突破技術/規格難解僵局　802.11n撥雲見日

圖1　Atheros技術團隊Winston Sun博士指出，draft 3.0版本確定後，將對802.11n的標準底定帶來指標性意義。

從行動通訊及無線傳輸的發展來看802.11n的現況皆可發現，由於數位內容及多媒體影音的使用需求迅速成長，加上未來數位家庭娛樂將浮上檯面成主流，多媒體透過無線方式的應用將更多元，而IEEE當初制定802.11n標準時即以多媒體傳輸應用為前提，802.11n draft 2.0的誕生不僅克服了標準的互通性、各廠規格不一的窘境，也讓實現數位家庭娛樂的腳步更往前邁進一大步。此外，搭配行動電視(Mobile TV)的應用，未來802.11n也將成為可攜式產品的必備技術，不論在室內的網路應用多媒體功能，還是提供行動裝置接收多媒體資訊，802.11n也將出現更多應用。  

draft 2.0大躍進　互通警報解除  

雖然各廠都卯足全力發展802.11n方案，但802.11n最終標準始終是未知數，其拍案底定時間也是一波三折，802.11n最終標準為何遲遲未能定案，可從兩點進行討論，首先在於政策問題，由於一個標準底定須經過長久的討論與會議，為了不讓最終版本出現任何瑕疵，IEEE勢必要一再審核。此外，由於802.11n標準會議的與會廠商眾多，在各廠都希望朝自己有利的發展情況下，容易產生意見分歧，因此就拉長標準的制定時間。Atheros技術團隊Winston Sun(圖1)指出，參與IEEE大會的討論成員包含了近五百位的成員，因此在各方都有可能發表意見之下，其制定標準就變的冗長且意見不一，不過IEEE已於2007年11月12日通過draft 3.0版本，其中已確定84%的技術規範，與之前draft 2.0版通過的75%技術規範又更進一步，draft 3.0的出現表示距離最終標準底定的時間已為期不遠。  

圖2　博通台灣研發中心總經理高榮新表示，IPTV將是未來802.11n的主力市場。

面對802.11n已發展到3.0版本，若與今年2.0版本通過時廠商導入量產的情況看來，標準遲遲未定已不影響各廠發展802.11n方案，博通(Broadcom)台灣研發中心總經理高榮新(圖2)就表示，就draft 2.0規格的資料來看，802.11n的相關技術、硬體表現、軟體等方面都已大致確定，不太可能在最終版本出爐後，還要進行大幅調整，這就是為何最終標準未定案前，市場已出現802.11n導入量產的產品。  

從今年各廠積極開發802.11n的相關產品就可以發現，其實各廠都已做好萬全的準備，且不認為最後的標準將出現大幅技術更動。不過針對2006年底曾發生802.11n終端產品滯銷的情形，超聯寬頻(MetaLink)台灣辦事處業務總監朱文鏗(圖3)指出，之前非2.0版本出現的最大問題在於其產品無法與其他廠商的產品點對點互連，等於消費者購買某一廠商的無線網路產品後，將無法使用其他廠商的產品，不僅對消費者來說非常不符合經濟效益，也成為產品滯銷的主因；不過2.0版本已補強此一缺失能進行相通，且大部分規格都沿用之前的版本，因此各廠在draft 2.0通過後都積極導入量產。  

圖3　超聯寬頻台灣辦事處業務總監朱文鏗表示，面對多媒體使用需求的快速成長，802.11n可有效解決傳輸速率與頻寬不足的問題。

802.11n draft 2.0確定了主要的核心技術，且draft 3.0版也已出爐，802.11n標準似乎大勢已定；不過究竟正式標準何時才能真正確定，面對市場上從2007年底一直到2008年中的眾說紛紜，Marvell嵌入式與新興事業部產品管理總監Sameer Bidichandani(圖4)則表示，由於Marvell一直積極參與IEEE的各項議程，因此目前大致可以確定802.11n最終標準將於2008年第四季確認，而WiFi聯盟也同樣將於2008年第四季發表有關802.11n產品的認證計畫。目前IEEE已出現突破性的進展，大多數的參與者都已同意大部分的標準細節，將有助於標準底定的執行；若標準無法於2008年誕生，預計最糟的情況為延後大約一季的時間，也就是最晚於2009年第一季就能看到802.11n的最終標準。  

