在今年的CES中，有很大比例的展示皆與影音有關，而在數位家庭的發展上，誠如上文所提到的，支援1080p的full HD影音品質內容已是市場上的大勢所趨。要想提供full HD的品質，從製作到播放之間有許許多多的環節必須同時具備支援的能力，才可能做得到。在傳輸上，數位家庭中也已朝向無線化發展，但想傳輸HD的影音內容，一直有一些瓶頸存在。在本次CES中，我們也可以看到在這方面發展上的重大突破。

對於無線傳輸來說，有三大考量的議題，分別是：傳輸率（throughput）、距離/涵蓋範圍和可靠性（reliability）。不同的應用會對這三大議題有所偏重，以即時性的串流影音來說，就需要極高的傳輸率及保證傳輸上的高度可靠性。無線市場上不斷地運用各種可行技術來改善這三大議題，例如使用OFDM、64QAM等更複雜的調製（modulation）技術，以及提升對頻譜的利用率。

目前市場上有兩大新興技術可用來改善頻譜的利用率，一是超寬頻（Ultra Wideband, UWB），一是多重輸入多重輸出（Multiple-input, multiple-output, MIMO），後者被用在新一代的WLAN標準 – 802.11n中，而802.11n與UWB都被視為是家庭影音傳輸的可行性解決方案。雖然兩大技術仍在商品化的初期階段，但在這次CES中，我們可以看到兩大陣營摩拳擦掌，分別展示出許多的解決方案。

802.11n規格大致抵定

先來看看802.11n，此規格歷經WWiSE和TGnSync兩大團體的摩合後，在2006年1月總算整合擬定1.0的草案版本。接著Broadcom、Atheros、Marvell等晶片廠商開大力推動其draft-n（或稱pre-n）的晶片，而Netgear、Buffalo、Linksys等網通設備廠商及一些筆記型電腦廠商也開始推出採用draft-n的產品。

不過，由於在1.0草案制定後，出現了1萬2千多條的修正意見，因此市場上對draft-n產品在未來相容性上的相當存疑，加上實際應用上並未見到明顯的改善成效，這都讓draft-n的產品無法真正打開市場。在此情況下，各大廠商開始對市場做信心喊話，包括Broadcom和Atheros自行進行相容性的測試，Intel則展開了“ConnectwithCentrino”的計畫，強調消費者只要選擇了“ConnectwithCentrino”的產品，就不用擔心相容性的問題。而為了打開市場，甚至連Wi-Fi聯盟都準備提早開始進行draft-n的驗證工作。

在日前有好消息傳來，802.11工作組在今年1月14日到19日的第101次會議中，順利通過草案1.10版本，為草案2.0版本做了最終定稿，同時對802.11n標準時間表做進一步的規劃。在這次的會議中的投票結果是100票贊成、0票反對、5票棄權，顯示出在歷經9個多月的溝通後，大家對11n的版本已達成高度的共識，預估2.0版本並不會對1.10版本做太多的改動，而1.10版本與現在市場上的draft-n產品能夠相容，對於修訂的部分只需透過軟體的更新即可進行升級。這對於現行的產品及今後的市場推展來說當然是一大利多，即使最後的正式版本預估要到2008年才會完成，但因規格發展至今已大致抵定，想用的人已可放心使用了。

802.11n大幅提升WLAN效能表現

無線傳輸性能的好壞會受到PHY層及MAC層標準所影響，其中PHY層標準規定了所使用的頻帶、調製方式、傳輸速率等；MAC層標準則規定了所使用的網路拓樸、封包長度、連結漫遊等功能。在802.11b、802.11a及802.11g的規格演進中，主要的修改部分為PHY，而802.11n則針對PHY及MAC都做了新的定義，因此可說是革命性的新一代規格。

相較於採用直接序列展頻（Direct-Sequence Spread Spectrum；DSSS）及補碼鍵控（Complementary Code Keying；CCK）調製技術的802.11b，802.11n在實體層方面採用和802.11a及802.11g相同的OFDM技術，不過，11n採用了比11a/g標準更高的最大編碼速率（code rate）和更大的頻寬，這種改變可將最大的數據傳輸率從54Mbps提升到65Mbps。11n與其他上一代規格的差異比較，請參考(表一)。

