音視頻物理連線合并傳輸市場一定程度上仍處分裂狀態(tài)。不過，技術車輪還在滾滾向前?，F(xiàn)在，業(yè)界把越來越多的注意力放在拋開電纜，實現(xiàn)源與目標之間的無線傳輸上。這種方案重要的優(yōu)勢是使多媒體源和目標位置都具備了可移動性，摒棄了難看而笨重的電纜。本文并非關注所謂的智能媒體適配器，它們用于從計算機和NAS（網(wǎng)絡存儲）設備中搜索和獲取基于文件的信息。
不過，技術專家們正在解決當前一代的問題，初期多少會采用專利方式，但其后必然有基于標準的互操作性（見附文3“發(fā)揮舊技術的最大作用”）。他們還在致力于下一代標準的建立和實現(xiàn)，這會有更豐富的改進。至少一家制造商已將5 GHz 802.11n變種改變?yōu)橐环N面向視頻的點對點傳輸方案，不過與流行的行業(yè)標準并不兼容。其它開發(fā)者認為，要最終將無線網(wǎng)絡的前景變?yōu)楝F(xiàn)實，從2.4 GHz和5 GHz ISM（工業(yè)/科研/醫(yī)療）頻段的更大頻率遷移是必要的。UWB（超寬帶）擁護者包括Wi-Media論壇（Wi-Media Forum）的參與者，以及至少一個專利方案。WirelessHD聯(lián)盟（WirelessHD Consortium）關注的是另一個免許可的頻帶60 GHz，而一組半導體巨頭組成的WiGig（無線千兆位）聯(lián)盟最近也將其注意力指向這個高頻率的頻段。
在這些王位競爭者中，哪位將最終獲得皇冠，現(xiàn)在尚不明朗，而且看來這種格局還會持續(xù)一段時間。但有件事也同樣不明確，那就是未來無線視頻市場的規(guī)模，以及要花多長時間才能達到這種規(guī)模。本文還包括一位知識淵博的無線視頻從業(yè)者的觀點，但他要求匿名。這位先生的觀點無疑會帶著自己的哪怕一點點偏好，但還是那句話，游戲中的每個人都有一些偽裝。不過，我仍然希望你會發(fā)現(xiàn)業(yè)內人士的評論是有益的。
1 競爭的展開
一臺802.11n設備可以處理的獨立流數(shù)量取決于其天線陣列的結構以及射頻實現(xiàn)。正如相關維基詞條所簡述的那樣，鏈路兩端的天線數(shù)限制了同步的數(shù)據(jù)流數(shù)量。維基詞條中說：“但是，單個的射頻經(jīng)常進一步地限制了可能承載獨特數(shù)據(jù)的空間流。”用表達式A×B:C有助于判斷射頻可以做什么。第一個字母A表示射頻可以使用的最大發(fā)射天線或RF鏈數(shù)量。第二個字母B表示射頻可以使用的最大接收天線或RF鏈數(shù)量。第三個字母C則代表射頻可以使用的最大空間數(shù)據(jù)流數(shù)量。
不過，我覺得維基詞條的作者過于熱衷于近期采納3×3:3的程度。當今市場上的大多數(shù)802.11n設備都有雙流（主流和高端）性能或單流（入門級和便攜）性能。但三流設備也正在出現(xiàn)，它們采用了Atheros、英特爾和Marvell等公司的硅片組。某些情況下需要這種多流能力，如一臺計算機通過互聯(lián)網(wǎng)接收信息，同時還將數(shù)據(jù)發(fā)送給一個LAN（局域網(wǎng)）上的客戶端。蘋果公司在其最新的Airport Express路由器與Time Capsule路由器+NAS產品中 做了三流功能，不過該公司并沒有明確地宣傳這些改進。
在1月份作發(fā)布時，WiDi僅支持英特爾少量相對強大的CPU（圖2），這反映出一個事實，即視頻在傳輸以后，它在PC、核心邏輯芯片組和Wi-Fi射頻中是無損編碼的（表1）。無線鏈路的另一端是一臺接收機，如Netgear的PTV1000 Push2TV適配器，通過HDMI和分量視頻輸出連接到一臺顯示器。PTV1000的內部是一塊Sigma Designs公司的媒體處理器，以及一個單流的Ralink 802.11n收發(fā)器。WiDi采用的音視頻編解碼器尚不得而知，但在頻譜擁擠的CES現(xiàn)場其效果卻給人深刻的印象。