不論從技術層面還是產品生產的狀況來看，802.11n雖然正式標準沒有確立，但大致都認為最終標準不會阻礙目前所發展的產品狀況，其中最重要的關鍵在於核心技術如頻段、調變技術、傳輸速率與多重輸入多重輸出(MIMO)技術都不會更動，加上有WiFi聯盟做為產品驗證之後盾，各廠都加足馬力進行802.11n相關產品的發展策略。  

整合型晶片將面臨功耗議題  

圖4　Marvell嵌入式與新興事業部產品管理總監Sameer Bidichandani認為，802.11n與其他標準之間的相容性，是發展晶片時的主要考量點。

由於核心技術不是問題，因此各廠在802.11n相關方案的開發路程也就更加順遂，由於802.11n是以支援多媒體影音功能為前提，因此產品的功耗勢必成為一大問題，而各廠所發展的802.11n晶片方案無不強調低功耗為主；此外，面對多種無線傳輸邁向整合，以802.11n為主的整合型射頻(RF)晶片，也成為各廠的發展重點，包括博通、英特爾都紛紛提出整合不同傳輸技術的802.11n晶片，準備搶攻不同的終端市場。  

博通在802.11n方案的發展方針都已朝系統單晶片(SoC)進行量產，高榮新表示，由於SoC的成本低、尺寸小，且具高整合與外接元件少的優勢，方便應用在各項多媒體的產品上，因此802.11n的SoC解決方案對於許多家用電子設備的導入與普及非常重要，這與射頻晶片往SoC的發展趨勢不謀而合。而目前所發展方案已採用65奈米製程，具備小尺寸、低耗電、低成本與每秒可達200Mbit/s無線傳輸速率的特性，預計於明年推出整合802.11n與藍牙兩種傳輸功能的SoC。  

高榮新強調，發展整合802.11n與藍牙的SoC就是看好802.11n在多媒體市場的強大應用功能，在廣大的多媒體市場中，未來應用最頻繁的領域將是遊戲機，以目前最熱門的電玩遊戲機Wii而言，使用者可藉由藍牙的短距傳輸進行遊戲操控，還可透過802.11n即時下載更新遊戲，只要掌握兩種傳輸技術的相輔相成，將可搶下此一市場，因此整合不同無線傳輸功能的SoC，可早一步比其他競爭者獲得最大商機，而博通也會持續朝更多附加價值與高整合的晶片方案進行開發。  

雖然整合多種無線傳輸技術是未來的主要趨勢，不過整合過程中因藍牙與802.11n所使用的頻段皆為2.4GHz，因此將產生干擾、功率分散等問題，而博通已有專門技術能將藍牙與WiFi兩者同時傳送時所產生的干擾加以解決。  

此外，因應可攜式產品的龐大商機與發展整合型射頻晶片將成為未來趨勢，因此博通已計畫將購併的Global Locate所擁有的GPS技術整合其中，由於同時擁有藍牙、WiFi、GPS等技術，未來整合其他無線傳輸技術將不會出現太大門檻，博通對於搶進可攜式產品市場信心十足。  

圖5　英特爾亞太區嵌入式產品事業群無線寬頻產品部產品行銷經理蘇寶純表示，預計到2010年802.11n將成為筆記型電腦之無線傳輸基本配備。

不同於博通將產品市場鎖定於可攜式產品，英特爾則致力於發展以筆記型電腦應用為主的802.11n晶片方案，英特爾亞太區嵌入式產品事業群無線寬頻產品部產品行銷經理蘇寶純(圖5)表示，由於802.11n支援強大的多媒體功能，因此首要考量就是耗電量的問題，尤其筆記型電腦本身就非常耗電，若因為使用802.11n之後造成耗電更快，使用者的使用意願將因此降低，而目前導入筆記型電腦的802.11n晶片方案，都已達到低耗電之模式，若與資料傳輸為主的802.11g相比，兩者的耗電量不但沒有太大差距，802.11n的耗電量反而更低，且尺寸設計也更小。