讓11n倍受注目的新作法是它採用了MIMO技術，此技術能在不加大頻寬的條件下讓數據傳輸率以倍數提升，此外，妥善設計的MIMO系統還可以同時改善涵蓋範圍和穩定性。在MIMO系統中，「有效傳輸率」（effective throughput）的提升比「峰值傳輸率」（peak throughput）還大（有效傳輸率是在離發射器特定距離所量測到的傳輸率，而峰值傳輸率是在離發射器很近的地方量測到的傳輸率），獨立的測試顯示一個設計良好的WLAN MIMO系統可以將有效涵蓋範圍提升八倍，同時也能將有效傳輸率提升六倍。請參考(圖一)。

《圖一　採用MIMO與不採用MIMO的WLAN傳輸效能比較（資料來源：The Tolly Group, 12/23/2004）》

在電波的傳輸中，多徑效應（Multipath）一直被視負面性的干擾因素，但MIMO採用空間分割多工（Space-division Multiplexing；SDM）的技術來克服這個瓶頸。簡單地說，MIMO技術是在WLAN發射端將數據流切分為多個部分，即所謂空間資料串流（spatial streams），再透過不同的天線發射到相應的接收端天線，當空間資料串流的數量提高一倍，原則上就能將傳輸率也提升一倍。但魚與熊掌難以兼得，當空間資料串流增加時，傳輸功耗會提升，會佔用更多頻寬，也會需要更高的成本。Draft-n規格中包括一項MIMO省能（power-save）模式，也就是只有在確定多重路徑的作法能提升效能時，才會採用更耗電的多徑途徑。

除了MIMO及更佳的OFDM作法外，11n還定義了多項新的技術特性，例如屬於智慧型天線的波束成形（beam-forming）和分集（diversity）技術，以及將兩條20MHz通道合併為40MHz的作法，能夠有效的提升數據傳輸率。其他的選項還包括高傳輸率複製模式（high-throughput duplicate mode），有助於延伸網路的範圍；窄化保護頻帶間隔（short guard interval），也就是透過進一步限制overhead的位元大小來改善封包傳輸效率；還有相當重要的匯聚（aggregation）作法，這種方法可充分提高MAC的效率，增加總體有效傳輸率。

11n與上幾代標準不同的地方，在於它提供了多種選擇模式和組態配置，因此各家廠商除了滿足基本的標準要求以達到相容性外，可以自行選擇支援更高階的技術選項，一方面可提高傳輸效能表現，一方面則能推出區隔化的產品，滿足高階及特定應用的需求。依目前的草案，11n最多可提供575種可能的數據傳輸率配置，而在理想的狀況下，如果廠商的產品支援了所有高階的技術選項，11n的產品最高可達600Mbps的傳輸率。這種產品需支援4 x 4的最高天線組，但目前市場上的產品才剛開始從 2 x 2 的天線提升到 3 x 3 的天線，最高的原始數據傳輸率為300 Mbps，這已是很高的傳輸率了。(表二)為802.11n 1.0草案中的主要特性

draft-n產品日益壯大

在這次CES中，原先已推出draft-n產品的晶片及設備廠商，仍舊不遺餘力推出最新的產品，並實機展示在影音方面的傳輸應用。在晶片方面，包括Broadcom的Intensi-fi及Atheros的XSPAN技術，其中Intensi-fi支援802.11n草案中的2x2、3x3或4x4天線配置，而且採用all-CMOS架構設計；XSPAN則採用了三射頻單晶片的MIMO架構。兩者皆同時支援2.4GHz及5GHz雙頻帶，這也是微軟最新作業系統中要求支援的規格。目前有Linksys、Buffalo和聯想等公司的產品宣佈採用Broadcom的解決方案，而聯想的ThinkPad T60、R60、X60與Z61系列產品中，也已有幾款產品採用Atheros XSPAN。

