《電子技術應用》
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探索无线高清视频的强健连接
摘要: 无线多媒体信息流在今天的Wi-Fi应用中充其量也只是勉强可行。革命性和改良的后继技术都在努力改进这种状况,但消费者是否在意呢?
Abstract:
Key words :
</a>音視頻" title="音視頻">音視頻" title="音視頻">音視頻" title="音視頻">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)。例如,決斗中的DisplayPort和HDMI(高清晰多媒體接口)陣營仍在不斷地向自己的系統(tǒng)設計客戶和最終用戶提供案例(參考文獻1)。替代電纜方案無論是傳統(tǒng)方式還是新興方式,都仍有爭議(見附文1“努力獲得優(yōu)勢的HDBaseT”)。不過,技術車輪還在滾滾向前。現在,業(yè)界把越來越多的注意力放在拋開電纜,實現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。不過,顯示器的電源線現在還得保留(見附文2“無線電源:夸張的宣傳”)。無線方案還有可能延長源與目標之間的距離,使之超出有線方式的衰減極限,某些情況下,信號不僅能在室內,還能在不同房間之間傳輸,從而不再需要難看的、難以安裝的和昂貴的穿墻式電纜布放結構。

  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(網絡存儲)設備中搜索和獲取基于文件的信息(參考文獻2)。這類產品無疑有它們的位置,但它們要求有大量的處理智能,這對成本有負面影響,它們必須支持大量的文件系統(tǒng),以及網絡端口和協(xié)議,以建立一個強勁的設計,這帶來了實現與維護的惡夢。本文的重點在于各種實現場景,其中,源設備不僅提供臨時或永久的內容存儲,而且還能將其通過網絡“廣播”出去,供一臺或多臺相對“啞”的終端回放設備收聽。IEEE 802.11n Wi-Fi" title="IEEE 802.11n Wi-Fi">IEEE 802.11n Wi-Fi的鼓吹者一直將其當作多媒體傳輸甚至是高清視頻傳輸的圣杯。它當然能夠承擔這一角色,但這是有條件的。去年的測試明確地揭示出,普通的單流和雙流802.11n配置無法可靠地處理龐大的視頻載荷,因此其所渲染的技術并不適于贏得消費者的廣泛擁護與采納(參考文獻3)。

  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,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,要最終將無線網絡的前景變?yōu)楝F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" title="超寬帶">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)現業(yè)內人士的評論是有益的。

  競爭的展開

  我去年開始折騰無線流媒體的部分原因在于我使用的設備有限制。一臺802.11n設備可以處理的獨立流數量取決于其天線陣列的結構以及射頻實現。正如相關維基詞條所簡述的那樣,鏈路兩端的天線數限制了同步的數據流數量(參考文獻4)。維基詞條中說:“但是,單個的射頻經常進一步地限制了可能承載獨特數據的空間流。”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鏈數量。第三個字母C則代表射頻可以使用的最大空間數據流數量。舉例來說,一個射頻可以用兩根天線發(fā)射,用三根天線接收,但只能發(fā)射或接收兩個數據流,則為2×3:2。802.11n草案允許的最高配置為4×4:4。11n設備的一般配置為2×2:2、2×3:2和3×3:2。所有這三種配置都有相同的最大吞吐量和特性,不同之處只是天線系統(tǒng)提供的分集數量。第四種配置是3×3:3,據維基稱它也在逐漸流行。由于有額外的數據流,它的吞吐量更高。

探索<a class=無線高清視" title="無線高清視">無線高清視頻的強健連接-1" src="http://files.chinaaet.com/images/20101130/cb1385f1-eec3-4bb7-9eb0-951d8a98d2c3.jpg" />

  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,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)網接收信息,同時還將數據發(fā)送給一個LAN(局域網)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(圖1與參考文獻5)。英特爾在今年1月拉斯維加斯2010 CES(消費電子大展)上推出了WiDi(無線顯示)倡議,其核心也有對三流的支持。

 

探索無線高清視頻的強健連接-2

  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現場其效果卻給人深刻的印象。(參考文獻6)。

探索無線高清視頻的強健連接-表

  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(高帶寬數字內容保護)的支持,可實現DVD(數字視頻光盤)和藍光光盤的播放(參考文獻7)。在CES上,只能夠實現顯示鏡像。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。WNHD3004亦有一款雙適配器捆綁的WNHDB3004版。預計產品會在這個月進入零售渠道。它是Quantenna的一個重要的業(yè)務擴張,迄今為止,該公司一直注重運營商級和企業(yè)基礎架構的部署。歷史上,IEEE與Wi-Fi Alliance一直將自己有限的注意力更多地放在單流和雙流芯片組,以及采用這些芯片組的系統(tǒng),但這些組織對于標準發(fā)展以及互操作性認證的專注現在正拓展到三流和四流產品。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(參考文獻8)。但理論上,現有的每個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這個可怕的目標。于是,802.11ac小組還考慮將每個流的信道寬度增加到80 MHz,甚至160 MHz。因此,5 GHz頻段就成為802.11ac的主要焦點。更高效的調制算法也許能再額外提高約10%的帶寬,該委員會還考慮采用多用戶MIMO天線和算法,據說這能使一個信道同時向不同的目標傳播流。現在802.11ac批準的工作日期是2011年12月。

  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。

  Amimon還沒有披露WHDI協(xié)議的其它實現細節(jié),以及它們基于5 GHz 802.11a和n的變型。該公司網站上有多篇文章,并且多次貼在EDN的“Ho w We See CE”博客上,它把WHDI描述為無損的。不過,這些聲稱都有限定語,如“對視頻來說,不同比特有不同的重要等級,一個錯誤的影響主要取決于損壞的是哪一比特。”例如,在線技術概要中說,一個8位或10位的流,每個位都表示一個給定像素的主彩色值,代表了一個典型的非壓縮流。這些數值中每一個最高有效位(MSB)的視覺重要性都高于最低有效位(LSB)。如果錯誤出現在MSB上,則像素獲得一個不同的和無用的值。不過,LSB中的錯誤對像素值的改變最小。據Amimon自己的文檔,WHDI會將未壓縮的HD(高清晰)視頻流打碎成重要的元素,然后將各個元素以某種方式映射到無線信道上,這種方式使它們有更高的視覺重要性,更多地分享信道資源。反之,WHDI會給那些視覺重要性較低的元素分配較少的信道資源,因此它們的傳輸就不太強?。▍⒖嘉墨I9)。

  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,則數據速率為2976 Mbps,即2.976 Gbps。

  我的消息來源表示:“Amimon稱它可以支持這些數據速率,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的數據密度發(fā)送數據,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。原始數據說明了一切。”

  有業(yè)內消息人士指出,在2008 CES上,一名Amimon工程師(就是后來演示基于FPGA的WHDI原型那位)在Gefen展位上稱,WHDI使用的不是壓縮(compression),而是壓實(compaction),這個過程包括去掉某些LSB彩色信息,然后作傳輸,以及在無線鏈路接收端的重建。他最近將一臺藍光播放機的HDMI輸出連接到了一個雙端口HDMI分離器上。一個HDMI分離器端口的輸出直接連接到一臺平板顯示器。然后,第二個HDMI分離器端口的輸出被連接到一個Amimon發(fā)射機,通過一個WHDI鏈路播送視頻,接收機則連接到一臺完全相同的平板顯示器,兩個屏幕并排放置。他發(fā)現,采用WHDI系統(tǒng)的視頻質量雖然可看,但有褪色的色彩失真。如果是單獨觀看,這種失真并不明顯;然而,如果與另外一臺顯示器上播放的源視頻緊挨著比較,差別就很明顯了。他說:“顯然,WHDI通過丟棄某些像素的LSB而操縱了彩色空間的轉換,甚至可能發(fā)送一些摻雜著彩色像素的單色像素,并且逐幀地變化。”

  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(參考文獻10)。

探索無線高清視頻的強健連接-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 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的初期設想卻沒有如計劃實現。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,以及數碼相機傳輸等。然而,WiMedia技術支持者并未因此動搖;現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:為什么經過了各個公司與小組經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,它們可能已經經過了有損壓縮(參考文獻11和12)。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,現在可提供4 Gbps的數據速率。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。

  據匿名的業(yè)內人士說,WirelessHD使用了60 GHz IEEE 802.15.3c PAN(個人局域網)規(guī)范。當前一代WirelessHD使用的是1.76 GHz帶寬、OFDM、QPSK和QAM-16。其最大RF功率略低于10W。由于RF在60 GHz時的指向性,WirelessHD需要一種轉向式天線陣列。SiBean已經演示了一個6×6(或36個天線部件)的陣列,相當于36個發(fā)射鏈和36個接收鏈。因此,必須有36個低噪聲放大器與36個VGA(可變增益放大器)相耦合。匿名消息來源認為,36個部件有些過度,一種4×4的16部件陣列幾乎有相當的效果,而復雜程度不到一半。對于RF發(fā)射機,OFDM需要兩個6 bit分辨率的4G采樣/秒的DAC。一個DAC產生信號的I(相內)分量,另一個產生Q(四相)分量。對DAC的4G采樣/秒需求可實現1.76 GHz帶寬的尼奎斯特采樣速率,包括最小過采樣。消息源稱,每個RF接收機/天線鏈(由一個天線、一個低噪聲放大器和一個VGA組成)都需要單獨的處理,然后再進入一個36輸入端的模擬相關器,每個輸 入端用于一個接收機鏈。他補充說,相關器會匯集各個能量,將時間解析到皮秒的精度,這幾乎相當于一臺原子鐘的水平。相關器的輸出被送給兩個分別產生I和Q分量的4G采樣/秒、6位分辨率ADC。

  他說:“接下來,讓我們看一下發(fā)射機端開始的數字基帶處理。”他解釋說,每個DAC需要24 Gbps的基帶數據。兩只DAC就需要48 Gbps的數字數據來驅動。這不僅對性能提出了眾多要求,而且即使以65 nm或45 nm工藝技術,也會消耗相當大的功率。收到QAM-16編碼的OFDM后,廣播的目標方需要恢復其I和Q分量,轉換為48G采樣/秒的總體數據。兩只ADC生成這個數據,然后送給一個數字基帶子系統(tǒng)。他說:“設想一個10W輸出的60 GHz RF發(fā)射機前端。”他又問,要在天線產生10W功率,必須為一個CMOS RF功率放大器提供多少瓦的直流電源。將ADC、DAC、基帶電路和MAC(介質存取控制器)的功耗相加,就會發(fā)現,一個60 GHz系統(tǒng)的功耗很容易超過30W。他補充說:“大家都不愿意暴露在一臺RF輸出功率約500 mW的手機下。如果他們發(fā)現在看電影時,自己居然暴露在幾乎10W的60 GHz RF能量下,他們會怎么想?與之相比,一個小型微波爐有多少能量:2.4 GHz下100W嗎?”


       消息來源稱,WirelessHD以某種方式重現了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要使用數百兆赫的帶寬,限制了ENOB(有效比特數)。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。

  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,據報現已量產。SB9220網絡處理器與SB9210 RF發(fā)射器面向多媒體源,而SB9221網絡處理器與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,它將數據速率提高到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。網絡支持包含了便攜設備同步以及IP(互聯(lián)網協(xié)議)封裝,而功耗降低則順應了移動電子的應用。

  5月,SiBeam還宣布了對其60 GHz競爭對手WiGig Alliance的雙模式支持。這種支持現已可用,包括SB8110 RF收發(fā)器及其相關的SK8100開發(fā)套件。WiGig首先于2009年5月發(fā)布了自己的計劃;之后12月的一個新聞發(fā)布會宣告其Version 1規(guī)范的完成(圖4)。它現在的董事會包括:Atheros Communications、Broadcom、思科系統(tǒng)、戴爾、英特爾、Marvell International, MediaTek、微軟、NEC、諾基亞、Nvidia、松下、三星電子、東芝,以及Wilocity。WiGig出資人名單同樣充斥著著名的硅片、軟件和系統(tǒng)開發(fā)商。

探索無線高清視頻的強健連接-4

  從建立開始,WiGig Alliance的目標就是2.4 GHz和5 GHz 802.11與60 GHz網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的峰值數據傳輸速率,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1 Gbps的峰值數據傳輸速率。這一帶寬差異部分源于所用調制與編碼方法的不同。根據WiGig Alliance網站的說法,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(參考文獻13)。

  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網絡的802.11ad規(guī)范的基礎。

  附文1:努力獲得優(yōu)勢的HDBaseT

  HDBaseT Alliance的成員包括:LG、三星和索尼,它們希望找到今天HDMI(高清晰多媒體接口)和DisplayPort接線標準的替代物。他們相信,這些替代方法應能適應于更長距離,包含更多功能。不過,他們并不希望對本文中提及的無線替代方法作標準化。而是開發(fā)了一種基于RJ-45融合了傳統(tǒng)5e類電纜的方案,不僅提供音視頻流,還有網絡連接、USB(通用串行總線)協(xié)議的數據傳輸,甚至以太網供電。聯(lián)盟成員預計,首個采用HDBaseT技術的系統(tǒng)將在今年面市,而更多批量將出現在2012年。

  附文2:無線電源:夸張的宣傳

  無線視頻減少了與目標設備的接線需求,但并未消除它;顯示器仍然需要一根交流供電線,除非你相信馬薩諸塞州技術學院分拆出來的WiTricity公司的宣傳。在2010年消費電子大展上,該公司與消費電子廠商海爾合作展出了一個原型系統(tǒng),它能無線地輸送高達100W電源,據WiTricity稱,相隔距離為數英尺。處理音視頻傳輸的是一個Amimon的WHDI(無線家庭數字接口)結構。

  根據Gizmodo,墻上一個巨大的電源向電視后背輻射“完全無害”的RF,電視內部有一個接收能量的線圈。Gizmodo指出:“只有在平行時才提供全部場強,因此必須做預先規(guī)劃,將電視放在電源模塊所在的墻前。這看來像魔術,電視本身固然龐大,電源發(fā)射器個頭也不小”(參考文獻A)。
顯示器背面線圈的尺寸約為1×1英尺,有數英寸厚,與今日LCD、OLED(有機發(fā)光二極管)和等離子電視發(fā)展中越薄越好的趨勢相違背。無線式匹配電源單元與供電的顯示器有相同的尺寸和厚度,直接放在它的前面。沒有人想提及效率損失問題。雖然“綠色”的宣傳口號經常過度,更高效的電感耦合系統(tǒng)可能有一些優(yōu)點,但真正的無線電力傳輸確是一個環(huán)境災難(參考文獻B和C)。

  
參考文獻
A. Rothman, Wilson, “Haier’s Completely Wireless TV Hands On: No Cables for Video … or Power,” Gizmodo, Jan 7, 2010.
B. Nelson, Rick, “Throwing (away) power,” Test & Measurement World, Sept 3, 2009.
C. Dipert, Brian, “Wireless power: convenient, but its shortcomings are somewhat sour,” EDN, Oct 8, 2009.

  附文3:發(fā)揮舊技術的最大作用
雖然用今天傳統(tǒng)的802.11n在家庭中傳送高清晰的音視頻流有些困難,但可以采取一些步驟,盡可能地獲得成功。例如,消除來自其它ISM(工業(yè)/科研/醫(yī)療)廣播源的干 擾,以能夠接受結果距離的情況下,最好采用5 GHz頻段。嘗試采用可選的寬信道、40 MHz模式,盡可能擴大每個流的吞吐量。通常只有寬頻譜的5 GHz頻段才提供這種特性,此時非重疊信道是標準的。而與之相比,2.4 GHz時的寬信道模式為一個信道的分配就要占用頻段中約80%的可用頻譜。
確保發(fā)射機和接收機都可以接受多流數據,包括它們的天線陣列和射頻方法。采用強健的開關,無論是獨立開關還是在路由器內部,減輕由于數據包傳輸延遲和掉包所造成的回放尖刺。另外還可以考慮采用一種先進的視頻編解碼器,如H.264、VC-1或WebM,盡可能減少滿足某個目標質量標準所需要的碼率。必要時,使用多個并發(fā)信道,一個從源至路由器的信道,而另一個則從路由器到目標,這樣可充分利用可用的信道帶寬,但可能情況下,應采用無需路由器的點對點方案。

參考文獻
1. Dipert, Brian, “Connecting systems to displays with DVI, HDMI, and DisplayPort: What we got here is failure to communicate,” EDN, Jan 4, 2007.
2. Dipert, Brian, “Accelerating consumers’ NAS adoptions: assessing your product options,” EDN, June 25, 2009.
3. Dipert, Brian, “Transporting high-def video broadcasts: Are wireless networks up to the task?” EDN, Aug 20, 2009.
4. “IEEE 802n-2009, Number of antennas,” Wikipedia.
5. Fleishman, Glenn, “Apple’s Base Stations Have Three 802.11n Streams,” WNN Wi-Fi News Net, Dec 5, 2009.
6. Shimpi, Anand Lai, “The Best Thing at CES—Intel’s Wireless HD Technology,” Jan 7, 2010.
7. Dipert, Brian, “Blu-ray: Dogged by delays, will it still have its day?” EDN, July 29, 2010.
8. Fleishman, Glenn, “The future of Wi-Fi: gigabit speeds and beyond,” Ars Technica, December 2009.
9. “WHDI Technology Overview,” Amimon.
10. Dipert, Brian, “Coming soon: 3-D TV,” EDN, April 8, 2010.
11. Dipert, Brian, “Video characterization creates hands-on headaches,” EDN, July 25, 2002.
12. Dipert, Brian, “Video characterization creates hands-on headaches, part 2,” EDN, Aug 8, 2002.
13. “Defining the Future of Multi-Gigabit Wireless Communications,” WiGig White Paper, Wireless Gigabit Alliance, July 2010.

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