4K影音串流競賽開跑　有線/無線傳輸技術掀二次大戰

繼日本、韓國與中國大陸電視品牌廠於2013年初國際消費性電子展(CES)大舉展出4K×2K(UHD)電視後，鴻海近期也攜手中華電信和統一超商開賣4K×2K大尺寸電視，再度掀起一股4K×2K顯示器、視訊編解碼，以及高速影音串流技術研發熱潮。

其中，行動裝置與4K×2K電視的高速影音串流方案不僅已成為相關晶片商及系統廠的布局重點，更刺激有線/無線傳輸技術標準聯盟啟動新技術規格大戰，包括新一代WiGig(802.11ad)、三頻(Triple Band)無線區域網路(Wi-Fi)、行動高畫質連結(MHL)3.0，以及高畫質多媒體介面(HDMI)2.0等高速傳輸介面皆已蓄勢待發，準備在4K×2K市場一較高下。

在4K×2K題材的激勵下，Wi-Fi Alliance相當積極開闢Wi-Fi技術新應用。自Wi-Fi和WiGig兩大聯盟於今年初合併以來，該聯盟就致力於兼容2.4GHz、5GHz和60GHz頻段的三頻Wi-Fi標準規畫，同時也加緊將電視白色空間(White Space)和舊有超寬頻(UWB)技術的頻譜資源納入Wi-Fi規範的一環，以預防未來傳輸速率和頻寬不足的問題產生。

刺激802.11ac應用加溫　三頻Wi-Fi新標準蓄勢待發

圖1　安捷倫大中華區無線業務技術總監陳俊宇(左)認為，802.11ac可望在2014年邁入快速成長期，屆時量測需求將明顯增加。右為安捷倫電子量測事業群應用工程部資深專案經理蘇千翔

安捷倫(Agilent)大中華區無線業務技術總監陳俊宇(圖1左)表示，儘管新一代高速Wi-Fi 802.11ac標準頗受業界關注，但由於802.11ac技術複雜度高，量測與驗證要求增加不少，加上設備降價壓力影響電信和網通廠投資新技術的意願，而新款行動裝置亦僅二至三款高階機種導入，遂導致2013上半年802.11ac生態系統建置、市場滲透率和規格升級速度皆未達業界預期。

安捷倫電子量測事業群應用工程部資深專案經理蘇千翔(圖1右)補充，就量測業者角度來看，原先認為2013年將呈現802.11ac商機大爆發的局面，遂競相加碼布局160MHz高頻寬量測方案，以因應相關晶片與設備規格演進需求，但現在看來，支援160MHz頻寬的802.11ac晶片尚處於早期研發階段，而網通設備業者還停滯在80MHz產品的商用推展；因此，預估802.11ac邁入高速成長的時間點將遞延至2014年。

為刺激市場加溫，Wi-Fi聯盟遂轉向發展兼容2.4GHz、5GHz和60GHz的三頻Wi-Fi標準，從而提高Wi-Fi傳輸速率和抗干擾能力，進一步開拓新應用版圖。著眼於採用60GHz頻段的WiGig設備開發難度較高，晶片設計也將面臨更嚴峻的功耗和體積問題，Wi-Fi聯盟將在2014年發布WiGig CERTIFIED規範，藉以加速WiGig商用腳步，並為下一階段的三頻Wi-Fi標準鋪路。

WiGig認證2014年上線　三頻Wi-Fi發展更趨健全

4K×2K高速影音串流應用需求湧現，讓可達Multi-gigabit傳輸速率而毋須壓縮影音內容的WiGig標準更加引人關注，因此，Wi-Fi聯盟已計畫在2014年底定相關認證規範，全面加速晶片和設備開發速度。