在Intel方面，該公司在CES中展示了多款支援Wirelss-N的AP和筆記型電腦，如(圖二)。目前基於Napa平台的筆記型電腦已採用其Wireless-N技術，預定在3月時，Intel的訊馳平台將會升級到Santa Rosa平台，到時將會內建支援下一代Wireless-N技術的11n Kedorn模組。另一個讓11n陣營感到振奮的，則是Apple電腦持續在其產品線上支援draft-n，目前包括其最新的Apple TV、AirPort Extreme／AirPort Express和iMAC電腦等，都已建置對draft-n的支援硬體，其中Apple TV的用途上正是用於無線影音內容的傳輸。

《圖二　Intel在今年CES中展示多款支援Wireless-N產品 》

UWB的發展潛力十足

另一個候選的高速無線影音技術是UWB，它和802.11n草案的發展相似，也曾歷經兩大標準推動團體（WiMedia和UWB Forum）的相持不下，由於兩大團體在技術面難以達成整合，加上在IEEE中的勢力相當，造成標準推動的難產，最後訴諸產業採用發展的現實，目前看起來，WiMedia陣營已取得主流的地位，包括Wireless USB（W-USB）和藍芽都已宣佈採用WiMedia的UWB做為其底層技術。

在WiMedia所提出的MB-OFDM UWB的射頻實體層規範中，它使用到3.1 – 10.6 GHz 的非管制頻段，也就是有將近7500 MHz的可用頻寬。此一UWB規格能支援廣泛的數據傳輸速率，在短距離內，現今的規範中可從53.3 Mbps支援到480 Mbps。不過，480Mbps並非UWB的極限，透過更佳的技術，它甚至可支援到1Gbps以上的速率。UWB與其他無線技術的發射訊號強度及使用頻段比較，請參考(圖三)。

《圖三　UWB與其他無線技術的發射訊號強度及使用頻段比較》

UWB的發展潛力十足，身為傳輸底層的技術，透過協定調適層（Protocol Adaptation Layer, PAL），UWB可以用在不同的短距離連結方案上，包括USB、WiNET（UPnP/IP）、1394、HDMI，甚至是同為短距離無線技術的Bluetooth。目前投入此市場的廠商眾多，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為主力市場，這也是UWB最商品化的一項應用，以PC及其週邊為主要的應用產品，目前已有Dongle、Hub等產品開始推出市場。Artimi是以MAC為發展核心的廠商，鎖定的領域是可攜式設備的大量數據傳輸，例如數位相機的照片下傳等，在規格上強調支援高、低雙頻的W0USB和藍芽技術。

即時的無線影音傳輸則是挑戰性相對高出許多的一塊市場，目前鎖定此一應用領域的廠商包Tzero、Focus、Sigma Designs等廠商，WiQuest則是PC應用與影音應用兩吃，不久前才推出其WiDV方案，強調能提供高達1Gbps的傳輸率，能夠提供更穩定的影音品質。另有一家值得注意的UWB廠商，也就是不屬於WiMedia陣營的Pulse~Link，該公司專屬的Cwave架構也能達到1 Gbps以上的傳輸率。

Tzero滿足嚴苛影音需求

同樣是WiMedia陣營底下的廠商，但當面對影音應用訴求時，各家廠商都展現了自己獨到的技術，以滿足這項嚴苛應用的需求。以Tzero來說，該公司特別強調其技術在可靠性（reliability）和可用性（availability）上的表現能力，其TZ7000晶片方案能達到小於10-8的封包錯誤率，這意味著在片長兩個小時以內的節目播放中，連一個封包錯誤都找不到。其他的特色還包括對電波的極佳抗干擾性，QoS頻寬保證機制的建立，以及利用MIMO技術來改善傳輸效能，請參考(表三)。

