數位視訊錄影機(4號)進行傳輸 》

資料來源:WirelessHD.org


在技術面,WiHD使用60GHz頻段,並以每7GHz的頻寬為1個通道,如此可得4Gbps傳輸率,最大傳距約10公尺,可支援HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)內容防拷加密傳輸,可進行收發之間的點對點(Point-to-Point)傳輸,及單一房間內的非視界(Non Line-Of-Sight;NLOS)傳輸,傳輸延遲(Latency)約在5~15毫秒(mS)間。



所謂單一房間內的NLOS傳輸,言下之意該傳輸無法穿牆,但家庭成員的走動對收發之間所造成的傳輸路徑遮蔽則可以容忍,原因在於WiHD在收發上均使用極多小型天線,雖然主要傳輸路徑被遮蔽,但多組天線可自室內各方向感應到微弱的反射信號,從而推算出信號的原貌,因此仍可完成傳遞。



《圖二 如圖所示,無線的音視訊信號透過天花板的信號反射,依然能將影音內容傳遞到電視上進行播放,而收發之間最直接的傳遞路徑被一位女士走動而遮擋,但卻無礙影音的即時性傳輸 》

資料來源:WirelessHD.org


值得注意的是,WiHD最初宣稱能有5Gbps傳量,然晶片化實現後的實際表現為4Gbps,然WiHD方面更宣稱WiHD技術的理論值最高可至25Gbps,亦即日後仍有極大的速率提升空間。



Wireless HDMI


Wireless HDMI並不是HDMI組織所認可的無線版,而是ADI與新興無線晶片業者Tzero合作的一項無線高清晰影音傳輸技術,該技術運用超寬頻(Ultra-Wideband;UWB)調變方式來實現高速傳輸。



《圖三 Hitachi在CES 2009上展示Wireless HDMI技術,圖中左中位置為發送器,電視下方則為接收器,發送器下方則為一般的視訊機頂盒。由於此示範是以JPEG2000壓縮格式傳送,因此收發器內均使用ADI公司的JPEG2000硬體編解碼器(CODEC)晶片 》

資料來源:ultimateavmag.com


Wireless HDMI的弱點在於傳量較低,約500Mbps,若以逐行掃描方式僅能傳輸標準清晰度(SD)的視訊,無法直接傳輸未壓縮的高清晰(HD)、完整高清晰視訊(FHD)。Wireless HDMI的主要支持業者有ADI、Avocent、Gefen、HiSense、Hitachi、Tzero等。



值得注意的,2009年CES展Hitachi已展示Wireless HDMI實機技術,其發收間已可達30公分~9公尺的視界性傳輸(傳輸路徑中不得有遮蔽),使用的頻段為4.2GHz~4.8GHz頻段,調變方式為MB-OFDM,不過其示範並非使用非壓縮視訊,而是使用JPEG2000格式的壓縮視訊。



WHDI


WHDI全稱Wireless Home Digital Interface,主要支持業者為Motorola、Hitachi、LG、Samsung、Sharp、Sony,以及以色列新興無線晶片業者AMIMON等。



WHDI傳輸率達3Gbps,使用的頻段為5GHz,通道頻寬為40MHz,可傳輸非壓縮的1080p品質的視訊,若通道頻寬降至20MHz則僅有1.5Gbps傳量,仍可用來傳輸非壓縮的1080p、720p品質的視訊。另外,WHDI最大傳距約100英呎(30公尺),可穿牆傳輸,傳輸延遲小於1毫秒,言下之意低延遲可支持影音的平順播放與操作反應。




《圖四 與WiHD不同的,WHDI強調較遠的傳距及可穿牆傳輸性,如此適合跨多房間的多播式影音應用 》


資料來源:WHDI.org




至此眼尖者可發現,WHDI的成員與WiHD的成員有若干重疊,這並非成員對標準的支持意向有所轉變,而是WHDI技術能與WiHD技術互補,一者可穿牆、傳距較遠、傳量較低,另一者無法傳強、傳距近、傳量高,前者可支援數位家庭的多室(Multi-Room)影音應用,後者則集中發展客廳內的高階影音應用。



