MIMO增強影像傳輸 多重路徑/高頻段倍增抗干擾能力

2006-07-17
透過無線技術,影像傳輸一直不能成功的原因有二:其一,現有無線技術的涵蓋範圍及有效吞吐量無法滿足。其二,既有無線網路始終無法有效解決影像傳輸的高敏感性而產生延遲、抖動以及損耗。
透過無線技術,影像傳輸一直不能成功的原因有二:其一,現有無線技術的涵蓋範圍及有效吞吐量無法滿足。其二,既有無線網路始終無法有效解決影像傳輸的高敏感性而產生延遲、抖動以及損耗。  

目前802.11a/g在沒有干擾、短距離環境下,最大之有效吞吐量不過25Mbit/s。而高畫質電視影像串流所需的傳輸速度即高達20Mbit/s,甚至超過25Mbit/s,如果想在家裡,透過無線網路同時收看多台電視頻道,以802.11a/g之吞吐量根本無法實現(表1)。  

為了滿足良好的無線影像傳輸品質,根據IEEE以多重輸入多重輸出(Multiple-input Multiple-output, MIMO)為基礎而起草的802.11n,因為吞吐量增加,距離加長,使其成為無線影像傳輸技術重要的里程碑。  

多重路徑成就雙倍效能  

MIMO透過多重路徑(Multi-path)提供一個無堅不摧的路由過程,使其得以穿透整個家庭傳送高畫質電視訊號。不過,無線通訊管道將隨著時間變化的特性而有所改變,雖然較高之有效吞吐量,無法一次解決影像傳輸上所有問題,然而卻能具備較好的訊號干擾免疫力,尤其是為較差的連線環境,提供一些救濟的方法。而高頻寬也獲得比較長的有效距離與較低耗電。當然最有效的方法是透過MIMO與通道匯整(Channel-bonding)技術,後者是將兩條鄰近的20MHz頻段集成一條40MHz頻段,因此能使頻寬增加2倍以上。  

聚集技術機制提升MAC效率  

提高吞吐量為MIMO技術的關鍵特色之一,一般認為,如要拉抬頻寬,則必須提高MAC效率,但僅僅如此是不夠的。由於傳統無線區域網路之額外封包處理負擔已經消耗許多頻寬,留給實際應用的頻寬相當不足,而解決之道即透過聚集技術機制,以消除每個封包的額外負擔,並利用一般的額外負擔取代,來傳遞一大群的封包。如此將可大大提升MAC效率,使得有效吞吐量得以加速推進。  

高頻段促進抗干擾能力  

MIMO技術能減低傳輸過程中所有可能的干擾,尤其在安全、封閉、既有頻寬且確定的用戶數下,無線區域網路暴露於高損耗的環境,影像傳輸必須選擇一個低干擾、高利用性的頻段,方能避免過多干擾;2.4GHz頻段已無法滿足高品質家用視訊分配的需要,而5GHz波段則能提供20條以上的通道,因而能支援的用戶數量要倍增許多,由於每個用戶的頻寬拉高,其抗干擾能力也更強。  

制訂演算法消除抖動現象  

千萬別低估頻寬內的額外要求,也許理論上既有的802.11a/g所提供的25Mbit/s傳輸速度,已經能滿足高畫質電視20Mbit/s的頻寬需求,不過別忘了,無線網路容易因為距離或外在環境的因素而受到負面影響。同時,在影像串流尖峰速度下,還須能支援影片的暫停、即時播放、後轉或快轉的功能。  

而當MIMO在穿越無線網路之非同步封包網路時,也會引起網路的抖動現象。要消除這個抖動現象的具體作法,便是制定演算法計算網路抖動,並將其與時脈差異隔離,以便能糾正傳送的時間標記,讓期間的差異直接反映在時鐘而非網路抖動。  

此外,尚須考慮抖動緩衝容量。不僅僅是成本因素的考量,而是因為該緩衝代表某種給予串流的延緩,使得越大的抖動延緩越能夠滿足影片的迴轉功能、互動與即時播放。  

MIMO實現理想多媒體傳輸境界  

由於MIMO支援多媒體,因此,不只是把影像加在既有的聲音與資料無線網路,同時也支援把聲音、資料、影像混雜一起的封包,也就是說,必須決定封包的優先順序與流量管制。由於現行標準無法實現家庭無線娛樂系統,而MIMO技術因為依靠多路徑訊號進行運作,尚能運用數學演算法恢復已經發射的訊號,並將其匯整成一條單一資料流,在保持頻譜利用率的同時,又能支援高頻寬,例如,以Metalink之WLANPlus 802.11n技術,即以MIMO技術為基礎,將能滿足家用多媒體網路之高品質需求。  

(本文作者為Metalink資深產品經理)  

(詳細圖表請見新通訊65期7月號)  

本站使用cookie及相關技術分析來改善使用者體驗。瞭解更多

我知道了!