面對多種無線傳輸的整合趨勢，蘇寶純表示，目前英特爾已發展出將WiFi及WiMAX兩種技術整合於同一模組的晶片方案，整合這兩種技術的出發點為，兩者都支援了MIMO技術，能省去許多天線設計時所產生收發問題，加上筆記型電腦的使用者擁有此兩項傳輸技術後，就能針對當下使用時的地域環境，選擇較有利的無線傳輸模式進行聯網的動作，如在室內可以使用802.11n作為上網工具，而戶外則可選擇以行動式為前提的WiMAX進行上網。該方案預計於2008年第一季導入量產，將成為英特爾下一代以Centrino處理器技術為基礎之筆記型電腦的主要配備。  

以晶片品質突出市場  

有別於整合多種傳輸標準的晶片發展，Atheros的XSPAN單晶片方案則針對晶片的系統運作模式，提供使用者利用802.11n進行聯網時，能有達到最省電與最佳的使用效能。Sun表示，目前所發展的兩款802.11n的晶片中，已將無線電、基頻/MAC和主機PCI Express(PCIe)介面整合成單一晶片，此方案的最大特色在於，能將無線傳輸的無線電技術發揮到最大，讓使用者在收發時不會因雜訊或訊號延遲感到困擾，且晶片採10毫米的QFN封裝模式，為目前市面上尺寸最小的802.11n晶片方案。而在大家最關注的功耗問題方面，Atheros特有的DMPS技術能針對資料收發量進行偵測，當資料傳輸量較少時會採用耗電量低的1×1MIMO模式執行，若傳輸作業量增加時則自動切換至802.11n的2×2或1×2模式；此外，DMPS也能偵測筆記型電腦的使用狀態，針對電池或插入交流電源進行不同的MIMO模式調整，進而讓產品的運作與省電保持最佳狀態。  

針對許多廠商開始將不同傳輸技術加以整合，Sun強調，整合多種傳輸技術確實是未來晶片發展的主要方向，Atheros也已開始規畫高整合型晶片之研發，不過會先從晶片的技術呈現、成本與功耗等三大問題切入，因為發展整合型晶片須面對非常多的技術挑戰，唯有先將單一無線傳輸技術提升到一定品質，才是發展整合型晶片的最佳時機。  

面對多家廠商準備朝整合多種無線傳輸技術的晶片發展，超聯寬頻則認為具備高品質、差異化的晶片方案，才能在802.11n市場上獲得青睞。朱文鏗表示，超聯寬頻過去以發展xDSL為主要商品，當初投入無線通訊市場時就朝開發具高品質技術之晶片方案，與一些採用低價策略的廠商有所區隔。  

面對各廠都表態自己的產品擁有高品質技術，超聯寬頻於三年前802.11n標準尚未出現時，就開始發展符合支援影音串流的WiFi晶片，在晶片開發過程中，802.11n草案的出現成為該公司晶片在研發時的重要標準依據，避免了許多研發過程可能產生的相關問題。  

朱文鏗強調，超聯寬頻最大的競爭優勢為率先完成支援5GHz頻段的晶片，並將相關經驗直接移植於發展2.4GHz頻段，在短時間內就推出同時支援2.4GHz與5GHz頻段之雙頻晶片；對於許多廠商仍以2.4GHz頻段為晶片主力的發展來看，超聯寬頻已取得從5GHz頻段打入市場的優先入場券。該方案之前在歐洲、北美等地的電信局測試時，為唯一達到在5GHz頻段中同時傳輸三個1,080畫素之高畫質(HD)影片，且訊號穩定度達到連續15分鐘不失真，成為所有802.11n晶片支援5GHz頻段方案中，最具優勢的產品之一。  

