因為802.11 WLAN的成功，使廠商們相信「速度」將是未來的賣點。理由很簡單，就是消費者都想在WLAN上傳輸影音多媒體資訊。不過，現在的802.11b/a/g技術都無法實現這個理想。於是，速度超過100MHz的802.11下一代技術 － 802.11n便成為大家矚目的焦點。此外，與其它通訊技術一樣，除了要加快傳輸率以外，如何提高通訊品質、擴大應用面，也是802.11的重要課題。

市場概況

就技術層面而言，廠商應該先改良現有802.11b/g通訊距離問題才對。但是，因為「速度」太過迷人了，所以，晶片設計商已經設計出新一代高速的WLAN晶片和產品。他們大都是以自定規格的方式，在現有技術範圍內來實現這些高速晶片。這些廠商為何要「偷跑」呢？主要原因是，802.11的下一代新標準 － 802.11n要再等兩年以後才能正式公佈。「時間就是金錢」，廠商為了要搶先佔有高速的WLAN市場，寧可先推出自定規格的晶片。不過，OEM系統商和消費者是否願意配合呢？目前WLAN市場佔有率的排名，是否將來真的會因此而改變嗎？因為這一切都在瞬息萬變之中，實在無法馬上下斷言。然而，可以確認的是，大家都寄望著802.11n。

高速競賽確實已經開始了。雖然，2.4-GHz 802.11g和5-GHz 802.11a的傳輸率已達54-Mbps，但是它們的最佳（殺手級）應用迄今仍不知在哪裡。不過可預知的是，更快速的WLAN可能會應用在家庭影音資訊的傳輸。

802.11與數位家庭的結合

今天許多新興技術幾乎都和數位家庭網路、家庭劇院，或家庭多媒體數位中心有關。圖一是一個典型的多媒體數位家庭網路，其中多媒體伺服器（multimedia server）或閘道器是網路中樞。在圖一中，有兩個橋接器（access point）：802.11a+e和802.11g+e，802.11e是提供QoS的功能，如表一所示。各種多媒體應用所須考慮的QoS因素詳如表二所示。

《圖一　多媒體數位家庭網路》

對表二中的大多數多媒體應用而言，服務品質（Quality of Service；QoS）與傳輸率、延遲（delay）、抖動（jitter）、封包錯誤率（Packet Error Rate；PER）、封包遺失率（Packet Loss Rate；PLR）、安全（security）息息相關，不過，也有少數的數據（data）傳輸應用和QoS無關。例如：較長的延遲時間會被視訊電話（videophone）用戶發現，但對瀏覽器用戶卻沒有感覺。

提供服務品質管理（QoS）的802.11e

802.11e提供兩種方式支援QoS。第一種是，目前廣泛使用的「分散協調功能（distributed coordination function；DCF）的延伸，稱作EDCF（enhanced DCF），它是利用CSMA/CA。第二種是，「集中協調功能（point coordination function；PCF）的延伸，稱作「混合協調功能（hybrid coordination function；HCF）。EDCF將訊框（frame）分成四種不同的排序等級，但不保證低順位的訊框永遠會讓給高順位的訊框先傳送。HCF利用橋接器和WLAN裝置之間的協調通道，在橋接器控制之下，依照配置的傳遞時間傳送每一個訊框。HCF也將訊框分成至少四種不同的排序等級，但是它始終會先傳送高順位的訊框。這種機制就稱作「保證（guarantee）」。

在表二中，抖動（jitter）的產生主要是因為WLAN裝置的處理機制造成的，例如：多工器（multiplexer）中的指標調整（pointer adjustment）、同步器（synchronizer）內的脈衝或位元填補（bit stuffing）機制。抖動對WLAN的影響是很大的，它會增加接收端的位元錯誤率（bit error rate），降低WLAN的QoS。

保護存取技術 － WPA

「Wi-Fi保護存取（Wi-Fi Protected Access；WPA）」是IEEE 802.11i標準中的新技術，它將取代原先的WEP。WPA包含許多可以將資料加密能力增強的方法，例如：TKIP、MIC、IV和重置密鑰（re-keying），並支援使用者身份驗證（authentication）。它提供兩種驗證方法，一種是供給企業用戶使用，這是遵循802.1x標準和「延伸驗證通訊協定（Extensible Authentication Protocol；EAP）」。另一種是供給家庭用戶使用，這是採用「預先共用密鑰（Pre-Shared Key；PSK）」的方法。通常，WPA是以軟體的形式被安裝於WLAN裝置中。

多重傳輸 － MIMO

「多重輸入多重輸出（multiple-input multiple-output；MIMO）」幾乎是目前業界一致認為802.11n標準應該採用的技術。MIMO是依賴數根天線，在相同頻帶內，使用相同的調變方法，傳輸多頻道（multiple channels）的資料。接收端藉由它的數根天線之空間位置變化，能辨識和重組多頻道的訊號，如圖二所示。理論上，增加天線的數量，就可以直接增加頻道容量，不需要佔用額外的頻寬。但實際上，每增加2或3根天線就需要2或3倍的頻寬。

