60GHz頻段技術(shù)日漸茁壯，802.11ad落實超高速無線互連

　　當(dāng)今數(shù)字世界所面臨的嚴(yán)峻考驗不外乎為數(shù)據(jù)處理、儲存和傳輸。隨著支持全高清(FHD)視頻流媒體和4K視頻的移動設(shè)備逐漸成為主流，消費者對數(shù)據(jù)帶寬的需求仍持續(xù)成倍數(shù)增長。

　　現(xiàn)階段，第三代通用串行總線(USB 3.0)和以太網(wǎng)絡(luò)(Ethernet)等有線數(shù)據(jù)接口已達(dá)到Gbit/s的傳輸速率，但在無線傳輸方面，2.4GHz和5GHz的無線局域網(wǎng)絡(luò)(Wi-Fi)技術(shù)，目前所在頻段早已非常擁擠且難以擴(kuò)展。

　　有鑒于此，應(yīng)用60GHz非授權(quán)頻段的802.11ad無線解決方案開發(fā)需求遂浮出水面，其可提供具備數(shù)千兆數(shù)據(jù)帶寬的寬帶網(wǎng)絡(luò)，為滿足未來消費者需求的理想選擇。在此為不熟悉頻段規(guī)范的讀者特別說明，非授權(quán)頻段是由當(dāng)?shù)仡l段監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供，使用者無需繳納監(jiān)管授權(quán)費。Wi-Fi可在2.4GHz、5.0GHz及新的60GHz非授權(quán)頻段上運(yùn)作。

　　實現(xiàn)三頻Wi-Fi愿景　802.11ad開拓?zé)o線應(yīng)用

　　以數(shù)千兆位Wi-Fi聞名的IEEE 802.11ad標(biāo)準(zhǔn)于2012年12月發(fā)布，提供高達(dá)7Gbit/s的無線數(shù)據(jù)傳輸速率。最近，業(yè)界暨Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)及其合作伙伴推廣802.11ad后，相繼開始運(yùn)用802.11ad所帶來的千兆位容量于各式新型無線互連解決方案。

　　802.11ad可解決頻段擁擠的問題，同時改善設(shè)備的外觀工業(yè)設(shè)計并提供較其他無線技術(shù)更佳的用戶體驗。首先是新一代2.4GHz/5.0GHz/60GHz三頻Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)，可將無線互連的速率容量提升至千兆位，創(chuàng)造新的室內(nèi)無線體驗;消費者可使用支持802.11ad的智能手機(jī)連接到無線連接點(Access Point)，并與其他支持802.11ad的設(shè)備如平板電腦、筆記本電腦、顯示器、網(wǎng)絡(luò)儲存服務(wù)器(NAS)等交換數(shù)據(jù)(圖1)。如此一來，消費者不用長時間等待，僅需數(shù)秒即可導(dǎo)入完整的媒體庫或下載一部完整的電影。

　　圖1　三頻Wi-Fi應(yīng)用情境圖

　　與此同時，802.11ad將使移動體驗更上一層樓。隨著智能手機(jī)、平板電腦等移動設(shè)備效能媲美PC，用戶僅須攜帶移動設(shè)備，透過無線網(wǎng)絡(luò)連接至更大或多個顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)和可擴(kuò)展性磁盤驅(qū)動器的基座即可隨時進(jìn)行工作(圖2)。移動設(shè)備和基座間的所有信息可透過802.11ad千兆無線連接傳輸。

　　圖2　無線擴(kuò)充基座應(yīng)用概念圖

　　由此可見，使用移動設(shè)備實現(xiàn)所有運(yùn)算、互聯(lián)網(wǎng)、娛樂和游戲功能的時代已經(jīng)來臨，未來802.11ad將為無線連接市場帶來許多機(jī)會，無論是用于實現(xiàn)辦公室內(nèi)的無線桌面PC體驗或是家庭4K視頻流。

　　此外，旅客在旅途中還可享受卓越的同步與移動情境體驗，如使用支持802.11ad的設(shè)備將數(shù)據(jù)快速備份至主機(jī)或在登機(jī)前從信息服務(wù)站下載一部電影，抑或是與朋友分享文件(圖3)。802.11ad的千兆位數(shù)據(jù)傳輸量可使設(shè)備僅需數(shù)秒即可完成文件傳輸，節(jié)省時間以處理更為重要的事務(wù)。