唯一的問題是，當源正在輸出音軌，而目標正在顯示圖像時，WiDi發(fā)射機與接收機之間有約2秒的延遲。來自共同無線鏈路端點的音視頻將能保持唇音同步。當前一代WiDi支持720p圖像分辨率，能在傳輸前將所有內容動態(tài)地縮放到這個分辨率；1080p分辨率也在WiDi路線圖上。英特爾還計劃著HDCP（高帶寬數(shù)字內容保護）的支持，可實現(xiàn)DVD（數(shù)字視頻光盤）和藍光光盤的播放。在CES上，只能夠實現(xiàn)顯示鏡像。英特爾其后增加了將桌面水平擴展到遠程顯示器的能力，這樣就能實現(xiàn)用投影儀全屏播放一個PowerPoint幻燈，而筆記本電腦上則顯示演講人的注釋。
同樣是在CES上，Netgear展示了WNHD3004，這是一臺原型的4×4 MIMO（多輸入/多輸出）802.11n無線視頻橋接設備對，它采用了Quantenna的收發(fā)器技術，并且是我去年在“動手項目”中所測試WNHDE111的全功能后繼版。例如，Quantenna公司在今年6月報告了它的QHS600 802.11n無線接入點芯片組已獲得Wi-Fi Alliance認證，包括了對基本名稱的WMM（Wi-Fi多媒體）和WPA2（Wi-Fi保護接入2）增強。
IEEE 802.11ac委員會正在尋求對雙流以上的支持，并作為一種核心能力。該委員會對向后兼容的改進目標是超過1 Gbps的PHY（物理層）無線峰值速度。但理論上，現(xiàn)有的每個802.11n流僅可以支持最大150 Mbps帶寬，即使是在它們可選的40 MHz寬信道模式下，所以即使四流配置也無法獨立實現(xiàn)這個可怕的目標。
2 傳輸適應
另外一種基本的流多媒體問題是傳統(tǒng)以路由為中心的星形網(wǎng)絡拓撲模型。來自源的音視頻流必須首先進入路由器，然后再繼續(xù)送至目標；大負荷的多媒體素材要求每個路徑都有專門的頻譜，才能獲得所期望的無干擾回放。為解決這個難題，Wi-Fi Alliance正在測試和認證Wi-Fi Direct，這是一種采用IEEE 802.11s標準的點對點式通信方式，也是在應用中表現(xiàn)不佳的802.11 ad hoc模式的后繼者。
更一般地說，802.11n與其b、a和g前身一樣，都面向采用普通網(wǎng)絡協(xié)議的應用，盡管每一代無線技術對多媒體和其它延遲關鍵應用的改進程度都越來越高。同樣，Amimon公司在開發(fā)自己的多媒體優(yōu)化WHDI（無線家庭數(shù)字接口）技術時就提供了一些802.11n功能。首先，WHDI從開始就實現(xiàn)了源與目標之間的直接交互，而不需要中間路由器或交換機。其次，WHDI只用5 GHz，相對2.4 GHz來說，是以傳播范圍換取了一個干擾少的頻譜環(huán)境。不過該公司稱，即使在有墻的環(huán)境下，此技術也能覆蓋100英尺距離，延遲不到1 ms。每個720p或1080i視頻流要用一個18 MHz的信道；而每個1080p流則要用兩個信道。
是否WHDI只是在從源到目標的傳輸后，才丟棄那些無法察覺的低階比特？還是說它在源處就需要丟棄比特？如果是在源處丟棄，那么Amimon如何能稱WHDI是無損的？前面提到的知識淵博的（匿名的）無線視頻業(yè)內人士稱：“Amimon對其所稱性能的實現(xiàn)方式似乎相悖于基本物理原理。顯然，該公司擁有可信的技術，但閱讀了有關其工作原理的說明后，卻產生了更多問題，而不是得到答案。Amimon稱支持1080p的非壓縮高清視頻。”他指出，每幀像素有1920×1080=2,073,600個；而60幀/秒就表示有（2,073,600×60 =） 124,416,000像素/秒。如果是每像素24 bit顏色，則數(shù)據(jù)速率為2976 Mbps，即2.976 Gbps。
