隨著多媒體影響的應用日益多元，無線傳輸對於影音資料處理的需求也大幅提高，以往802.11a/b/g在傳輸速率上已不足以應付如此龐大多元的影音傳輸...
隨著多媒體影響的應用日益多元，無線傳輸對於影音資料處理的需求也大幅提高，以往802.11a/b/g在傳輸速率上已不足以應付如此龐大多元的影音傳輸，因此，訴求高速且高品質的下一代傳輸標準802.11n於是誕生。
而目前該項標準正由WWise與TGn Sync兩大陣營所提出的提案相互角力中。802.11n究竟有何魅力、兩大陣營的技術規格差異何在、其通過後對於WLAN未來發展又將產生什麼影響，將是本文所探討的重點。
科技是一種創意。突破的創意引領進步的科技，進步的科技誘發突破的創意。MIMO技術無疑是無線通訊科技世界中一項突破的創意，成為如何在有限的無線頻寬資源下，作最有效率的通訊利用這道大菜的一項主要素材。
基於資訊交換的蓬勃發展，追求高速率的通訊方式是無可避免的趨勢。無線區域網路的通訊標準發展，同樣隨著這波脈動向前演進。眾所皆知的IEEE 802.11標準，其傳輸速率自11Mbps的802.11b繼最高可達54Mbps的802.11a、802.11g走來，制定中的802.11n標準將引進MIMO技術，以達到超過100Mbps的資料傳輸速率。
MIMO(Multiple Input Multiple Output，多輸入輸出)技術的興起時間在九O年代，是當代通訊的重要突破。此技術發表後的數年之間即已被多種通訊標準列入考量及採用，例如WLAN IEEE 802.11 HTSG(即802.11n的前身)、3G WCDMA、cdma 2000以及beyond 3G。
基本上，一個具MIMO技術的無線通訊系統就是在傳送與接收端分別利用多根發射及接收天線來達成連結，如圖1所示。
具MIMO技術的系統主要精神是利用收發端間彼此獨立的通道，提供了空間多樣性(Space Diversity)，使得整個傳輸的品質或是速度能有所提升。它的兩個重要特徵如下：
．系統不需要額外的頻寬資源，僅以演算法的複雜度提高以及硬體的增加為代價，達到傳輸效能的提升。
．利用多路徑的隨機衰減特性，讓各個發射與接受天線間的通道彼此獨立，使得多樣性的效果可以顯現。
MIMO因具有空間多樣性，其訊號被嚴重衰減的機率將變得很低，該機率會與所使用的獨立天線數目呈指數關係遞減。因為發射端或接收端天線愈不相干，多樣性程度隨著增加，而訊號的品質跟著提升。除了訊號品質的提升，多輸入輸出系統也可以增加訊號的傳輸速率，在無線通道矩陣為完整階數(Full Rank)的情況下，我們可以獲得與階數相等的頻譜效率的增益。所以等效上，我們可以用原本相同的頻譜，達到更快速的傳輸速度。
MIMO技術並可以搭配適當的空時編碼技術及波束形成(Beamforming)技術，達成增加系統通訊容量、擴展涵蓋範圍、減少系統同通道干擾等目的。
IEEE 802.11組織在2002年9月成立了HTSG (High Throughput Study Group)的研究群組，為研究如何提高802.11標準的傳輸性能。傳輸性能的好壞，受PHY層及MAC層的標準兩者所影響，PHY層的標準規定了所使用的頻帶、調變方式、傳輸速率等，MAC層的標準規定了所使用的網路拓蹼、封包長度、連結漫遊等功能；眾所皆知，目前的802.11a或802.11g的 PHY層標準最快可以達到54Mbps的傳輸速率，但是在多用戶使用下，經目前802.11 MAC層標準處理，其傳輸率 (Goodput)的性能卻不理想，所幸，改善MAC層性能的802.11e標準已經進入Sponsor Ballot階段，標準將近出爐階段。有鑑於此，HTSG不僅著手於提昇PHY層標準的傳輸速率，亦同時著手於改善MAC層標準的性能。
自2002年11月，HTSG即進行向IEEE標準委員會提交成立成為TG(Task Group)的草案 (Project Authority Request, PAR)研擬，經由內部多次的討論與投票，作了7次的草案修訂，在2003年3月向IEEE 802執行委員會遞交成為TGn的草案，在2003年7月舊金山的會議後得到執行委員會的認可，並提交至IEEE 新標準委員會獲得認可，2003年9月在新加坡舉行第一次的TGn會議。