圖2　Wi-Fi聯盟市場總監Kelly Davis-Felner認為，2014年Wi-Fi聯盟實施802.11ad認證後，將顯著加速此一無線傳輸技術的發展。

Wi-Fi聯盟市場總監Kelly Davis-Felner(圖2)表示，Wi-Fi Miracast技術已可讓使用者在各種行動裝置和電視之間，實現資料與影音內容無縫接軌的應用模式；再搭配近期開始商轉的802.11ac功能，更將推升傳輸速率達1Gbit/s水準，並可透過2.4GHz和5GHz的雙頻網路切換機制，減低頻段干擾以提供更優異的傳輸品質。隨著WiGig CERTIFIED將於2014年亮相，WiGig產品更可望實現Multi-gigabit傳輸速度，持續擴張Wi-Fi系列技術的應用版圖。

事實上，隨著4K×2K電視相繼出籠，加上雲端資料互連應用大量湧現，無線傳輸所需的頻寬和傳輸速率勢必要更上層樓，因此Wi-Fi聯盟遂馬不停蹄投入WiGig標準及產品認證規範制定，期進一步協助晶片商、網通設備和電視品牌業者布局4K×2K高速無線影音串流或超大容量資料傳輸解決方案。

Davis-Felner更透露，Wi-Fi聯盟亦正緊鑼密鼓發展能同時支援WiGig CERTIFIED和Wi-Fi CERTIFIEDn/ac的三頻Wi-Fi技術；目前新一代標準架構已具雛型，將在WiGig解決方案中導入模組切換機制，讓使用者能隨時切換使用頻段，無縫在裝置間傳輸Multi-gigabit等級的檔案。

陳俊宇認為，三頻Wi-Fi除提升速度的考量外，更重要的是提供更多可用頻譜空間，以紓解單一頻段過於擁擠而影響實際傳輸品質的問題。目前已有Wi-Fi晶片大廠投入部署相關解決方案，初期可望以一顆802.11n加802.11ac雙模晶片再搭配一顆WiGig晶片的架構實現，避免晶片體積和發熱大幅攀升。

隨著WiGig技術發展益發明朗，電視和家用網路存取設備(Access Point)業者也競相投入研發；其中，不少網路存取設備供應商更已計畫在2014年推出WiGig商用產品，將有助刺激60GHz超高頻量測儀器需求。

不讓Wi-Fi技術專美於前，有線傳輸技術陣營近期亦陸續發布新規範，包括HDMI 2.0和MHL 3.0，均強打可支援4K×2K影音串流功能，可望掀起新一波有線、無線高速影音串流技術大戰。

爭搶影音串流霸主地位　HDMI/MHL陣營勢在必得

看好高速影音串流商機發展潛力，HDMI論壇(HDMI Forum)日前已發布HDMI 2.0版規格，將總頻寬提升至18Gbit/s，促進4K×2K解析度、60Hz畫面更新率(FPS)的影音內容傳輸更加順暢。HDMI論壇總裁Robert Blanchard表示，HDMI 2.0規格是十分重要的里程碑，藉由音頻和視頻功能大幅提升，有助將HDMI應用推向全新境界。

值得注意的是，HDMI 2.0將毋須導入新版纜線或接頭，以目前使用的高速纜線(類別2纜線)即能負荷4K×2K影音內容所需的頻寬，將有助減輕相關設備商的產品升級成本。

事實上，4K×2K相關產品推展一直為影音內容來源不足的問題所苦，不過，近期包括Comcast、NHK、BBC、Orange及Netflix等都已展開4K×2K內容實驗並擬定上市時程；一旦內容日益多元且供應穩定，勢將吸引更多軟硬體業者投入發展。也因此，HDMI論壇亦規畫在2013年底發表HDMI 2.0相容性測試規格(CTS)，以加快供應鏈業者的產品開發速度。

與此同時，源自HDMI技術的行動裝置影音傳輸介面--MHL亦推出3.0規格，卡位高速影音串流商機。MHL聯盟總裁Judy Chen表示，MHL 3.0象徵行動裝置與消費性電子產品連接技術的重大進展，不只達成4K×2K、30FPS影音傳輸規格，同時也支援同步高速資料傳輸、10瓦(W)充電功率、觸控螢幕及最新內容保護機制，優化各種具備UHD顯示功能的行動與消費性電子裝置互連體驗。

不過，行動裝置正逐漸擴大導入Wi-Fi Miracast或802.11ac無線傳輸方案，而MHL 3.0仍須接線造成使用者的不便，因此業界對MHL 3.0在高速影音傳輸領域的發展也產生疑慮。

