長期以來，無線裝置就好像我們的日常伴侶，無法想像，沒有無線裝置的生活會變成什麼樣子。行動電話、無線電話、無線資料網路及各類遠端控制器使我們的生活更加方便，也為我們增添資訊傳輸的靈活性...
長期以來，無線裝置就好像我們的日常伴侶，無法想像，沒有無線裝置的生活會變成什麼樣子。行動電話、無線電話、無線資料網路及各類遠端控制器使我們的生活更加方便，也為我們增添資訊傳輸的靈活性。
家用視訊娛樂領域預期將具備各種資訊傳輸靈活性，儲存在客廳數位錄放影機(DVR)上的影片可以在臥室的電視機上觀看，同時間，兒童房裡也可以觀看高畫質電視(HDTV)實況廣播；儲存在筆記型電腦、數位相機或攝影機上的視訊短片或數位相片，隨時都可以在家中各處任何一台電視機上觀賞。
但是，目前電視機及視訊裝置仍然與電視連接線連接埠的位置相連，欲改變電視螢幕位置，就必須鋪設新的連接線。相比之下，無線區域網路(WLAN)提供的靈活性及便利性是無與倫比的，免除佈線，免去設備必須擺放在現有連接埠附近的空間侷限，即將美夢成真(圖1)。
儘管數位家用多媒體網絡具備這些新優點，但隨之而來的是對無線網路的新挑戰，這些網路必須提供更高的位元速率，支援來自中心位置的多重高品質視訊及高畫質電視資料流分配，同時能夠覆蓋整個家庭。視訊應用程式無法承受頻寬波動，因此，保證頻寬及服務品質(QoS)是基本要求。無論環境條件如何變化，無線網路都應該提供類似有線網路的性能。
基於現存IEEE 802.11 a/b/g的無線產品無法解決新的家用娛樂環境中所面臨的挑戰，而試圖將WLAN技術用於視訊分配的產品，遠遠達不到消費者對連接範圍及畫質的期望，於是，各項新技術因應而生。
無線技術及WLAN技術已經廣泛應用於家用環境，並適用於成熟的語音及資料應用程式。但是，語音所需之頻寬較低，所以資料傳輸可以容忍有延遲與重傳的現象，盡力提供最佳服務品質。高品質視訊應用則提出新的要求，諸如提高頻寬、減少跳動現象、減少延遲及擴大覆蓋範圍。在以下的段落裡，將一一探討這些因素及傳統WLAN網路既有的相關問題。
室內各處的視訊分配對頻寬的要求遠高於資料應用程式，典型的標準畫質電視(SDTV)資料流消耗2～4Mbps；DVD品質的資料流消耗8～10Mbps；而高畫質電視(HDTV)資料流採用MPEG2壓縮配置，消耗約18～24Mbps；隨著MPEG4的引入，上述數字預期將減小一半。即使如此，整體視訊傳輸仍需高於平均的頻寬來支援多重資料流。視訊分配必然涉及到多重資料流，這就需要約60Mbps的有效吞吐量來啟用三重高畫質電視資料流的傳輸，再加上與無線媒體相關的額外負擔，結果需要高出很多的無線空中傳輸(OTA)位元速率。
傳統的IEEE 802.11a/g系統根本做不到這一點，這些系統按照54Mbps以內的原始資料傳輸速率運行，但是根據不同的傳輸距離及干擾而定，其有效吞吐量最多為25Mbps(表1)。這種吞吐量對高畫質視訊傳送是不夠的，也無法達到足夠的傳輸範圍，甚至不足以實現單室覆蓋。
實況即時性視訊流在本質上是同步的，視訊封包(如MPEG2)經由程式時鐘參考(PCR)及呈現時間標記(PTS)等內部時間標記傳遞時間資訊，目的地必須有這些來自視訊源的封包，以確保視訊的呈現品質。時間標記的使用要求兩端時鐘必須同步，而實際的跳動規格與具體的實施活動有關，但一般而言，MPEG的視訊流對允許的抖動容許度有嚴格的要求，達到這些規格對妥善運行相當重要，如果抖動超出某些參數，畫質就會降低到無法接受的程度。
經由封包及無線網絡等非同步通訊網絡傳送視訊流時，不可避免會產生抖動現象，這消除了視訊訊務的同步性質。於無線系統中產生抖動的原因包括缺乏保證頻寬、封包匯集、封包長度、傳輸機會、封包重傳、多重資料流的優先順序等。為了恢復視訊流的同步性質並啟用時間標記，接收器必須補償網路引起的抖動，並在傳送器與接收器之間建立時鐘同步機制(圖2)。
雖然抖動可以透過抖動緩衝器加以解決，但是考慮抖動緩衝器的大小仍然很重要，這不僅是出於成本上的考量，也是因為抖動緩衝器可引起資料流的持續延遲。儘管儲存播放應用程式可以使用較大的抖動緩衝器，也能承受與此相關的較大持續延遲，但是互動式及實況資料流對此方法相關的延遲增加卻很敏感。