802.11n，即TGn，的任務定義如下：
．增加原802.11標準的MAC及PHY層的傳輸輸出率性能。
．802.11n為橫跨MAC與PHY兩層的標準。更明確地講，802.11n在MAC層的資料服務進出點 (SAP)測量，要達到至少為100Mbps的傳輸輸出率。
而發展802.11n的目的，在於提供給現有的無線區域網路應用更高的傳輸率，促使新應用及新市場的開發。
事實上，HTSG在這段802.11n的蘊釀期間，便依照其展望及目的分成兩個研究團隊，一為研究高傳輸速率的無線通道模型(Channel Model)，其任務主要在於研究多天線環境下，所遭遇的無線通道數學模型發展。另一為研究原應用與新應用通道使用模型(Channel Usage Model)，可以讓人對原應用及新應用的服務範疇或所利用的頻寬速率更具有開發產品時的評估能力，例如家用環境下數位多媒體應用、大型無線區域網路辦公室應用或VoIP等應用。這兩個模型在成立為TGn之後，仍然進行版本的小幅修改。
圖2是802.11n標準的預計時程表，第一版的標準草案預計於明年中，即2005年7月出爐，經由802.11全體會員投票(WG Ballot)及贊助者 (Sponsor Ballot)投票同意後，預計於2006年11月送交IEEE新標準委員會(NESCOM)完成認可程序，2007年3月即可出版最終版本。
目前的發展已進行至提案徵求(Call For Proposal)截稿(2004年8月)後的第一次提案發表階段(2004年9月於德國柏林)。根據802.11組織於2004年7月的統計，有意於徵求截稿結束之前的提案分為完整提案22件，部份提案39件，共計61件。所謂的完整提案即必須滿足TGn的FR (Function Requirement)文件的所有要求項目，如802.11a/g的向後相容能力、支援操作於5GHz頻帶的能力、支援20Mhz頻寬等，部分提案則否。而提案的內容也必須針對TGn的CC (Comparison Criteria)文件中規定必要的特性，如傳輸速率、封包錯誤率、頻譜利用率及MAC層相容性等等，作模擬分析及評估。
這些提案將根據TGn的Selection Procedure文件規定的流程進行Down Select，為取得會員的投票支持，在進行的過程中，提案將經過合併、刪除消滅及投票篩選等程序，最後以能取得TGn會員中75%的支持者作為第一版的草案標準。當然，能成為標準的提案必須是一完整提案，部分提案並不能單獨進行Down Select程序，必須和完整提案整合。整個802.11n的提案選擇程序流程如圖3所示。
如此一來，根據提案選擇程序產生的遊戲規則，促使各提案人、各提案公司或各提案研究單位之間的競合關係及競合策略相當的富於變化。尤其是在IEEE 802.11組織內，具有投票權的會員是所謂的個人會員，因為IEEE 802.11組織的會員資格，並不以廠商為代表單位，而是以個人名義為單位，因此國外各大廠，如TI、Samsung、Agere、Intel、Broadcom等都有許多的個人會員代表。因此，國內廠商若欲進軍802.11標準的制定，或發表得孚眾望的提案，或利用結盟取得人數的優勢等方式，可以將自己已研發的智權納入標準之內，能取得市場的先機。從802.11n標準的時程看來，從草擬到完成制定的時程約2年半(2004年7月至2007年3 月)來說，但其實這個第一版的草案標準早在2005年7月即出爐，國內廠商在制定過程中參與組織會議活動與討論，才能有效掌握其標準技術發展，比其他後加入的無線區域網路廠商提早研發出新產品，以便取得市場上新產品初期的高獲利地位。
至於目前國外大廠間的在802.11n標準的競合態勢，以TGn Sync聯盟及WWiSE(World Wide Spectrum Efficiency)聯盟最受矚目。TGn Sync 聯盟最主要的是由Agere、Atheros、Intel、Marvell、Mitsushita、Nokia、Philips、Samsung、SANYO和Toshiba所組成，成員組成面相當廣泛，包括消費電子廠商、手機廠商、半導體廠商、大眾運輸及原有在無線區域網路的廠商等。WWiSE聯盟最主要以Airgo、Bermai、Broadcom、Conexant、ST 和TI所組成。