我的消息來源表示：“Amimon稱它可以支持這些數(shù)據(jù)速率，因為WHDI使用了聯(lián)合信源編碼（joint-source coding）”。聯(lián)合信源編碼是一種不對稱的糾錯方法，給MSB提供較多的FEC（前向糾錯），而LSB則有較少的FEC，這種技術在JPEG（聯(lián)合圖像專家組）-2000編解碼中首次采用。消息來源稱：“任何FEC，無論實現(xiàn)的方式如何，都需要增量的帶寬。”他說，Amimon稱它是40 MHz的頻譜占用，通過快速計算可知，如要保持無損，WHDI必須以超過75位/Hz的數(shù)據(jù)密度發(fā)送數(shù)據(jù)，即使是在施加任何FEC以前。他補充說：“這種比特密度需要一種相當于約萬億以上的QAM [正交幅度調制]，以及創(chuàng)紀錄的動態(tài)范圍。這已超出了物理（尤其是通信與信息理論）可以解釋的范疇。原始數(shù)據(jù)說明了一切。”
注意，用于測試的兩臺顯示器之間的校準程度是未知的。因此，與有線HDMI替代方案相比，WHDI發(fā)射機與接收機之間的像素比特丟棄及失真就不是兩者之間感受差異的唯一可能原因。在營銷口號與現(xiàn)實之間可能有距離，但Amimon技術的市場成功值得關注。例如，在2010年CES上，該公司宣布LG電子公司和其它客戶已采用了WHDI（圖3a）。到5月時，該公司聲稱它的芯片組銷售與訂單已超過了50萬個單位。并且Amimon在6月公布了WHDI Version 2.0的初步細節(jié)，它支持4000×2000像素的超高清格式、Wi-Fi集成與信道共存，并降低了功耗和硅片尺寸。
3 超寬帶的再定位
盡管Amimon公司官方認為自己可以用5 GHz ISM頻段實現(xiàn)目標，但其它制造商則認為用別的頻率能更好地滿足多媒體的需求。為此，WiMedia Alliance采用了一種UWB方案。UWB占用的頻譜區(qū)間覆蓋3.1 GHz?10.6 GHz，具體要取決于各地區(qū)監(jiān)管政策的程度。其策略是期望友好地對待現(xiàn)有頻譜的占用者，不過額外的UWB發(fā)射機帶來了更多的寬帶背景噪聲，可能最終會干擾傳統(tǒng)的窄帶和載波系統(tǒng)。其支持者還經(jīng) 常吹噓說在遠至3m（約10英尺）距離上有480 Mbps的峰值傳輸速率，遠達10m（超過30英尺）時也有110 Mbps。
人們經(jīng)常錯誤地交換使用“WiMedia”和“Wireless USB”這兩個詞匯。Alereon公司通信與業(yè)務發(fā)展部高級總監(jiān)Mike Krell表示：“WiMedia定義了一種與協(xié)議無關的標準化的UWB射頻技術。而Wireless USB則是在這個射頻上實現(xiàn)USB標準。相同射頻上也可以運行任何其它的協(xié)議，如專有的協(xié)議，或TCP/IP，或藍牙。”WiMedia一度曾計劃作為高速藍牙的基礎，此時運行在高于6 GHz的頻率，以避免歐盟的頻譜監(jiān)管問題。不過， WiMedia開發(fā)轉向藍牙SIG（特殊興趣小組），然后再逐漸到WiMedia Alliance的初期設想?yún)s沒有如計劃實現(xiàn)。藍牙的WiMedia抱負也不明朗，因為藍牙更廣泛的目標是高速，而大部分組織的注意力則放在低功耗領域。
很多觀察人士多年來重復地測試了WiMedia設備，結論都是：真實的速度只是宣傳速度的一部分。在各類實現(xiàn)方案的鼓吹者之間，長期存在著有關標準化的爭吵，總是達不成人人滿意的決議，一些創(chuàng)業(yè)公司還因此關門大吉，這些爭吵也無助于讓市場接受UWB技術。
