在今年的CES中，有很大比例的展示皆与影音有关，而在数位家庭的发展上，诚如上文所提到的，支援1080p的full HD影音品质内容已是市场上的大势所趋。要想提供full HD的品质，从制作到播放之间有许许多多的环节必须同时具备支援的能力，才可能做得到。在传输上，数位家庭中也已朝向无线化发展，但想​​传输HD的影音内容，一直有一些瓶颈存在。在本次CES中，我们也可以看到在这方面发展上的重大突破。

对于无线传输来说，有三大考量的议题，分别是：传输率（throughput）、距离/涵盖范围和可靠性（reliability）。不同的应用会对这三大议题有所偏重，以即时性的串流影音来说，就需要极高的传输率及保证传输上的高度可靠性。无线市场上不断地运用各种可行技术来改善这三大议题，例如使用OFDM、64QAM等更复杂的调制（modulation）技术，以及提升对频谱的利用率。

目前市场上有两大新兴技术可用来改善频谱的利用率，一是超宽频（Ultra Wideband, UWB），一是多重输入多重输出（Multiple-input, multiple-output, MIMO），后者被用在新一代的WLAN标准– 802.11n中，而802.11n与UWB都被视为是家庭影音传输的可行性解决方案。虽然两大技术仍在商品化的初期阶段，但在这次CES中，我们可以看到两大阵营摩拳擦掌，分别展示出许多的解决方案。

802.11n规格大致底定

先来看看802.11n，此规格历经WWiSE和TGnSync两大团体的摩合后，在2006年1月总算整合拟定1.0的草案版本。接着Broadcom、Atheros、Marvell等晶片厂商开大力推动其draft-n（或称pre-n）的晶片，而Netgear、Buffalo、Linksys等网通设备厂商及一些笔记型电脑厂商也开始推出采用draft-n的产品。

不过，由于在1.0草案制定后，出现了1万2千多条的修正意见，因此市场上对draft-n产品在未来相容性上的相当存疑，加上实际应用上并未见到明显的改善成效，这都让draft-n的产品无法真正打开市场。在此情况下，各大厂商开始对市场做信心喊话，包括Broadcom和Atheros自行进行相容性的测试，Intel则展开了“ConnectwithCentrino”的计画，强调消费者只要选择了“ConnectwithCentrino”的产品，就不用担心相容性的问题。而为了打开市场，甚至连Wi-Fi联盟都准备提早开始进行draft-n的验证工作。

在日前有好消息传来，802.11工作组在今年1月14日到19日的第101次会议中，顺利通过草案1.10版本，为草案2.0版本做了最终定稿，同时对802.11n标准时间表做进一步的规划。在这次的会议中的投票结果是100票赞成、0票反对、5票弃权，显示出在历经9个多月的沟通后，大家对11n的版本已达成高度的共识，预估2.0版本并不会对1.10版本做太多的改动，而1.10版本与现在市场上的draft-n产品能够相容，对于修订的部分只需透过软体的更新即可进行升级。这对于现行的产品及今后的市场推展来说当然是一大利多，即使最后的正式版本预估要到2008年才会完成，但因规格发展至今已大致抵定，想用的人已可放心使用了。

802.11n大幅提升WLAN效能表现

无线传输性能的好坏会受到PHY层及MAC层标准所影响，其中PHY层标准规定了所使用的频带、调制方式、传输速率等；MAC层标准则规定了所使用的网路拓朴、封包长度、连结漫游等功能。在802.11b、802.11a及802.11g的规格演进中，主要的修改部分为PHY，而802.11n则针对PHY及MAC都做了新的定义，因此可说是革命性的新一代规格。

相较于采用直接序列展频（Direct-Sequence Spread Spectrum；DSSS）及补码键控（Complementary Code Keying；CCK）调制技术的802.11b，802.11n在实体层方面采用和802.11a及802.11g相同的OFDM技术，不过，11n采用了比11a/g标准更高的最大编码速率（code rate）和更大的频宽，这种改变可将最大的数据传输率从54Mbps提升到65Mbps。 11n与其他上一代规格的差异比较，请参考(表一)。