Wireless USB


Wireless USB(簡稱WUSB)原訴求為WPAN,然其推展並未如預期,因此WUSB也嘗試能在初開展的WVAN領域有若干斬獲。不過,WUSB與Wireless USB均用相同的超寬頻調變技術,現有傳輸量偏低,難以支持高解度的視訊傳輸,因此下一版的WUSB期望將傳輸量提升至1Gbps,使其更適合無線視訊應用。



IEEE 802.15.3c


IEEE 802.15工作小組專司制訂WPAN類型的短距傳輸,然實際制訂早已不限WPAN應用,而是所有短距應用傳輸,包括Bluetooth所用的基層標準為IEEE 802.15.1,ZigBee所用的基層標準為IEEE 802.15.4,UWB所用的IEEE 802.15.3a等。



因此,IEEE發起802.15.3c工作小組(Task Group),稱為TG3c,以制訂適合高量影音傳輸的短距無線標準。TG3c所設定的運作頻段與WiHD相同,均在60GHz(57~64GHz),預計可達2Gbps以上的傳量,選用性標準甚至可達3Gbps。



也由於使用60GHz的極高頻,頻率愈高波長愈短,以致此標準亦被稱為毫米波WPAN(millimeter-wave WPAN或mmWave WPAN)。



Wi-Fi VHT


VHT全文為Very High Throughput(極高傳量),是由原有Wi-Fi標準的組織成員所發起的新標準,此標準將能以相容現有Wi-Fi裝置及運作為前提來制訂,但可支援高速視訊傳輸,此標準有時也稱為VHT60(使用60GHz頻段運作)或Gbit Wi-Fi(傳量可達Gbps以上的Wi-Fi)。



目前VHT60標準的制訂正與另一研擬中的標準IEEE 802.15.3c發生重疊糾葛,且尚未取得共識。此外,所謂與現有Wi-Fi相容是指Wi-Fi VHT在60GHz的頻段運作時,可臨時切換回現有Wi-Fi常用的2.4GHz、5GHz頻段,並能與現有Wi-Fi接取點(Access Point;AP)、路由器共同運作、共同提供無線服務。



WiGig


WiGig全稱Wireless Gigabit Alliance,亦是以60GHz為運作頻段的短距超傳量無線標準,同時亦是目前為止最晚成立的WVAN訴求標準,於2009年5月成立。




《圖五 2009年5月成立的WiGig為目前最晚成立WVAN標準推動組織,圖為其官方網站 》


資料來源:WirelessGigabitAlliance.org




WiGig成立後尚未揭露相關的技術規格,因此尚無法得知其傳輸率、延遲、傳距、能否穿牆傳輸、非視界性傳輸等,不過其成員陣容卻讓人無法小覷,最初成員為Dell、Intel、Microsoft,均為PC領域的主導業者,因此WiGig極可能以PC為主發揮其影響力。



除三者外,其他其他相關業者亦多為大廠,如Atheros、Broadcom、LG、Marvell、MediaTek(台灣聯發科技)、NEC、Nokia、Panasonic、Samsung,及新興公司Wilocity等,是目前為止最多晶片業者參與的WVAN標準。



IEEE 802.11n


前面已談及7個組織或相關技術標準,而現有以WLAN為訴求的Wi-Fi也由於近陣子11n標準的正式定案(拖延7年之久),使其理論速率最高達600Mbps,若現有WUSB、Wireless HDMI等低於的500Mbps速率均已嘗試用於高速視訊傳輸,那麼11n亦同樣有機會角逐此市場,且11n還具有穿牆傳輸、更長距傳輸等優勢,因此11n亦是值得持續觀察留意的潛在標準。



WVAN發展特性


將上述進行進一步歸納,可領略以下數點:



以WiHD為主要競爭對象


目前以WiHD標準及進度最為快速完整,所揭露的技術資訊亦最多,其他同樣角逐WVAN領域的標準均以WiHD為主要競爭對象,同時在揭露自身技術特點,亦盡可能與WiHD比照。



重視非壓縮方式傳輸量


由WiHD的技術資訊揭露可知,WVAN標準極重視傳輸量,傳距方面至少10公尺以上,並盡可能以非壓縮方式進行影音傳輸,且要能支援防拷傳輸,傳輸延遲也力求降低。至於能否穿牆傳輸、傳距是否能更遠等均在其次,甚至可用其他標準來互補。



消費性電子應用屬性強


WVAN屬消費性電子應用,因此相關機構組織多選擇在國際性的消費性電子展期間發佈最新的成果與動向,如每年1月的賭城CES展、每年9月的慕尼黑IFA展等。



頻段使用不複雜


除WHDI與11n是以現有Wi-Fi技術為基礎外,其餘標準不是使用60GHz運作頻段,即是使用UWB技術,來滿足高速視訊傳輸的要求。



新興晶片技術相當關鍵


諸多標準均以消費性電子大廠為主導,並多半會倚賴新興業者的技術,如WiHD的SiBEAM(Samsung、Panasonic有入資)、Wireless HDMI的Tzero、WHDI的AMIMON等。



《圖六 WVAN技術方案的推展,最先須有收發器晶片(Chip),之後收發器模組(Module),更之後為收發配接器(Adapter),最終則將內建、嵌入至現有影音裝置中,圖為以色列AMIMON公司的WHDI收發器晶片 》

資料來源:AMIMON.com


最後,無論是使用UWB或60GHz均有若干困阻。由上述可之,現有以UWB為基礎的WVAN速率多不如60GHz頻段技術,因此提升速率成為其首要課題,而60GHz頻段則遭遇各國頻段不一的問題(此與WiMAX類似),如北美為57~64GHz,日本為59~66GHz,歐洲為57~66GHz,澳洲為59.4~62.9GHz等。不過目前各國(包括歐盟、北美、亞太、金磚四國BRIC等)大體均同意逐步釋出60GHz頻段的使用權,然頻段的切割範疇仍然未統一,此成為60GHz技術普及的一項挑戰。



WVAN後市看好 技術與市場定位尤其關鍵


雖然WVAN後市相當看好,但短時間難以普及,原因在於技術與市場定位。在技術上,60GHz為高難度技術,而UWB過往亦被視為冷門技術,以致主流大廠多未著墨、關注,近3~5年才開始重視,並需倚賴新興技術業者以加速發展,而新技術也意謂著較昂貴的產品單價,其無線收發器零售價均要數百美元。



在市場定位上,目前高清晰度、完整高清晰度均偏中高階市場定位,支援與合乎此清晰度的影音家電、設備均為高價,因此短期內價格亦不易低落。不過整體而言技術成熟度仍是關鍵,技術與標準一旦成熟,並進行快速量價均攤,未來最終WVAN可取代現有HDMI實線。



相關文章
具備超載保護USB 供電ISM無線通訊
以GMSL取代GigE Vision的相機應用方案
運用PassThru技術延長儲能系統壽命
巨磁阻多圈位置感測器的磁體設計
為新一代永續應用設計馬達編碼器
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新聞
» Arm發佈車用技術及運算子系統路徑圖 加速AI車輛上市
» NetApp藉由智慧型資料基礎架構加速AI創新
» 亞東工業氣體司馬庫斯廠落成 強化在台半導體材料供應鏈韌性
» 友通加速投入AI IPC研發 擴大應用領域
» 意法半導體第二代STM32微處理器推動智慧邊緣發展 提升處理性能和工業韌性


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2024 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3  v3.20.2048.44.197.113.64
地址:台北數位產業園區(digiBlock Taipei) 103台北市大同區承德路三段287-2號A棟204室
電話 (02)2585-5526 #0 轉接至總機 /  E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw