當今數位世界所面臨的嚴峻考驗不外乎為資料處理、儲存和傳輸。隨著支援全高畫質(FHD)視訊串流和4K視訊的行動裝置逐漸成為主流，消費者對資料頻寬的需求仍持續成倍數增長。
現階段，第三代通用序列匯流排(USB 3.0)和乙太網路(Ethernet)等有線資料介面已達到Gbit/s的傳輸速率，但在無線傳輸方面，2.4GHz和5GHz的無線區域網路(Wi-Fi)技術，目前所在頻段早已非常擁擠且難以擴展。
有鑑於此，應用60GHz未授權頻段的802.11ad無線解決方案開發需求遂浮出檯面，其可提供具備數千兆數據頻寬的寬頻網路，為滿足未來消費者需求的理想選擇。在此為不熟悉頻段規範的讀者特別說明，未授權頻段是由當地頻段監管機構提供，使用者毋須繳納監管授權費。Wi-Fi可在2.4GHz、5.0GHz及新的60GHz未授權頻段上運作。
實現三頻Wi-Fi願景 802.11ac開拓無線應用
以數千兆位元Wi-Fi聞名的IEEE 802.11ad標準於2012年12月發布，提供高達7Gbit/s的無線資料傳輸速率。最近，業界暨Wi-Fi聯盟(Wi-Fi Alliance)及其合作夥伴推廣802.11ad後，相繼開始運用802.11ad所帶來的千兆位元容量於各式新型無線互連解決方案。
802.11ad可解決頻段擁擠的問題，同時改善裝置的外觀工業設計並提供較其他無線技術更佳的用戶體驗。首先是新一代2.4GHz/5.0GHz/60GHz三頻Wi-Fi無線網路，可將無線互連的速率容量提升至千兆位元，創造新的室內無線體驗；消費者可使用支援802.11ad的智慧手機連接到無線連接點(Access Point)，並與其他支援802.11ad的裝置如平板、筆電、顯示器、網路儲存伺服器(NAS)等交換資料(圖1)。如此一來，消費者不用長時間等待，僅需數秒即可導入完整的媒體庫或下載一部完整的電影。
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| 圖1 三頻Wi-Fi應用情境圖 |
與此同時，802.11ad將使行動體驗更上一層樓。隨著智慧手機、平板等行動裝置效能媲美PC，使用者僅須攜帶行動裝置，透過無線網路連接至更大或多個顯示器、鍵盤、滑鼠和可擴展性磁碟機的基座即可隨時進行工作(圖2)。行動裝置和基座間的所有資訊可透過802.11ad千兆無線連結傳輸。
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| 圖2 無線擴充基座應用概念圖 |
由此可見，使用行動裝置實現所有運算、互聯網、娛樂和遊戲功能的時代已經來臨，未來802.11ad將為無線連接市場帶來許多機會，無論是用於實現辦公室內的無線桌面PC體驗或是家庭4K視訊串流。
此外，旅客在旅途中還可享受卓越的同步與行動情境體驗，如使用支援802.11ad的裝置將資料快速備分至主機或在登機前從資訊服務站下載一部電影，抑或是與朋友分享文件(圖3)。802.11ad的千兆位元數據傳輸量可使裝置僅需數秒即可完成檔案傳輸，節省時間以處理更為重要的事務。
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| 圖3 裝置對裝置高速資料分享 |
60GHz應用漸具雛型 802.11ad晶片擴大亮相
隨著802.11ad應用情境日益明朗，通訊晶片商也開始展開技術和產品布局。例如，SiBEAM即已提供三款支援802.11ad的元件，包括802.11ad的媒體存取控制層(MAC)/基頻處理器、適合行動裝置(直流電池供電)應用的60GHz射頻收發器，以及固定裝置(交流電源)的60GHz射頻收發器；同時該廠商也提供雙天線陣列，可增強連接主流系統單晶片(SoC)平台所需的無線穩定性並實現更靈活的資料介面。
現階段，市面上大多802.11ad晶片均內建關鍵射頻電路及多種內置天線，以提供優異的無線效能、穩定性及極佳的設計靈活性，並支援從行動裝置、網路設備至顯示器等不同的大小裝置；同時可讓原始設備製造商(OEM)依不同應用選擇和增添MAC/基頻處理器和射頻晶片組。
以消費性電子類的行動應用來說，用戶會以水平或垂直的方式手持裝置，OEM廠商可選擇為裝置添加第二個802.11ad射頻IC，以加強天線密度進而增強無線連接的穩定性。至於以交流電源方式供電的無線傳輸產品，如電視機、無線路由器或儲存裝置等，系統業者則可採用支援交流電供電的802.11ad晶片。
最新的802.11ad射頻晶片組在單一元件中整合功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)與多個相位陣列天線。以SiBEAM的802.11ad方案為例，其專利的內置天線整合在基頻處理器中，由可適性波束成形(Beamforming)和控制演算法獨立控制，可提升無線連接效能和穩定性。
有別於2.4GHz和5GHz Wi-Fi頻段，60GHz頻段上波束成形和控制功能在保持鏈路效能和穩定性方面扮演更重要的角色。基頻和天線陣列協同工作，在兩個持續通訊的裝置間「形成」和「控制」波束，兩個互通的裝置間隨時與多個天線陣列互連，僅使用一條鏈路進行傳輸和接收資料；如果工作中的鏈路突然中斷，即會啟用另一條已建立的鏈路，以保持無線連接不中斷。上述所有功能皆能透過市面上最新的802.11ad解決方案實現，對用戶來說十分簡易。
另一方面，802.11ad射頻晶片亦須支援USB 3.0和PCIe 1.0介面，以與主流應用處理器建立鏈結；目前相關晶片商正積極開發802.11ad參考設計及標準設計模組，進而幫助系統製造商在短時間內即可添加802.11ad功能增添至其平台上，並適用於不同的裝置。
隨著每年智慧手機的出貨量逾十億支，且越來越多裝置成為物聯網(IoT)的一環，Wi-Fi在過度擁擠的2.4GHz和5GHz頻段上頻寬不敷使用的情形只會變得更糟，因此，包括OEM廠商、網路營運商、解決方案提供商及本地監管機構等無線產業成員都在積極尋找如60GHz等其他頻段來擴展服務。
消費者更是期盼新一代無線技術能一舉解決Wi-Fi頻段擁擠的問題，並提供全新的用戶體驗。目前通訊產業供應鏈已看到802.11ad技術的潛力且著手推出相關解決方案，將能為行動、PC、網路和消費性電子市場的客戶提供最具成本優勢的802.11ad設計。
(本文作者為SiBEAM資深行銷總監)