有線/無線通訊技術抬轎 　無縫高畫質影音傳輸更順暢

2010年台北國際電腦展(Computex)中，數位家庭影音傳輸技術仍為廠商展出焦點，其中無線區域網路(Wi-Fi)更被視為重要傳輸技術，再加上該技術802.11n新規格的問世，傳輸速度大舉提升至300Mbit/s，並可利用多重輸入多重輸出(MIMO)拓展頻寬，成為眾所矚目的焦點，再結合個人電腦中的Wi-Fi，建構無縫傳輸環境，數位家庭的實現也更往前邁進一大步。  

此外，除了無線傳輸技術備受矚目外，有線通訊技術也試圖成為高畫質(HD)影音傳輸的工具之一，家用電力線網路聯盟(HomePlug Powerline Alliance)主導的電力線通訊(PLC)，甚至固守個人電腦領域的DisplayPort，也陸續推出新規格，以搶進數位家庭影音傳輸市場。  

Wi-Fi晶片商精銳盡出  

2009年底Wi-Fi 802.11n標準底定以來，晶片商即針對該規格進行產品的研發，且為了更加提升Wi-Fi傳輸速度，也將MIMO技術導入晶片產品中，更為降低成本而推出整合(Combo)晶片，以期可提供消費者更好的觀賞經驗。  

MIMO/整合晶片成顯學  

隨著內建無線聯網功能的行動裝置大量推出，加上無線網路傳輸速度的提升，將能滿足消費者在眾多裝置間相互傳輸影音資料的需求，然而家用環境的阻隔與裝置間通訊協定的不一致，對於無線資料傳輸的品質造成一大挑戰，對此Wi-Fi晶片供應商，包括博通(Boardcom)、創銳訊(Atheros)、Quantenna與雷凌科技等皆推出無線傳輸整合方案，以及導入MIMO技術的單晶片產品，為消費者帶來流暢的無線影音體驗。  

圖1　博通無線通訊事業部資深副總裁暨總經理Michael Hurlston表示，博通於Wi-Fi傳輸市場的領先技術與市占率，將成為發展後續產品的有利基礎。

專注無線技術研發的博通推出802.11n雙頻3×3單晶片BCM4331，流量可達300Mbit/s，傳輸速率最高450Mbit/s，可用2.4/5GHz雙頻進行傳輸。內建低密度同位檢查碼(Low Density Parity Check, LDPC)與時空區塊碼(Space-time Block Codes, STBC)，可提升無線傳輸的可靠度與距離，提高家用傳輸的覆蓋率。  

博通無線通訊事業部資深副總裁暨總經理Michael Hurlston(圖1)表示，針對數位家庭的影音傳輸需求，博通還推出InConcert複合模組，為支援802.11n及藍牙(Bluetooth)3.0 High Speed的1×1迷你PCI卡，解決藍牙與Wi-Fi射頻(RF)共存性問題，為設計者帶來設計彈性、節省空間與設計時間的優勢。該模組已獲八家全球前十大個人電腦廠，如三星(Samsung)及華碩，並已運用於多樣可攜式裝置。  

此外，為滿足越來越多消費者的分享需求，博通並發表InConcert Maestro軟體平台，可適用於電腦與電腦間的內容交換、裝置間的資料同步、即時無線傳輸與列印，以及串流影音資料於電視與可攜式行動裝置間的傳輸，為消費者除去因行動裝置間所內建的傳輸協定不一致而導致無法互聯分享資料的問題。  

圖2　右起為創銳訊數位家庭行銷事業部副總裁Todd D. Antes、產品行銷經理李本中

傳統無線區域網路(WLAN)是針對資料應用的高傳輸量所設計，但目前以多媒體應用為主的網路須提供穩定性更高的連線品質，否則封包遺失和延遲所造成的影像停滯、影音不同步，以及遊戲反應緩慢，都將讓多媒體娛樂體驗大打折扣。因此同樣耕耘無線通訊技術的創銳訊，也發表3×3 802.11n路由器解決方案，能支援穩定的無線影音傳輸與其他高頻寬應用。創銳訊數位家庭行銷事業部副總裁Todd D. Antes(圖2右)表示，該公司新款XSPAN採用3×3 802.11n架構，加上創銳訊特有的收訊範圍強化功能，可讓無線連結傳輸速度提升50%，可帶給消費者最關注的流暢無線影音傳輸品質，此外，該產品並經過最佳化，可簡化高效能路由器和存取點的設計。  

另一方面，為進一步提升Wi-Fi網路效能，雙頻功能也成為路由器產品必備，Antes表示，新產品也具備可同時使用2.4GHz與5GHz頻段的功能，讓Wi-Fi網路的功能發揮到最大，舉例來說，使用者可將Wi-Fi 2.4GHz頻段用於收發電子郵件、瀏覽網頁與資料傳輸；而將訊號較乾淨的5GHz頻段用於影像、語音及遊戲等容易延遲的應用。  

圖3　雷凌科技全球行銷副總David Borison表示，該公司另推出雙模的Wi-Fi產品，在2.4GHz訊號受干擾時，將直接跳至5GHz。

而台灣本土Wi-Fi晶片大廠雷凌科技也推出第一顆整合1×1 802.11n與藍牙(Bluetooth)3.0的整合晶片，該公司全球行銷副總David Borison(圖3)表示，目前該顆晶片已進入量產階段，傳輸速度可達150Mbit/s，並已獲北美電腦大廠新的筆記型電腦產品所採用，預計7月即可對外公布消息。此外，雷凌科技也研發整合2×2 802.11n與藍牙3.0的晶片產品，傳輸速度可提升一倍至300Mbit/s，且為避免Wi-Fi受藍牙訊號干擾，此產品的Wi-Fi以可利用5GHz、2.4GHz雙模方式設計，目前仍為送樣階段。此外，雷凌科技產品並具備點對點功能，Borison表示，雷凌科技特有的技術優勢可讓內建Wi-Fi功能的筆記型電腦即使離開Wi-Fi接取點(AP)一段距離，也能保有一定的訊號品質，而雷凌科技看準其他廠商產品較少內建PCI Express輸入/輸出(I/O)接腳介面，因此該公司晶片支援PCI Express與通用序列匯流排(USB)介面，如此一來，消費者也可使用外接USB接口的Wi-Fi網卡，進一步減少訊號干擾並提升訊號品質。  

雷凌科技目前鎖定的目標市場為個人電腦，Borison指出，目前整合晶片多為手持式裝置所設計，目的在於配合手持式裝置輕薄短小的趨勢，但相對來說，整合晶片進入的門檻也較高，因此雖然行動手持式裝置市場規模較大，雷凌科技仍計畫先固守個人電腦領域，他並強調，事實上，個人電腦領域市場規模也不小，目前筆記型電腦中，藍牙與Wi-Fi的滲透率各為60%和100%，因此對雷凌科技而言，仍大有可為，不過進軍可攜式裝置市場將為中長期目標，產品也正在研發中，預計1～2年後，雷凌科技將正式宣告進入可攜式裝置市場。  

圖4　Quantenna執行長David French強調，4×4 MIMO Wi-Fi晶片組的價格已可與3×3元件相比擬，性價比表現更加出色。

有別於博通、創銳訊等Wi-Fi晶片大廠以3×3的多重輸入多重輸出(MIMO)規格搶進市場，成立之初即鎖定家庭影音無線傳輸應用市場的Quantenna則以4×4的更高規格迎戰。Quantenna執行長David French(圖4)表示，目前全球已有超過十二家服務供應商採用該公司4×4 MIMO的802.11n Wi-Fi晶片組進行實地測試，不論在強固性與可靠性方面，均超越其他廠商的解決方案。而最新第三代解決方案，在覆蓋率與性價比表現均更上層樓，可讓Wi-Fi家庭網路提供媲美有線乙太網路的品質，並在毋須壓縮影音的情形下，將1,080p解析度的Full HD影片無線傳輸至家中的任何角落。  

為進一步刺激市場需求，Quantenna也不斷致力改善4×4 MIMO Wi-Fi晶片組的成本結構，透過先進製程與電路設計的優化，進一步降低成本及功耗。French指出，第三代產品的尺寸已較前一代縮小一半，功耗則減少三分之一，晶片價位更已直逼3×3 MIMO Wi-Fi方案的水準，反觀3×3 MIMO Wi-Fi元件的傳輸距離與可靠度卻遠不及4×4方案，因此，競爭力更勝一籌。  

面對60GHz無線技術陣營亦對高畫質影音無線傳輸市場虎視眈眈，French認為，Wi-Fi與60GHz兩種技術其實互補效益將勝更彼此競爭。原因在於前者具有長距離應用優勢，適合多個房間同時串流的應用，發揮類似骨幹網路的角色，後者則擅長短距、直視範圍的高速傳輸，可用於單一房間傳輸，兩者結合則可截長補短，達到最大綜效。  

目前Quantenna已開始銷售第三代晶片組與參考設計方案QHS610。參考設計包含開發板、連結外部控制器的纜線、完整的軟體開發套件(SDK)，以及一整套特別設計的無線射頻(RF)影音傳輸校正及效能分析軟體，可用來建置整個網路與元件搜尋/連結功能，協助開發人員快速建構出完整的應用系統。  

圖5　Applied Micro台灣區總經理林嘉毅表示，Power架構處理器在高畫質影音無線傳輸應用中是不可或缺的關鍵元件。

瞄準無線影音傳輸市場
Power架構處理器搶分杯羹  

看好高畫質影音無線傳輸應用將日益蓬勃，Power架構處理器開發業者也嗅到濃郁的商機，並試圖由以往伺服器和企業用戶等高階應用市場，首度進軍消費性領域。  

Applied Micro台灣區總經理林嘉毅(圖5)表示，以往1×1或2×2 MIMO的Wi-Fi方案，由於架構簡單且處理效能要求不高，因而可以系統單晶片(SoC)方案來實現；然而，高畫質影音無線傳輸應用多半是採3×3 MIMO設計，且須具備同步雙頻功能，因此處理器效能至少要達到1GHz以上，相當適合採用Power架構處理器來設計。目前，該公司已與創銳訊進行合作，以Applied Micro的Power架構處理器405EX，搭配創銳訊3×3 MIMO Wi-Fi晶片組方案，開發出一款參考設計(圖6)，可加速高效能的企業級存取點和消費型路由器的設計時程，實現更穩定的高畫質影音傳輸。

資料來源：Applied Micro 圖6　Applied Micro推出的3×3 MIMO無線網路存取點參考設計架構

有鑑於網路語音通訊協定(VoIP)電話與高畫質影片傳輸等高頻寬應用需求不斷增溫，網路效能的改善已迫在眉睫，也因此，為降低無線網路存取點的開發風險及成本，並加快產品上市時程，Applied Micro遂基於PowerPC405EX處理器推出軟硬體整合的完整存取點參考設計方案。該款參考設計可支援至兩張無線網卡，每張無線網卡可提供3×3 MIMO的資料傳輸，資料傳輸率最高可達300Mbit/s，吞吐量為標準802.11g的六倍之多。  

林嘉毅指出，該公司自2004年買下IBM 405及440兩條PowerPC處理器產品線後，即致力於嵌入式處理器的開發，但以往較聚焦於企業級網路與儲存應用等市場，藉由此次與創銳訊合作，不僅有助該公司跨足中小型企業和消費性市場，亦可進一步擴大Power架構處理器的應用版圖。  

圖7　RFaxis市場行銷副總經理錢永喜表示，低頻的RF類比前端可被整合至其他晶片中，而針對高頻應用，外掛的RF類比前端晶片則不可少。

另外，RF類比前端供應商RFaxis也相當看好Wi-Fi未來市場發展，該公司市場行銷副總經理錢永喜(圖7)表示，蘋果(Apple)iPhone的推出對Wi-Fi市場的擴張提供相當大的助益，2009年全球Wi-Fi裝置出貨量即達五百萬台，該市場相較於其他無線通訊技術都要來的龐大，因此雖然RFaxis擁有各種無線技術RF類比前端產品，但目前該公司的主力市場為Wi-Fi。  

類比前端廠商必須與各無線技術的晶片供應商密切配合，目前Wi-Fi廠商紛紛推出2×2、3×3的Wi-Fi晶片，錢永喜指出，實際上，802.11n可做到4×4的MIMO，不過無論廠商的產品為何種架構，RF類比前端晶片根據串流數量的多寡，增加晶片產品數量即可，如4×4 MIMO晶片需要四根天線，此時則須搭配四顆RF類比前端晶片。針對可否減少RF類比前端晶片的數量問題，錢永喜強調，RFaxis產品整合度相當高，可省下許多周邊零件，因此即使須搭配四顆類比前端晶片，占用整體印刷電路板(PCB)的面積仍然相當少。  

避免藍牙/Wi-Fi訊號干擾　波束成形技術大力突圍  

可攜式裝置中對於藍牙加上Wi-Fi的需求越來越高，也促使整合兩大通訊標準的晶片應運而生，但由於同屬於2.4GHz的頻段，易造成訊號干擾。為有效解決此一問題，可強化訊號的波束成形(Beamforming)即派上用場，並可避免住宅中的通訊死角。  

Borison表示，Wi-Fi 802.11n+藍牙3.0的整合晶片已成大勢所趨，但由於Wi-Fi與藍牙皆採用2.4GHz的頻段，因此訊號干擾也成為整合晶片的一大挑戰。而利用波束成形技術，即有助於增強訊號，其原理為，當接收端處於訊號傳輸死角時，會預先告知發送端其所處的頻帶參數，發送端藉此參數資料預先強化訊號，以維持一定的傳輸品質。  

舉例而言，150公尺的傳輸距離再加上傳輸的內容為高畫質影音資料時，若未使用波束成形技術，則Wi-Fi訊號干擾將相當嚴重，也將達Wi-Fi頻寬上限，導致影音資料播放品質不佳，若透過波束成形技術，則可提高60～70%的資料傳輸速率。雷凌科技行銷傳播經理徐鵬遠補充，該公司避免訊號干擾的另一利器為，透過波束成形，於天線的驅動裝置中內建智慧切換機制，亦可有效避免訊號干擾問題。  

深耕Wi-Fi的Atheros也採用波束成形技術解決訊號干擾問題，該公司產品行銷經理李本中(圖2左)表示，波束成形技術為802.11n標準規範之一，此技術可提升Wi-Fi訊號50%的覆蓋率，因此發展Wi-Fi 11n技術的廠商都會致力透過波束成形技術強化訊號品質，不過他也坦言，若是終端產品的印刷電路板面積夠大，避免訊號干擾問題的最佳方式則是將藍牙與Wi-Fi晶片距離延長至20公分以上，而毋須採用整合晶片。  

有線技術搶搭順風車  

數位家庭影音存取除了以無線技術傳輸外，終端裝置與後端伺服器的網路連線則將倚賴有線技術網路架構，才能構成一個完整的數位家庭網路，由於電力線可直接利用住宅中既有的市電網路，插上插頭即可使用網路，再加上實體線材埋於建築牆壁中，也不會造成居家環境的不美觀，因此頗有捲土重來之姿。另外，專注個人電腦領域的DisplayPort，也因電腦將與數位家庭家電產品連結的趨勢興起，也試圖搶進市場。  

HomePlug鴨子划水　蠶食HD影音串流傳輸市場  

正當Wi-Fi晶片業者大張旗鼓展開布局動作的同時，家用電力線網路聯盟也不甘示弱，除力推下一代新規格外，亦積極擴大HomePlug AV傳輸技術的應用範疇，強化其市場地位。  