让11n倍受注目的新作法是它采用了MIMO技术，此技术能在不加大频宽的条件下让数据传输率以倍数提升，此外，妥善设计的MIMO系统还可以同时改善涵盖范围和稳定性。在MIMO系统中，「有效传输率」（effective throughput）的提升比「峰值传输率」（peak throughput）还大（有效传输率是在离发射器特定距离所量测到的传输率，而峰值传输率是在离发射器很近的地方量测到的传输率），独立的测试显示一个设计良好的WLAN MIMO系统可以将有效涵盖范围提升八倍，同时也能将有效传输率提升六倍。请参考(图一)。

《图一 采用MIMO与不采用MIMO的WLAN传输效能比较（数据源：The Tolly Group, 12/23/2004）》

在电波的传输中，多径效应（Multipath）一直被视负面性的干扰因素，但MIMO采用空间分割多工（Space-division Multiplexing；SDM）的技术来克服这个瓶颈。简单地说，MIMO技术是在WL​​AN发射端将数据流切分为多个部分，即所谓空间资料串流（spatial streams），再透过不同的天线发射到相应的接收端天线，当空间资料串流的数量提高一倍，原则上就能将传输率也提升一倍。但鱼与熊掌难以兼得，当空间资料串流增加时，传输功耗会提升，会占用更多频宽，也会需要更高的成本。 Draft-n规格中包括一项MIMO省能（power-save）模式，也就是只有在确定多重路径的作法能提升效能时，才会采用更耗电的多径途径。

除了MIMO及更佳的OFDM作法外，11n还定义了多项新的技术特性，例如属于智慧型天线的波束成形（beam-forming）和分集（diversity）技术，以及将两条20MHz通道合并为40MHz的作法，能够有效的提升数据传输率。其他的选项还包括高传输率复制模式（high-throughput duplicate mode），有助于延伸网路的范围；窄化保护频带间隔（short guard interval），也就是透过进一步限制overhead的位元大小来改善封包传输效率；还有相当重要的汇聚（aggregation）作法，这种方法可充分提高MAC的效率，增加总体有效传输率。

11n与上几代标准不同的地方，在于它提供了多种选择模式和组态配置，因此各家厂商除了满足基本的标准要求以达到相容性外，可以自行选择支援更高阶的技术选项，一方面可提高传输效能表现，一方面则能推出区隔化的产品，满足高阶及特定应用的需求。依目前的草案，11n最多可提供575种可能的数据传输率配置，而在理想的状况下，如果厂商的产品支援了所有高阶的技术选项，11n的产品最高可达600Mbps的传输率。这种产品需支援4 x 4的最高天线组，但目前市场上的产品才刚开始从2 x 2 的天线提升到3 x 3 的天线，最高的原始数据传输率为300 Mbps，这已是很高的传输率了。 (表二)为802.11n 1.0草案中的主要特性

draft-n产品日益壮大

在这次CES中，原先已推出draft-n产品的晶片及设备厂商，仍旧不遗余力推出最新的产品，并实机展示在影音方面的传输应用。在晶片方面，包括Broadcom的Intensi-fi及Atheros的XSPAN技术，其中Intensi-fi支援802.11n草案中的2x2、3x3或4x4天线配置，而且采用all-CMOS架构设计；XSPAN则采用了三射频单晶片的MIMO架构。两者皆同时支援2.4GHz及5GHz双频带，这也是微软最新作业系统中要求支援的规格。目前有Linksys、Buffalo和联想等公司的产品宣布采用Broadcom的解决方案，而联想的ThinkPad T60、R60、X60与Z61系列产品中，也已有几款产品采用Atheros XSPAN。