有些業者認為，MIMO也能增加通訊距離。因為它將單一資料流分解成數個傳輸速率較慢的資料流，以並列分式傳輸。通常，傳輸速率較慢的訊號比較不會受雜訊干擾，因此，通訊距離會比較遠。不過，這還要等採用MIMO的WLAN裝置上市之後，才能證實。現在，國外有許多公司正在研發MIMO技術。

《圖二　MIMO傳輸結構示意圖》

因為MIMO技術和實體層、MAC緊密相關，所以，它是以硬體為主的解決方案。在硬體元件價格無法降低的情況下，使用MIMO的WLAN裝置之單價將會比一般的WLAN裝置高出50%。

802.11晶片市場卡位戰

認識晶片技術不僅對於系統設計者而言是必要的，聰明的消費者也一定會辨別哪些產品包含了哪些晶片，以及它們支援哪些功能，尤其是那些自定的規格或專屬（封閉式）的標準。對多數終端產品供應商而言，他們也會急著想要了解到底這些不同的專屬技術，能提供多少市場利潤。

然而，要以802.11晶片技術來對設計商做分類，是一件繁瑣的工作。有許多公司是以在原有802.11 WLAN標準規格中，自行增加新功能的方式進入市場。此外，若以晶片的供應量計算，至少有6家廠商宣稱他們是排名在前2或3大的領導者。同時，量產市場是以頻段（frequency band）和802.11的新功能為主要訴求向前演進。

包含TI、Atheros、Broadcom、Globespan Virata （之前為Intersil領先，但即將變為Conexant領先）等公司，已經成為各種不同形式802.11晶片的前幾大供應商。

2003年7月，Intersil突然宣佈退出WLAN市場，並將它的「無線網路產品團隊（Wireless Networking Product Group）」賣給Globespan Virata，當時市場真是一陣譁然，因為Intersil曾經是802.11b晶片的最大供應者。緊接著，更令人吃驚的是，Globespan Virata被Conexant購併，或許Intersil的「無線網路產品團隊」可以在Conexant目前的其它技術領域中，找到共生的模式。這種現象，說明了WLAN技術的新陳代謝速度，已經快到讓晶片設計公司招架不住了。當初，Intersil擁有兩個產品系列：「高效能類比產品（High Performance Analog Product）」和「無線網路產品」。但是，因為這兩種產品的商業經營模式不一樣，所以，Intersil做了策略性的選擇，捨棄無線網路產品，而將所有資源和技術能力全部集中在「高效能類比產品」上。

2003年時，TI也在802.11b晶片市場中佔有一席之地，雖然，那些TI的晶片大部份是貼著Intel的商標。Intel的Centrino無線電技術仍有賴於T1及其它晶片供應商，因為Intel的WLAN技術能力尚未達到量產的規模。當然，Intel的做法也會讓大多數WLAN系統廠商認為，寧可採取保守的經營策略。

2003年，Broadcom首先推出802.11g，在IEEE尚未正式批准802.11g標準之前，就已經對外出售802.11g晶片了。這個舉動的確觸怒了許多同行業者。

Atheros是802.11a技術的先鋒，而且是WLAN早期的市場領導者。Atheros亦率先推出802.11a/g整合晶片，而且很可能是雙頻（dual-band）晶片設計的領導者。

其它的WLAN晶片競爭者，包含Agere、Philips、Marvell。此外，初創的公司，例如：IceFyre、Bermai、Airgo Networks也正努力地想要取得市場佔有率。可以預期的，Intel最後也會推出他們自己設計的晶片，不再依賴T1及其它晶片供應商。

追求頻寬

Broadcom搶先推出802.11g晶片的做法，可能是為了要贏得下一代高速WLAN晶片市佔率而事先所下的伏筆。不過，Atheros卻不為所動，依然推銷他們的802.11a晶片。代售Broadcom早期802.11g產品的供應商發現，只要在產品包裝上標明「54」就能夠大賣。因此，現在的廠商都拼命地在包裝盒上動腦筋，想將此數字增加。這場「行銷戰」將會持續延燒超過100 Mbps。

目前Atheros正力推Super G技術，其傳輸率可達108 Mbps。D-Link的DI-624路由器（router）就是使用這項技術。系統商Linksys和Netgear也採用類似的技術來設計他們的產品。

第一招：頻道結合

不過最近Super G技術卻讓Atheros身陷爭議之中。原因是Super G利用「頻道結合（channel bonding）」技術 － 同時使用兩個頻道傳送資料，以得到比較好的效能。反對者（包含Broadcom）認為，Super G是一位「壞鄰居」，會嚴重影響在它附近的其它WLAN網路。Atheros反駁說，Super G能動態調整，避免干擾發生。

2004年4月1日，平時的宿敵Atheros和Broadcom卻一起宣佈，他們將合作開發一種新的WLAN技術 － SuperBurner-AF。他們宣稱，此技術可以解決目前最常見的問題 － 實體層障礙和鄰近干擾。