圖8　家用電力線網路聯盟主席Rob Ranck(左)表示，HomePlug技術應用囊括寬頻網路、高畫質影音傳輸和智慧電網等領域。右為創銳訊產品行銷經理Ganesh Swaminathan

家用電力線網路聯盟主席Rob Ranck (圖8左)表示，HomePlug技術係利用家中現有的電力線，在不損失封包的情況下，提供穩定的數據、音訊及視訊傳輸，因而成為家中高畫質影音內容串流的最佳選擇。迄今全球HomePlug及HomePlug AV裝置的銷售已超過四千五百萬台，在寬頻電力線通訊市場中，市占率已超過80%，預估今年底出貨量更將上看六千萬台。此外，已有五十多家服務供應商採用HomePlug技術部署寬頻三合一服務(Triple Play)方案。  

不僅如此，家用電力線網路聯盟亦正在研擬下一代HomePlug AV2標準，以符合未來更複雜的高畫質電視多重串流、高階多人遊戲及網路電視(IPTV)等應用需求。  

2009年藉由購併Intellon跨足電力線通訊市場的創銳訊產品行銷經理Ganesh Swaminathan(圖8右)指出，現今HomePlug AV實務應用上的實體(PHY)層傳輸率可達150Mbit/s(理論值為200Mbit/s)，而HomePlug AV2的傳輸率則將提高至600Mbit/s以上，且完全相容於HomePlug AV及IEEE 1901標準，可提供更強固、更大範圍、更高品質的傳輸效能，預計將於2011年第一季完成標準制訂，2011年年底首款產品即可問世。  

Antes則表示，AMP電力線晶片產品為創銳訊今年發表的眾多新產品之一，創銳訊跨進電力線市場的原因為，考量如何在Wi-Fi網路之外，建構更完整的數位家庭網路環境，因此透過既有的家庭纜線結合Wi-Fi網路，成為提升數位家庭網路連線效能的重要解決方案，其中電力線將是有線技術中較佳的選擇。而創銳訊的APM電力線產品系列皆符合HomePlug制定的最新標準，以及IEEE 1901規範，可避免電力線與Wi-Fi標準不相容的問題。  

Antes強調，數位家庭中最重要的三項傳輸技術分別為Wi-Fi、乙太網路與電力線，前兩者創銳訊已有相關產品的推出，今年補足電力線產品後，未來將可提供客戶最完整的數位家庭有線與無線傳輸技術的解決方案。  

圖9　譜瑞科技行銷副總裁屈經武表示，預期2010年底，市面上即可看到支援DisplryPort 1.2的產品出現。

此外，值得注意的是，由於IPTV大行其道，HomePlug AV技術已逐漸由數位機上盒(STB)或獨立型的媒體串流器等應用，朝向內建於數位電視機的方向發展。Swaminathan透露，目前已有一家歐洲家電業者已開始進行導入設計，未來一旦HomePlug晶片價格下滑至與乙太網路晶片相比擬的價位，勢將吸引更多電視機製造商採用。  

DisplayPort跨足數位家庭市場  

由視訊標準電子協會(VESA)制定的DisplayPort技術，目前最新的1.2版已於2010年1月公布，新規格中除了可支援三維(3D)影像顯示外，還支援雙重模式(Dual-mode)，亦即使用一個簡單的轉接器就能夠調整DVI螢幕或高畫質多媒體介面(HDMI)電視的訊號，讓兩者能同時使用。譜瑞科技行銷副總裁屈經武(圖9)表示，DisplayPort 1.2版中的iDP標準可取代LVDS中的電視控制器系統單晶片(SoC)，與面板相互連結，用一條DisplayPort纜線即可連接電視與電腦，將電腦中的影像資料直接於電視播放，毋須使用其他的纜線，成本上也可進一步降低，對於DisplayPort於個人電腦與數位家庭市場中的發展，將帶來更大的優勢。