MIMO設計複雜成主要瓶頸  

隨著多媒體的大量使用，為方便使用者能隨時隨地使用多媒體的影音視訊等服務，透過無線傳輸成為大勢所趨，而802.11n採用的MIMO技術，就是支援龐大的多媒體檔案透過無線傳輸時，能將傳輸品質與有線網路效能相近，藉由MIMO技術，802.11n不論在傳輸品質、服務品質(QoS)與產品的耗電也更趨穩定。  

MIMO技術最大的優勢在於能讓兩個以上的不同訊號，在沒有干擾的情況下經由同一個802.11n無線頻段進行傳輸，可大幅增加現有無線頻段的資料傳輸速率；而MIMO技術能使連線品質更好的主因在於，現行的802.11 a/b/g都是單輸入單輸出(SISO)，訊號容易被牆壁所反射的回音電波所擾亂，造成連線延遲或訊號中斷，不過MIMO的多重路經繞射技術除能清楚分辨回音外，還能將訊號導向單一、強大的路徑模式，讓使用者進行聯網時能更準確的接收訊號(圖6)。此外，由於MIMO具備良好的訊號接收品質，因此應用在多媒體所強調的影音功能時，成為最佳的無線連網工具。

資料來源：恩智浦 圖6　802.11n支援MIMO技術，可提供強大的多媒體資料傳輸。

蘇寶純表示，由於MIMO技術是利用多根天線進行訊號接收，與過去僅有單一天線的架構完全不同，且天線越多時組合與複雜度更高，成為開發802.11n技術時最大的瓶頸。就終端產品而言，目前802.11n所應用的天線大多以2×2為主，至於數位家庭娛樂的高階電子設備就須使用到3×3的天線規格，可是礙於複雜度的技術問題，目前許多廠商在802.11n的晶片的設計大多只支援1×2或2×3的天線架構，因此開發3×3甚至4×4仍有困難。英特爾目前所有發展的晶片方案中，都已支援3×3的天線技術，這是為了因應未來802.11n與WiMAX大量使用的來臨。  

高榮新也表示，針對MIMO技術的多重天線設計容易瓜分彼此傳送與接收頻率的問題，博通也成立一個研發團隊單就MIMO技術的相關問題進行研發，因此目前的802.11n晶片除了基本1×2、2×2與2×3外，也都已支援到3×3的規格；由於MIMO技術的確是一個複雜且困難的技術，因此研發團隊也不斷的發展新技術，期望讓天線的接收品質達到最好的效果，對於困難度高的4×4天線架構，目前也正緊鑼密鼓發展中。  

標準規範讓業者傷腦筋  

雖然MIMO天線為802.11n晶片開發時最主要的瓶頸，不過對於超聯寬頻而言，所面臨的技術瓶頸則是標準規範的問題，朱文鏗表示，由於IEEE在802.11n的規範的標準中，明文規定哪些技術是必須使用而哪些技術則可由各廠主導選擇採用，為了讓旗下發展的晶片擁有最好的技術表現，當初開發時超聯寬頻就決定將IEEE規定所有必須採用之技術納入晶片中，因此在開發過程中的確遇到許多難以克服的干擾、訊號穩定、天線架構與功耗等問題，導致在802.11n晶片的開發時間很長。  

不過為了堅持給客戶最佳表現的晶片品質，最後因晶片內採納了最大可能性(Maximum Likelihood, ML)的技術，成為與他廠最大差異化的商品。其ML技術能將AP端所發射出的資料進行訊號與雜訊的區分，僅接收所需的訊號並將雜訊過濾。藉由ML技術，超聯寬頻在產品推出時能較其他競爭對手高出40%品質呈現，雖然因技術瓶頸導致上市時間延後，但卻也因禍得福成為目前市場上晶片具ML技術之廠商。  