第二招：解決干擾

SuperBurner-AF利用「雙模高功率雷射（dual-mode high-powered lasers）」來達到高效能，和解決上述的兩項主要干擾問題。第一個模式是簡單地穿透任何障礙物，產生視線（line-of-sight）路徑，確保最佳的訊號效能。第二個模式是尋找並將鄰近的WLAN產品「永久關閉（permanently disable）」，移除週邊附近任何的干擾源。因為第二個模式（「沒有鄰居」是它的別名）恐怕會造成爭議，所以Atheros和Broadcom已經準備好接受競爭者的各種批評。他們堅持將SuperBurner-AF視為一種中立仲裁的角色。

目前，採用SuperBurner-AF晶片的產品還在設計、驗證中。Atheros和Broadcom為了保護此技術的智財權，並不打算在美國以外地區製造SuperBurner-AF產品。但是，若SuperBurner-AF最後能夠成功的話，國內業者應該要爭取SuperBurner-AF或類似技術的生產機會。此外，Broadcom也將推出100 Mbps或更快的晶片，叫作Afterburner。

為避免產生爭議，GlobespanVirata選擇以提昇MAC的效率為發展策略，增強Prism Nitro XM晶片對尖峰（burst）資料封包、資料壓縮的處理能力。壓縮效率通常是依不同的資料類別而有所不同的，但如果消費者傳送的壓縮檔格式是屬於「損失（lossy）型」演算法，譬如MP3，則最後壓縮的結果將不會有很大的改善。MAC最佳化，譬如封包尖峰量的分散，能夠降低由於「媒體衝突（media contention）」所產生的延遲，尤其能改善大封包的傳輸。GlobespanVirata宣稱，他們的802.11g延伸功能晶片可以達到140 Mbps的最高速率。

第三招：直接鏈結

GlobespanVirata也在新產品中，增加了另一項新功能，稱作「直接鏈結（Direct Link）」。這種技術容許兩個用戶端直接通訊，不需要路由器充當仲介者。如圖三所示。不過，此系統仍要經過路由器的仲裁，建立起基本的傳輸通道，但是，真正的大量資料傳輸只在一對一的路徑上產生。

《圖三　兩個用戶端的直接鏈結》

目前其它802.11晶片供應商，正專注在其它功能或應用上，以爭取市場佔有率。TI已經在PDA、手機、音樂（MP3）播放機、數位相機設計上佔了優勢，因此，TI應該可以在802.11市場上更加的成功。TI擁有802.11技術設計的彈性，能夠製造獨立的802.11晶片或將802.11晶片整合到「開放式多媒體應用平台（Open Multimedia Applications Platform；OMAP）」裡面。目前許多DSP產品都有採用OMAP。

Agere也擁有手機的重要技術和市場，所以應該可以將802.11技術導入手機市場中。不過，Broadcom的「AirForce One」802.11b單晶片卻贏過TI和Agere。手機系統可能仍然會使用802.11b一段時間；不過、桌上型電腦會迅速改用802.11g。為順應此潮流，Atheros最近公佈了新的802.11g單晶片。

Agere、TI、Marvell都在積極地開發802.11a/g整合型晶片。TI擁有獨特的雙頻設計能力，而且可以降低成本和將此技術推向主流。TI的wOne軟體套件是提供給路由器使用的，它容許一個單一的MAC和一個單一的「多頻帶射頻（multiband radio）」電路同時支援802.11a和802.11g。

本質上，這項技術在數個頻帶之間是分時的（time-slices），在一個時間內只處理一個頻帶內的資料。安裝有wOne軟體的路由器性能，可能無法和針對不同頻帶而具有不同專用晶片的路由器之性能相比，但是，這項技術容許路由器同時支援各種不同的資訊流，並且其價格約只比一台單一頻帶路由器（single-band router）多20美金而已。

結語

無庸置疑的，802.11n將使HDTV視訊串流以無線方式傳輸成為可能，這是兩年前802.11b所無法實現的。但802.11n標準迄今尚未制定完成，有人預測須等到2005年底，也有人預測要到2006年底。只是WLAN廠商已經等不及了，所以各種自定的802.11g延伸功能的高速晶片紛紛在最近推出，晶片設計商都想仿效當初Broadcom搶佔先機、一枝獨秀的經驗。

不過，802.11n畢竟是正式標準，當它被正式批准之後，現存的專屬（proprietary）規格的高速晶片可能很難繼續存在，屆時802.11n和它們之間的互通問題還得花成本解決，大多數的系統業者仍對專屬規格的高速晶片持觀望的態度。即使是Intel，至今也沒有推出技術歸他們專用的WLAN高速晶片。

除了802.11n以外，802.11i和802.11e也是802.11系列中重要的標準。它們目前雖然都還只是草案，有人預測它們將在2004年被批准，現在倒是已經有許多標榜符合802.11i、802.11e標準的WLAN裝置上市，這些現象都說明了802.11技術已經逐漸成熟，而且其演進的速度非常驚人。這種演變的力道勢必迫使業者更進一步地整合彼此的資源，其實從2003年底鴻海合併國碁，就可見端倪了。

(作者為電子業資深系統設計工作者，[email protected])

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