這兩聯盟都提出完整提案，提案內容在PHY層都採用MIMO技術，搭配空時編碼技術及列於可選項的先進的LDPC編碼技術等，而且均提供 2x2/4x4天線和20/40MHz 頻寬等組態選擇，最高可達到500Mbps以上的傳輸速率；在雙方均為 2x2天線的基本組態下，TGn Sync的速率為243Mbps，而WWiSE的速率為135Mbps，但是TGn Sync此時使用的是40MHz頻寬，而WWiSE使用的是20MHz頻寬，當TGn Sync以2x2天線但僅能用和先前技術相容的20MHz頻寬時，速率為108Mbps。兩完整提案內容在MAC層也加入改善輸出性能、提高效率及品質管理的機制。
其中，WWiSE聯盟對於智慧財產權的立場是，聯盟內的公司廠商同意以合理無差別—零權利金(RAND-Z)的授權方式，把他們列入於802.11n標準內的關鍵性智慧財產權提供給其他公司廠商。如此一來就能降低發展商、製造商和消費者的成本。廠商無需成為WWiSE建議提案的贊助廠商就能享受這項授權，據稱這種做法可望在Wi-Fi產品發展廠商之間獲得龐大支持。相較之下，目前TGn Sync 聯盟並沒有這項動作。然而，TGn Sync聯盟由於組成面廣，對標準規格的設計並能著重於降低耗電，如WLAN電話連上802.11n網路時的耗電。此外，TGn Sync聯盟的提案利用40MHz的大無線頻寬以確保和未來產品的相容。亦即Wi-Fi技術將可以為更多不同的產品做最佳化，TGn Sync聯盟發言人便曾表示：「我們希望以這個技術為核心，加入一些特殊的功能，而能夠對一些專業市場及各種產品有更好的支援─例如手機、HDTV(高解析度電視)、藍光產品，以及商用(網路設備)產品。」依照他的說法，如此將對採行TGn Sync的提案產生相當大的加值作用。同時TGn Sync聯盟提案尋求達到更高的傳輸率，能夠達到640Mbps。相較之下WWiSE聯盟提案的最高速度為540Mbps。
除了這兩個完整提案外，其他著名如Qualcomm和Mitubishi及Motorola也有完整提案將發表。此外，這些聯盟內或聯盟外的其他公司或因技術、策略等因素，有不少的部分提案被獨立提出，工研院電通所應是國內唯一在TGn提出部分提案的研發單位，後續的發展值得關注。
在競爭激烈的無線網路市場中，國外大廠往往在制定標準之前就已經開始相關技術的研發，所以在標準制定階段通常已經有一定程度的研發能量與技術基礎，也在相關的技術領域中做好了專利佈局。因此，標準制定時國外大廠便積極投入，試圖將標準朝向對自己較為有利的方向制定，例如將他人無法避免的專利制定於標準中，或者所制定的標準其實是已經研發完成的產品等，這些策略可創造權利金收入或者是加速自有產品進入市場的時機皆可為公司帶來最佳的獲利。所以，在標準制定的會場上，見到各個廠商互相角力，在某些問題上各持己見互不相讓﹔然而在會場外，也往往會有廠商積極的籌組策略聯盟，希望他們所提出的方案能夠得到其他會員的認同。
相較於美、日、韓等國，台灣廠商參加標準會議的數量以及對於標準的影響力都相當的低。事實上，參加標準制定會議有相當的必要性。對於投入IEEE 802.11無線區域網路標準的國內專業設計及製造廠商而言，參與IEEE 802.11標準制定的會議活動藉以取得IEEE 802.11組織的個人會員資格，可以獲得的資訊及利益可能更大。因為，參與標準會議活動不僅可以當場取得會議討論事務及資料，瞭解並掌握技術與標準的更新動態，還可以進入IEEE 802.11的網站的會員專屬資料區，隨時取得相關資訊，更可以於會議活動時，和代表國內外廠商的個人會員，進行對於標準提案的投票時廠商之間的合縱連橫。
忽略了標準制定活動，也就少了與其他廠商的互動與結盟，如此一來很有可能會增加產品的成本，例如引用專利時就需要高額的專利授權金，這對於國內的廠商而言都擠壓了產品的獲利空間，也直接削弱了產品在市場上的競爭力。除了前述掌握先機的好處外，參加標準活動或者聯盟的另一個好處就是藉由在技術討論時進行技術的交流，這樣往往可以縮短產品研發的時程，如此一來除了研發成本可以降低外，也可以進而掌握住Time to Market 獲取較大的獲利。