家用資料應用程式受延遲的影響不大，只要資料不是多媒體，終端用戶就不會注意到系統延遲，一旦出現問題，可能是因為延遲轉化成用戶活動的延後，比如改換選定的觀看頻道以及倒帶或向前快轉操作。當性能可與一參照物相比時，延遲也特別重要，例如，在兩個房間觀看實況演出，可以聽出音訊傳輸中的差異。
延後源(Delay Sources)與前面提到的抖動起因相同，還要加上抖動緩衝器延遲本身的因素。
儘管我們習慣家用資料網路中的「死角」及有限覆蓋範圍，但這在無線視訊網路上是不能被接受的。對於資料網路及位元速率隨著與存取點的距離增加而下降，對性能的影響也將是微乎其微，但對於視訊無線網路，在整個覆蓋區域(在家用環境中則是整棟房子)保持足夠的位元速率則是極為重要。
傳統的IEEE 802.11a/g網路根本無法提供這些性能上的保證，單一高畫質電視資料流的必需位元速率無法傳輸到普通客廳以外的範圍。
與資料應用程式不同的是，語音及視訊應用程式能承受頻寬波動，要達到客戶提出的「類似有線」性能的期望，保證頻寬及服務品質是基本要求。
現存的802.11協定主要採用分散協調功能(DCF)存取方法，能為每個裝置提供平等的存取無線媒體機會，並在傳統的資料應用程式中良好運行。因為這些應用程式對延遲及抖動不敏感，所以在這些應用程式中，用戶不會注意到自己與其他人共用無線媒體。
相反地，視訊、遊戲及其他應用程式不能承受頻寬波動，因此由DCF提供的公平存取機制便不足以應對。
封閉式有線網路有限定的已知頻寬及確定的用戶數，而WLAN則不同。WLAN暴露於無線頻道的時變特徵及外部缺損，其中包括在同一頻率範圍運轉的其他設備如藍芽裝置、無線電話及微波爐，與有線LAN相比，無線電的有限覆蓋範圍及其他裝置帶來的干擾增加了重傳次數，從而直接增加了延遲及抖動。
因此，經由WLAN的視訊傳輸必須應對的頻寬波動、傳輸延後及網路堵塞比有線網路中通常碰到的情況要嚴重得多。
為了因應這些挑戰，2003年下半年成立IEEE 802.11任務組N，其任務是界定PHY/MAC的修改內容，實現100Mbps有效吞吐量的傳輸，與之相伴的IEEE 802.11e標準則以擬定適合多媒體環境的增強QoS配置為目標。
如今已有業者提供支援802.11n標準的晶片解決方案，Metalink的WLANPlus技術以提高吞吐量及擴大傳輸範圍、增強QoS為重點。
雖然提高有效吞吐量並不能解決與經由WLAN的視訊傳輸相關的所有問題，但卻是穩固解決問題的重要步驟。WLANPlus能夠傳輸極高的吞吐量，因此抗干擾能力更強，也更有辦法應付惡化的連接條件，還能以額外頻寬換來傳輸範圍的擴大及耗能的降低。IEEE 802.11a在小於30英呎的範圍內可達到25Mbps有效吞吐量，僅能覆蓋普通家庭的客廳，而WLANPlus採用相同的5GHz波段，能以同樣的速率達到超過100英呎的傳輸範圍，從而覆蓋整個家庭(圖3)。
MIMO是一種訊號處理及巧妙的天線技術，用於經由多條天線發射多重資料流，並能提高速率、擴大傳輸範圍及改善頻譜效率，這些都是傳統無線系統所無法做到的。MIMO也是一種多維技術，它經由每條天線傳送一股獨立的資料流，從而提高無線頻率利用率，其提高的倍數相當於發射資料流的數量。
MIMO依靠多路徑訊號進行運作，多路徑訊號即原始訊號或直視訊號被接收後一段時間到達接收器的反映訊號(圖4)。在發射端，MIMO將一股高速率資料流分割並發射到空間分開的各條天線上，藉此將資料流編碼，資料流有兩股而非一股，促使每股資料流保持相同的速率而傳輸兩倍的吞吐量，同時，由於每股速率較低的資料流能利用較低的星座圖，恢復訊號所需的訊噪比(SNR)也較低，所以能擴大原始資料流的傳輸範圍；在接收端，MIMO接收器運用數學運演算法則恢復已經發射的訊號，並將其合成一股單一資料流，MIMO技術是在保持頻譜利用率的同時支援高頻寬的基礎。
通道匯整是利用兩條鄰近的20MHz通道形成一條單一40MHz通道，由於兩條匯整通道之間的防護波段也能除去，所以頻寬實際上增加了兩倍以上。通常，現有頻寬的成倍增加亦將成倍提高可達到的速率，另一種辦法是，採用較低的星座圖傳輸同樣的位元速率，從而利用額外頻寬來擴大系統的傳輸範圍(圖5)。