在Intel方面，该公司在CES中展示了多款支援Wirelss-N的AP和笔记型电脑，如(图二)。目前基于Napa平台的笔记型电脑已采用其Wireless-N技术，预定在3月时，Intel的讯驰平台将会升级到Santa Rosa平台，到时将会内建支援下一代Wireless-N技术的11n Kedorn模组。另一个让11n阵营感到振奋的，则是Apple电脑持续在其产品线上支援draft-n，目前包括其最新的Apple TV、AirPort Extreme／AirPort Express和iMAC电脑等，都已建置对draft-n的支援硬体，其中Apple TV的用途上正是用于无线影音内容的传输。

《图二 Intel在今年CES中展示多款支持Wireless-N产品 》

UWB的发展潜力十足

另一个候选的高速无线影音技术是UWB，它和802.11n草案的发展相似，也曾历经两大标准推动团体（WiMedia和UWB Forum）的相持不下，由于两大团体在技术面难以达成整合，加上在IEEE中的势力相当，造成标准推动的难产，最后诉诸产业采用发展的现实，目前看起来，WiMedia阵营已取得主流的地位，包括Wireless USB（W-USB）和蓝芽都已宣布采用WiMedia的UWB做为其底层技术。

在WiMedia所提出的MB-OFDM UWB的射频实体层规范中，它使用到3.1 – 10.6 GHz 的非管制频段，也就是有将近7500 MHz的可用频宽。此一UWB规格能支援广泛的数据传输速率，在短距离内，现今的规范中可从53.3 Mbps支援到480 Mbps。不过，480Mbps并非UWB的极限，透过更佳的技术，它甚至可支援到1Gbps以上的速率。 UWB与其他无线技术的发射讯号强度及使用频段比较，请参考(图三)。

《图三 UWB与其他无线技术的发射讯号强度及使用频段比较》

UWB的发展潜力十足，身为传输底层的技术，透过协定调适层（Protocol Adaptation Layer, PAL），UWB可以用在不同的短距离连结方案上，包括USB、WiNET（UPnP/IP）、1394、HDMI ，甚至是同为短距离无线技术的Bluetooth。目前投入此市场的厂商众多，包括Wisair、Staccato、Alereon、WiQuest、Sigma Designs、瑞昱（Realtek）、Tzero、Focus Enhancements、Artimi、NEC、Infineon等。其中Wisair、Staccato、Alereon等公司是以W-USB为主力市场，这也是UWB最商品化的一项应用，以PC及其周边为主要的应用产品，目前已有Dongle、Hub等产品开始推出市场。 Artimi是以MAC为发展核心的厂商，锁定的领域是可携式设备的大量数据传输，例如数位相机的照片下传等，在规格上强调支援高、低双频的W0USB和蓝芽技术。

即时的无线影音传输则是挑战性相对高出许多的一块市场，目前锁定此一应用领域的厂商包Tzero、Focus、Sigma Designs等厂商，WiQuest则是PC应用与影音应用两吃，不久前才推出其WiDV方案，强调能提供高达1Gbps的传输率，能够提供更稳定的影音品质。另有一家值得注意的UWB厂商，也就是不属于WiMedia阵营的Pulse~Link，该公司专属的Cwave架构也能达到1 Gbps以上的传输率。

Tzero满足严格影音需求

同样是WiMedia阵营底下的厂商，但当面对影音应用诉求时，各家厂商都展现了自己独到的技术，以满足这项严苛应用的需求。以Tzero来说，该公司特别强调其技术在可靠性（reliability）和可用性（availability）上的表现能力，其TZ7000晶片方案能达到小于10-8的封包错误率，这意味着在片长两个小时以内的节目播放中，连一个封包错误都找不到。其他的特色还包括对电波的极佳抗干扰性，QoS频宽保证机制的建立，以及利用MIMO技术来改善传输效能，请参考(表三)。