Chen分析，802.11ac傳輸環境的建置成本高、產品互通性也不佳，且應用於4K×2K影音傳輸須進行壓縮，將引發內容失真問題；相較之下，MHL 3.0可直接傳送4K×2K解析度的內容，產品互通性也經過嚴密測試認證，還能對行動裝置供電，在高速影音串流市場將比無線技術更具競爭力。

據悉，現階段已有兩百多家開發商採用MHL規格開發產品，總出貨量亦達到三億三千萬台的規模。Chen也透露，MHL聯盟將持續研發新的技術規格，包括音/視訊接收器、藍光播放器、遊戲主機與機上盒到電視的連接標準。同時，MHL也將朝向8K影音內容、高速資料傳輸及中高功率充電規格邁進，以站穩高速影音串流市場。

測試平台年底到位　MHL 3.0加速進軍4K市場

圖3　MHL相容性測試平台示意圖

新一代MHL 3.0通訊協定登場後，MHL也計畫在今年底完成相關解決方案的相容性測試平台規範(圖3)，以協助MHL 3.0收發器、橋接晶片、連接器及終端設備開發商順利在2014年推出商用產品，加速進軍4K×2K市場。

羅德史瓦茲(R&S)應用支援工程部應用支援副理嚴可為(圖4)表示，4K×2K已成為大尺寸電視突顯差異化的重要功能，未來在員工自攜設備上班(BYOD)潮流帶動下，更可望大舉進駐筆電和行動裝置，以滿足使用者隨時隨地呈現UHD影音內容或簡報的需求。此將帶動MHL 3.0等支援4K×2K連接介面的測試商機，吸引量測儀器業者競相卡位。

圖4　羅德史瓦茲應用支援工程部應用支援副理嚴可為指出，該公司新一代高階影音測試儀將支援MHL及HDMI等多模通訊協定測試。

現階段，包括安捷倫、羅德史瓦茲和太克(Tektronix)等儀器商均開始研發MHL 3.0的實體層(PHY)訊號、通訊協定(Protocol)、電氣特性(Electrical)及通訊匯流排(CBUS)對應量測方案；其中，羅德史瓦茲更一馬當先宣布將於2013年底發表MHL 3.0影音測試儀及相容性測試平台。

嚴可為指出，羅德史瓦茲係MHL聯盟重要成員之一，並全程參與MHL 3.0相容性測試標準制定，因此可望搶先推出相關測試儀器。不過，由於MHL 3.0頻寬高達600MHz，較前一代標準倍增，引發諸多測試挑戰，因此該公司初版儀器僅將鎖定MHL 3.0通訊協定及靜態4K×2K畫面品質檢測等基本功能，讓晶片和系統廠快速驗證其MHL 3.0產品設計；至於下一代量測方案則將導入動態4K×2K影音內容測試功能，以精確掌握每秒畫面更新的狀況。

對於有線、無線傳輸技術在4K×2K影音串流應用的競爭態勢，嚴可為也分析，雖然Wi-Fi聯盟正大力推動60GHz WiGig技術，以提供媲美有線傳輸的頻寬，但該技術要在高頻下運作，相關零組件及系統架構均須翻新，將使設計成本高得驚人，而目前商用進展也尚不明朗；相較之下，MHL已有廣大用戶基礎，有助持續吸引晶片和系統廠投資，進而取得市場發展優勢。

陳俊宇補充，相較於運行在5GHz頻段的802.11ac，WiGig採用60GHz頻段已相當接近光通訊，須改採光波導技術進行量測；儀器商不僅要大幅提升訊號產生器和各種分析儀的頻段支援能力，亦須更換光纖連接纜線，並增加升降頻模組，以利發射60GHz訊號並在降頻後進行詳細分析，勢將墊高技術投資門檻。

也因此，包括安捷倫等量測儀器大廠均預計在市場更加成熟後，再推出完整的量測方案，以減輕投資風險；如此一來，WiGig在4K×2K影音串流市場的發展恐將落後MHL 3.0等有線技術陣營。