因此，今天UWB的主流應用是藍牙和其它RF與紅外的低碼率無線USB應用，它們對速度大多不敏感，如計算機鍵盤、鼠標、低分辨率攝像頭，以及數(shù)碼相機傳輸?shù)?。然而，WiMedia技術支持者并未因此動搖；現(xiàn)在已有各種多媒體流設置，采用來自Alereon、Realtek和Wisair等公司的芯片組。
WiMedia來源于IEEE 802.153a高速變種的兩個PHY競爭者之一。它利用了MB-OFDM（多頻段正交頻分多址）技術，以及QPSK（四相相移鍵控制）或QAM-16。Pulse-Link公司有一種替代性方案叫CWave，工作在有線的同軸電纜和無線連接上。它采用了BPSK（二進制相移鍵控制）和QPSK調制技術，其基礎是歷史上另一個IEEE 802.15.3a競爭者，DS（直接序列）-UWB。其支持者稱，它在給定碼率時有更長的傳送距離，較WiMedia有低成本的實現(xiàn)潛能。然而，他們也承認無論是CWave或是任何競爭方案，都還沒有達到被市場廣泛接納所需要的價格點。這種狀況可能讓人想到：為什么經(jīng)過了各個公司與小組經(jīng)年累月對無線視頻概念的公開宣傳后，早期采用者還沒有創(chuàng)造出用于推低成本的需求。
未壓縮視頻傳輸是人們所希望的屬性，這有幾個原因。由于它不需要發(fā)射機的壓縮功率，以及接收機的解壓引擎，因此降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的成本。另外，無壓縮方案還將傳輸系統(tǒng)的整體延遲降到最小。當消費者獲得通過微軟、MPEG（運動圖像專家小組）、On2（現(xiàn)屬谷歌）、Sorenson或其它開發(fā)者的編解碼器處理的視頻節(jié)目時，它們可能已經(jīng)經(jīng)過了有損壓縮。在視頻顯示以前再做有損壓縮，會進一步降低圖像質量。
于是，SiBean公司認為一種更徹底的頻譜再分配是必要的，這就是高達60 GHz的毫米波免許可頻段。該公司的WirelessHD技術采用7 GHz寬的信道，現(xiàn)在可提供4 Gbps的數(shù)據(jù)速率。不過公司稱，碼率可能高達25 Gbps。WirelessHD支持對節(jié)目存取控制的DTCP（數(shù)字傳輸內容保護）加密。盡管在這個頻率區(qū)間，一般都需要視線內的發(fā)射機-接收機鏈接，但WirelessHD采用波束成形MIMO天線技術，創(chuàng)建出其它的信號路徑，例如通過墻面的反射。不過，WirelessHD仍然是一種室內方案。氧氣分子有大氣吸收作用，因此衰減將距離限制在10m（約30英尺）范圍內。
某種方式重現(xiàn)了WiMedia，盡管是采用轉向天線陣列。“我們?yōu)檎瓗玫腛FDM喝彩，這些應用如Wi-Fi、Homeplug，以及MOCA（同軸電纜上的多媒體）。OFDM對這些應用非常出色，因為使用的有效RF帶寬為幾十兆赫。因此，由于所需要采樣速率較低，使用的ADC和DAC就可以超過10 bit。”每個ADC或DAC的比特大約相當于6 dB的動態(tài)范圍；因此，10 bit相當于60 dB。與之相比，WiMedia與WirelessHD要使用數(shù)百兆赫的帶寬，限制了ENOB（有效比特數(shù)）。于是，它們的ADC和DAC都不能超過6 bit，或36 dB動態(tài)范圍。QAM的使用要求SNR（信噪比）大于20 dB，才能可靠地在接收機端恢復信號，因此給信號傳輸留下的裕度不多，導致了鏈接的脆弱性。由于WiMedia技術有限的發(fā)射功率，因此這一問題影響到了它的距離與性能；另外它使得WirelessHD需要10W的RF功率，才能對低動態(tài)范圍和60 GHz時高衰減問題作出補償。
4 60GHz的標準化