Focus挑战UWB短距离传输限制

Focus的方案也具备相当不错的技术特色，该公司的PHY能将操作频率更广泛地涵盖3.2–7.2GHz的高、低频，并采用DS-OFDM调制技术来克服UWB短距离的限制，其速率范围反而更广，传输距离可达30公尺，而且可以从37 Mbps支援到880 Mbps，共有16个选择速率。为了满足影音传输的需求，Focus采用分散式TDMA（Distributed TDMA）MAC技术来保证频宽，并强调低功耗的设计对频谱资源的有效利用。此外，它还支援UWB Mesh网路机制，让UWB从点对点的传输提升到网路化的架构。

WiQuest的高频宽方案

WiQuest的特色在于其上达1Gbps的传输能力。在技​​术上是透过特殊的前向错误校正（Forward Error Correcting, FEC）编码技术，在接收端进行误码纠正演算，借此提高传输速率，完全是透过软体技术来达成，并未变更任何硬体配置。为支援影音应用，其WiDV方案也具备专属的编解码功能，此功能并非MPEG或JPEG2000的格式，该公司强调在高速传输条件下，能以极低的压缩率来达成高品质影音的传输，这会获得更佳的视听感受。

家庭无线影音技术，谁能胜出？

虽然说802.11n与UWB分别被定位为WLAN和WPAN的技术，两者似乎各有其应用领域，其中11n偏重范围较大的宽频网路接取应用，UWB则诉诸于短距离的高速序列传输应用。因此两者应该是互补多于竞争。不过，就传输率、距离、功耗及成本等因素来考量的话，在技术的持续进展下，两者的应用性可能会愈来愈接近。不论就消费者或设备业者来说，如果有一种技术能满足所有的需求，那就会排挤掉其他的技术。

就无线​​影音的传输来说，过去的11g或11a技术都不能获得令人满意的HD视听经验。主要的瓶颈来自传输率和涵盖范围不足，以及无法克服存在于网路环境中的干扰变数。以11a/g来说，其实应该可以支援单频道20Mbps的HDTV播放，但实际的经验是令人挫折的，这是因为11a/g的实际传输率并不稳定，会受到距离与环境的影响，而且当遇到暂停、即时重播、倒带和快转等动作时，对频宽及设备的操控需求又会不同，技术上的难度相当高。

今日的11n和UWB都提供了远高于11a/g的传输率，这虽然并非高品质影音内容的唯一条件，但高传输率确实能保证更佳的传输品质，提供更高的抗干扰能力。但这仍不够的，毕竟在无线的空间中充满了变数，这些技术还得对延迟、抖动和封包的损毁提出因应的方案。这也会是影音市场最后选择UWB或11n的关键所在。举例来说，当微波炉开启时，就会对附近的无线通讯造成相当大的影响，(图四)显示Tzero UWB方案与draft-n方案在微波环境下的传输率影响比率，从图中可以看出，当微波开启时，draft-n方案的传输率遽降至5%以下；相较之下，抗干扰性的UWB方案能维持极高的传输品质。

《图四 在微波炉使用环境下，11n与Tzero UWB的表现比较（数据源：Tzero）》

不过，两者在本质上的特性，让它们仍能维持一定的市场区隔，例如USB随身碟的无线化，UWB无疑会是较佳的单纯选择，这类产品不需用到复杂网路接取功能的11n；相对地，在AP、路由器或NB网路卡的市场，UWB也没有跨足之地，这还是11n的天下。至于在影音设备的讯息互传上，HD影音的重要有线传输规格为HDMI，UWB也已成功进入此一领域，包括Tzero和Pulse~Link等公司都已推出wireless HDMI的解决方案。

因此，在现阶段，预估从播放器（如DVD/STB/PVR）到TV这一段的无线化，会以UWB为优先选择；若是要透过网路将PC或远端的内容传送到电视播放，则会需要透过中介的闸道器（gateway）、路由器或数位媒体转换器（Digital Media Adaptor, DMA）来接收，再传送给TV，而这类的中介设备，则会需要支援802.11n的方案。

（作者为电子产业专业自由作家，联络方式：ou.owen@gmail.com ）