利用短距傳輸 突顯互補功效  

從802.11的標準從a/b/g一路發展到支援多媒體功能的802.11n出現，可以發現無線傳輸技術在未來的發展，勢必往高速傳輸、寬頻前進。當無線傳輸技術的發展可達高品質的使用需求時，若能利用不同的傳輸技術之特性達到互補作用，勢必更添吸引力。  

而針對現有的無線傳輸技術中，朱文鏗表示，其短距的藍牙與超寬頻(Ultra Wide Band, UWB)，可用於取代家中電視與音響設備的HDMI與AV線路，使家中的影音設備線路減少並達到簡易操控的生活環境，若能再結合802.11n串連家中影音娛樂，勢必將達到最佳之效果。因此對於家庭影音設備常形成線路過多的問題，就可以藉由藍牙與UWB的強大短距傳輸，串連更大的多媒體影音功效。  

而從UWB與802.11n的技術層面可以發現，由於UWB擁有高達400Mbit/s的高傳輸速率與支援大約10公尺之距離，而802.11n具備600Mbit/s的傳輸速率與支援超過100公尺距離而言，透過距離優勢，兩者將可進行不同應用。Sun指出，利用UWB可作為遙控家中的電子設備，利用802.11n透過網路連線，則能達成家中隨處都能上網，尤其802.11n的覆蓋範圍還能支援到家中的庭院或其他樓面，充分利用兩者特性就能達到互補的功效。  

掌握11n特性 迎接WiMAX到來  

雖然不同的無線傳輸技術都有其應用面，但面對政府大力推動的WiMAX而言，其擁有的大頻寬、高傳輸與強調的行動化特性之功效，似乎將對802.11n形成強大威脅，這是由於WiMAX具備了802.11n所沒有的行動化特性，因此在未來筆記型電腦、可攜式產品都極可能也採用WiMAX的情況下，802.11n相形之下遜色不少。對此蘇寶純表示，其實各種無線通訊技術都有其存在的價值，加上未來新興的無線傳輸技術也會如雨後春筍般誕生，如何將每一個無線傳輸技術用在正確的位置，才是應該去思考的重點。  

雖然在技術上WiMAX較WiFi略勝一籌，但若從WiMAX與WiFi兩者的應用面討論，將可發現兩者其實也存在著互補關係，因為WiFi主要的應用面仍是以家庭影音娛樂為主，利用802.11n能有效串連家中網路系統，達到家中處處可見多媒體的境界，而WiMAX強調的行動化模式，為戶外的網路通訊使用為主，就使用的地域性而言應用層面就不同。  

此外，高榮新也表示，WiMAX雖然在政府大力推廣下成為目前很熱門的技術，但在台灣的無線傳輸應用中仍屬於起步階段，加上未來WiMAX必須收費使用，而802.11n可以免費使用，基本上使用者會針對自己當下的使用需求選擇使用哪一個技術，畢竟在家中使用802.11n就能達到與WiMAX相同的效能，使用者仍會於家中使用免付費的802.11n而非WiMAX，到戶外時才使用WiMAX技術。  

邁向行動化/企業化應用  

在各廠大力推動802.11n產品的情況下，預期802.11n將於今年出現大規模的成長，博通也表示，到2007年底時，802.11n的相關產品將在無線網路市場上有20%的滲透率，且預計到2009年802.11n的市場滲透率將會超過50%。其中快速成長的主因就是終端產品的多角化應用造成使用者的大幅增加，包含視訊會議、網路電視甚至未來的高畫質數位電視(HDTV)等，都可依賴802.11n執行。  

就802.11n的普及程度來看，預計也將會帶動更多的新應用出現，目前較受關注的產品包含以強調行動化為主的超級行動電腦(UMPC)、智慧型手機，以及固網與行動網路匯聚(Fixed-mobile Convergence, FMC)的多模手機、數位家庭多媒體娛樂應用等。此外，從今年英特爾與思科(Cisco)共同發表針對企業專用的無線區域網路方案看來，企業的IT應用將也會是未來802.11n的鎖定目標。