　　圖3　設(shè)備對設(shè)備高速數(shù)據(jù)分享

　　60GHz應(yīng)用漸具雛型　802.11ad芯片擴(kuò)大亮相

　　隨著802.11ad應(yīng)用情境日益明朗，通訊芯片商也開始展開技術(shù)和產(chǎn)品布局。例如，SiBEAM即已提供三款支持802.11ad的組件，包括802.11ad的媒體訪問控制層(MAC)/基帶處理器SB6501、適合移動設(shè)備(直流電池供電)應(yīng)用的60GHz射頻收發(fā)器SB6510，以及固定設(shè)備(交流電源)的60GHz射頻收發(fā)器Sil6312;同時SB6501提供雙天線陣列，可增強(qiáng)連接主流系統(tǒng)單芯片(SoC)平臺所需的無線穩(wěn)定性并實現(xiàn)更靈活的數(shù)據(jù)接口。

　　現(xiàn)階段，市面上大多802.11ad芯片均內(nèi)建關(guān)鍵射頻電路及多種內(nèi)置天線，以提供優(yōu)異的無線性能、穩(wěn)定性及極佳的設(shè)計靈活性，并支持從移動設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備至顯示器等不同的大小設(shè)備;同時可讓原始設(shè)備制造商(OEM)依不同應(yīng)用選擇和增添MAC/基帶處理器和射頻芯片組。

　　以消費性電子類的移動應(yīng)用來說，用戶會以水平或垂直的方式手持設(shè)備，OEM廠商可選擇為設(shè)備添加第二個802.11ad SB6510射頻IC，以加強(qiáng)天線密度進(jìn)而增強(qiáng)無線連接的穩(wěn)定性。至于以交流電源方式供電的無線傳輸產(chǎn)品，如電視機(jī)、無線路由器或儲存設(shè)備等，系統(tǒng)業(yè)者則可采用支持交流電供電的802.11ad芯片。

　　最新的802.11ad射頻芯片組在單一組件中整合功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)與多個相位陣列天線。以SiBEAM的802.11ad方案為例，其專利的內(nèi)置天線整合在基帶處理器中，由自適應(yīng)波束形成(Beamforming)和控制算法獨立控制，可提升無線連接性能和穩(wěn)定性。

　　有別于2.4GHz和5GHz Wi-Fi頻段，60GHz頻段上波束形成和控制功能在保持鏈路性能和穩(wěn)定性方面扮演更重要的角色?；鶐Ш吞炀€陣列協(xié)同工作，在兩個持續(xù)通訊的設(shè)備間「形成」和「控制」波束，兩個互通的設(shè)備間隨時與多個天線陣列互連，僅使用一條鏈路進(jìn)行傳輸和接收數(shù)據(jù);如果工作中的鏈路突然中斷，即會啟用另一條已建立的鏈路，以保持無線連接不中斷。上述所有功能皆能透過市面上最新的802.11ad解決方案實現(xiàn)，對用戶來說十分簡易。

　　另一方面，802.11ad射頻芯片亦須支持USB 3.0和PCIe 1.0接口，以與主流應(yīng)用處理器連接;目前相關(guān)芯片商正積極開發(fā)802.11ad參考設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計模塊，進(jìn)而幫助系統(tǒng)制造商在短時間內(nèi)即可將802.11ad功能增添至其平臺上，并適用于不同的設(shè)備。

　　隨著每年智能手機(jī)的出貨量逾十億支，且越來越多設(shè)備成為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的一環(huán)，Wi-Fi在過度擁擠的2.4GHz和5GHz頻段上帶寬不夠使用的情況只會變得更糟，因此，包括OEM廠商、網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商、解決方案提供商及本地監(jiān)管機(jī)構(gòu)等無線產(chǎn)業(yè)成員都在積極尋找如60GHz等其他頻段來擴(kuò)展服務(wù)。

　　消費者更是期盼新一代無線技術(shù)能一舉解決Wi-Fi頻段擁擠的問題，并提供全新的用戶體驗。目前通訊產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈已看到802.11ad技術(shù)的潛力且著手推出相關(guān)解決方案，將能為移動、PC、網(wǎng)絡(luò)和消費性電子市場的客戶提供最具成本優(yōu)勢的802.11ad設(shè)計。