Focus挑戰UWB短距離傳輸限制

Focus的方案也具備相當不錯的技術特色，該公司的PHY能將操作頻率更廣泛地涵蓋3.2–7.2GHz的高、低頻，並採用DS-OFDM調製技術來克服UWB短距離的限制，其速率範圍反而更廣，傳輸距離可達30公尺，而且可以從37 Mbps支援到880 Mbps，共有16個選擇速率。為了滿足影音傳輸的需求，Focus採用分散式TDMA（Distributed TDMA）MAC技術來保證頻寬，並強調低功耗的設計對頻譜資源的有效利用。此外，它還支援UWB Mesh網路機制，讓UWB從點對點的傳輸提升到網路化的架構。

WiQuest的高頻寬方案

WiQuest的特色在於其上達1Gbps的傳輸能力。在技術上是透過特殊的前向錯誤校正（Forward Error Correcting, FEC）編碼技術，在接收端進行誤碼糾正演算，藉此提高傳輸速率，完全是透過軟體技術來達成，並未變更任何硬體配置。為支援影音應用，其WiDV方案也具備專屬的編解碼功能，此功能並非MPEG或JPEG2000的格式，該公司強調在高速傳輸條件下，能以極低的壓縮率來達成高品質影音的傳輸，這會獲得更佳的視聽感受。

家庭無線影音技術，誰能勝出？

雖然說802.11n與UWB分別被定位為WLAN和WPAN的技術，兩者似乎各有其應用領域，其中11n偏重範圍較大的寬頻網路接取應用，UWB則訴諸於短距離的高速序列傳輸應用。因此兩者應該是互補多於競爭。不過，就傳輸率、距離、功耗及成本等因素來考量的話，在技術的持續進展下，兩者的應用性可能會愈來愈接近。不論就消費者或設備業者來說，如果有一種技術能滿足所有的需求，那就會排擠掉其他的技術。

就無線影音的傳輸來說，過去的11g或11a技術都不能獲得令人滿意的HD視聽經驗。主要的瓶頸來自傳輸率和涵蓋範圍不足，以及無法克服存在於網路環境中的干擾變數。以11a/g來說，其實應該可以支援單頻道20Mbps的HDTV播放，但實際的經驗是令人挫折的，這是因為11a/g的實際傳輸率並不穩定，會受到距離與環境的影響，而且當遇到暫停、即時重播、倒帶和快轉等動作時，對頻寬及設備的操控需求又會不同，技術上的難度相當高。

今日的11n和UWB都提供了遠高於11a/g的傳輸率，這雖然並非高品質影音內容的唯一條件，但高傳輸率確實能保證更佳的傳輸品質，提供更高的抗干擾能力。但這仍不夠的，畢竟在無線的空間中充滿了變數，這些技術還得對延遲、抖動和封包的損毀提出因應的方案。這也會是影音市場最後選擇UWB或11n的關鍵所在。舉例來說，當微波爐開啟時，就會對附近的無線通訊造成相當大的影響，(圖四)顯示Tzero UWB方案與draft-n方案在微波環境下的傳輸率影響比率，從圖中可以看出，當微波開啟時，draft-n方案的傳輸率遽降至5%以下；相較之下，抗干擾性的UWB方案能維持極高的傳輸品質。

《圖四　在微波爐使用環境下，11n與Tzero UWB的表現比較（資料來源：Tzero）》

不過，兩者在本質上的特性，讓它們仍能維持一定的市場區隔，例如USB隨身碟的無線化，UWB無疑會是較佳的單純選擇，這類產品不需用到複雜網路接取功能的11n；相對地，在AP、路由器或NB網路卡的市場，UWB也沒有跨足之地，這還是11n的天下。至於在影音設備的訊息互傳上，HD影音的重要有線傳輸規格為HDMI，UWB也已成功進入此一領域，包括Tzero和Pulse~Link等公司都已推出wireless HDMI的解決方案。

因此，在現階段，預估從播放器（如DVD/STB/PVR）到TV這一段的無線化，會以UWB為優先選擇；若是要透過網路將PC或遠端的內容傳送到電視播放，則會需要透過中介的閘道器（gateway）、路由器或數位媒體轉換器（Digital Media Adaptor, DMA）來接收，再傳送給TV，而這類的中介設備，則會需要支援802.11n的方案。

（作者為電子產業專業自由作家，聯絡方式：[email protected] ）