盡管有觀察人士的置疑，但SiBeam仍在奮力前進。在今年的CES上，該公司發(fā)布了第二代芯片組，據(jù)報現(xiàn)已量產。SB9220網(wǎng)絡處理器與SB9210 RF發(fā)射器面向多媒體源，而SB9221網(wǎng)絡處理器與SB9211 RF接收器面向顯示器及其它目標設備的應用。在CES 2010上，SiBeam公司亦宣布了與Vizio的合作，它是重要OEM商的最新成員；另外還有零售商百思買（Best Buy）作了股權投資（圖3b）。5月份，該公司發(fā)布了WirelessHD Version 1.1規(guī)范。WirelessHD Version 1.1讓人聯(lián)想起Amimon的WHDI Version 2規(guī)范，它將數(shù)據(jù)速率提高到10Gbps?28 Gbps，使該技術能夠處理所謂的4000（4096×3072）像素分辨率、3維和其它大載荷的視頻流。它還拓展了加密技術，包含了HDCP Version 2。網(wǎng)絡支持包含了便攜設備同步以及IP（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）封裝，而功耗降低則順應了移動電子的應用。
從建立開始，WiGig Alliance的目標就是2.4 GHz和5 GHz 802.11與60 GHz網(wǎng)絡的單芯片組兼容性。該聯(lián)盟于5月正式形成了這個意向，當時它和Wi-Fi Alliance宣布了一個共享技術規(guī)范的合作協(xié)議，其目標是建立一個亦支持60 GHz頻段連網(wǎng)的下一代認證計劃。這些組織希望60 GHz設備能夠在超出WiGig超高頻廣播范圍時 ，自動下移到2.4 GHz或5 GHz頻段，該聯(lián)盟希望通 過先進的自適應波束成形和其它技術，超過WirelessHD的10m距離。
WiGig Allicance的文檔中亦清楚地寫明依賴于設備目標功耗的可變帶寬性能。有些采用WiGig Version 1的系統(tǒng)提供高達7 Gbps的峰值數(shù)據(jù)傳輸速率，包括EDAC（ 查錯與糾錯）的開銷。由此可宣稱WiGig要比四流的600 Mbps 802.11n快10倍以上。不過，所有滿足WiGig規(guī)格的設備（包括采用電池工作的設備）都可以實現(xiàn)1 Gbps的峰值數(shù)據(jù)傳輸速率。這一帶寬差異部分源于所用調制與編碼方法的不同。根據(jù)WiGig Alliance網(wǎng)站的說法，OFDM支持更長距離上的通信，有更好的延遲傳播，在處理障礙和反射信號時有更高的靈活性。OFDM的傳輸速度可高達7 Gbps。相反，單載波編碼一般可得到較低的功耗，因此通常更適合于小型低功耗的手持設備。單載波技術支持的傳輸速度可達4.6 Gbps。
這種情況類似于今天的802.11n產品，即手機和其它小型移動電子設備可能只包含一個單流Wi-Fi收發(fā)器，而不是像交流供電大型產品那樣有大量的射頻與相關天線陣列。據(jù)WiGig Alliance的文件，調制與編碼方法共享一些部件（如前同步與信道編碼），簡化了WiGig設備制造商的實現(xiàn)方法。從公開出版物還無法了解WiGig是否會將802.11 MAC擴展到60 GHz，或起草一個在60 GHz使用802.15.3或其它方案的雙MAC方法。但至少有些WiGig參與者將通過合作方式，實現(xiàn)這種融合技術目標。例如，Wilocity公司在7月宣布，它正在與Wi-Fi老手Atheros合作。WiGig與IEEE進一步擴展了關系，該聯(lián)盟還宣稱自己的技術是針對極高流量60 GHz網(wǎng)絡的802.11ad規(guī)范的基礎。
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