有兩個頻譜波段可供WLAN通訊使用：2.4GHz波段及5GHz波段。2.4GHz波段可容納三個以內非重疊20MHz通道，這就強行限制了所能服務的用戶數量，以及能在不干擾條件下運行的鄰近網路數量，從而無法實現通道匯整。此外，家用微波爐、藍芽裝置及無線電話全都在此波段運轉，也將產生干擾，所以，2.4GHz無法滿足高品質家用視訊分配的需要。
在全球絕大多數地區，5GHz波段能提供二十條以上通道，因而能支援的用戶數量要多得多，每個用戶的頻寬也要高得多，抗干擾能力也更強。
無論封包大小如何，802.11 MAC/PHY的額外負擔都是固定的，減少額外負擔是增強現行802.11標準過程中所關注的問題之一。
IEEE 802.11a/b/g的MAC效率通常是最佳條件下的50%。WLANPlus對指定給同一目的地的封包率採用聚合配置，將MAC效率提高到70%，從而消除與每個封包相連接的額外負擔，並以普通的額外負擔取而代之。此協定伴隨著單一區塊確認(Block ACK)訊號而非多重ACK訊號，有效地消除為每個MPDU啟用新傳輸的需要，將普通額外負擔與大量MPDU聯繫起來，能按比例提高有效吞吐量。
大多數視訊廣播採用的MPEG2需要將解碼器時鐘鎖定在編碼器時鐘上，以便正確解讀MPEG呈現及計時資訊，否則，溢位及欠位現象可能會發生在解碼器的緩衝器上，造成封包遺失的危險。
穿過無線網絡之類的非同步封包網路時，可能會引起多於有線網路的抖動現象，因而要有抖動消除機制。由於訊務是可變位元速率(VBR)，可以將非同步網路接收器邊緣的抖動緩衝器，與非同步網路傳送器邊緣的時間標記簽名一起使用，這些時間標記會將下一個封包的準確時間通知抖動緩衝器機制，以便進行反應動作。
但是，要完全按照傳送器產生的形式解讀接收器上的時間標記，乃須在傳送器時間標記機制與接收器抖動緩衝器時間標記機制之間形成時鐘同步，否則，抖動緩衝器隨著時間推移可能發生溢位或欠位現象，封包將會遺失。
由於持續延遲通常不是非同步封包網路的問題，所以制定運演算法則來評估網路的抖動現象，並將其與時鐘差異隔離，這種隔離是必要的，以便能糾正傳送的時間標記，讓期間的差異直接反映時鐘差異而非網路抖動。
現存的802.11協定主要採用DCF存取方法，能為每個裝置提供平等的存取無線媒體機會，在面對能承受頻寬波動的視訊、遊戲及其他應用程式時，由DCF提供的公平存取機制便顯得不足。
IEEE 802.11e標準旨在解決這些問題，它包含兩個主要部份，第一個部份是增強分散式通道存取(EDCA)，為不同種類的封包界定四個優先級別或四個存取權限類別(AC)，其中，優先級別較高的存取權限類別，其最大後退時間比優先級別較低的存取權限類別要短，從而使得優先級別較高的存取權限類別能比優先級別較低的存取權限類別更頻繁地存取無線媒體，但是，屬於相同存取權限類別的應用程式或封包存取無線媒體的機率是相同的。EDCA實施起來相當簡單，但卻無法保證延遲、抖動或頻寬。
第二個部份是混合協調功能控制通道存取(HCCA)，利用頻寬用途中心判優器，確保向依據EDCA歸類的封包提供保留的頻寬。
HCCA依靠存取點的集中式控制，能保證每個相連工作站的傳輸時間及期限，想加入網路的工作站必須向中心存取點發出許可請求，此請求包括訊務規格、詳細說明工作站對QoS的要求，然後，存取點決定是否支援所請求的QoS規格，並對工作站表示接納或拒絕。存取點保留一份集中排程，此排程依據所有註冊工作站的QoS要求制定，由於這一進程是從中心位置管理的，所以存取確保毋須競爭。
另外，一切都在註冊時就預先確定，所以HCCA得以保證頻寬、抖動及延遲，而這在混合式資料與多媒體環境中則是一大難題。
消費性電子、電訊及網路的整合將是寬頻革命邁向下一階段的主要因素。數位錄放影機(DVR)及個人錄影機(PVR)正日益普及，使視訊內容得以儲存，並實現消費者在家中任何角落觀賞視訊的夢想，同樣地，儲存在個人電腦上的視訊應能在普通的電視螢幕上觀看。因此，目前所面臨的挑戰是為這一層次的多媒體及娛樂整合提供無縫網路。
由於現行標準無法迎接這一挑戰，新的標準及技術正在湧現，以滿足對支援家用多媒體網路之高品質技術的需求。以MIMO技術為基礎而發展的新興IEEE 802.11n標準旨在迎接這些挑戰，透過實施若干不同技術，達到需要的突破性速率及傳輸範圍，同時支援必需的QoS。
只有整合所有必要元素的完整技術才能夠提供所需要的突破能力，將家用寬頻網路推向下一階段，從而經由WLAN實現可靠的視訊傳輸。