Wi-Fi裝置出貨量攀新高。Wi-Fi聯(lián)盟指出，2016年802.11ac、802.11ad（WiGig）及Wi-Fi Location等三大新技術(shù)，皆將有顯著進展，可望為Wi-Fi市場挹注新的成長動能，讓全球Wi- Fi裝置出貨量在今年底突破一百五十億部。

　　ABI Research研究總監(jiān)Phil Solis表示，隨著Wi-Fi聯(lián)盟認證計劃不斷擴大，Wi-Fi市場也持續(xù)增長。至今已有多達一百二十億部Wi-Fi產(chǎn)品出貨，2016年預(yù)期將再增加三十億部，而可在2.4GHz和5GHz頻段運作的雙頻裝置出貨量也將較去年增加，整體Wi-Fi市場成長力道依舊不減。

　　因應(yīng)Wi-Fi技術(shù)已被廣泛采用，Wi-Fi聯(lián)盟已擬定好今年的技術(shù)發(fā)展藍圖，包括將增加Wi-Fi效能和網(wǎng)絡(luò)容量，以及提供符合各種應(yīng)用和市場多元連接需求的獨特能力。

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　　WiGig（802.11ad）

　　在Wi-Fi聯(lián)盟公布的2016年技術(shù)藍圖中，WiGig（802.11ad）即是一大發(fā)展重點。該聯(lián)盟指出，2016年WiGig市場將顯著成長，該技術(shù)將可與802.11ac技術(shù)互補，為室內(nèi)連接帶來多重Gigabit（Multi-Gigabit）的傳輸效能，促成如超高解析度（4K UHD）影像多重/同步串流等應(yīng)用。未來，可支援2.4GHz、5GHz及60GHz的三頻裝置將提供最佳Wi-Fi效能，滿足愈來愈嚴苛的使用情境。

圖一

　　在這里，我們來詳細介紹一下WiGig。

　　首先我們要了解一下關(guān)于IEEE 802.11的概念。IEEE 802.11是現(xiàn)今無線局域網(wǎng)通用的標準，它是由國際電機電子工程學會（IEEE）所定義的無線網(wǎng)絡(luò)通信的標準。其中定義了媒體訪問控制層（MAC層）和物理層。

　　物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種擴頻作調(diào)制方式和一種紅外線傳輸?shù)姆绞?，總?shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計為2Mbit/s。兩個設(shè)備可以自行構(gòu)建臨時網(wǎng)絡(luò)，也可以在基站（Base Station， BS）或者接入點（Access Point，AP）的協(xié)調(diào)下通信。為了在不同的通訊環(huán)境下獲取良好的通訊質(zhì)量，采用CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）硬件溝通方式。

　　后來補充了兩個版本，802.11a和802.11b。前者定義了一個在5GHz ISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達54Mbit/s的物理層，后者則定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數(shù)據(jù)傳輸速率高達11Mbit/s的物理層。

　　802.11ad，也就是無線千兆聯(lián)盟（英語：Wireless Gigabit Alliance，縮寫為WiGig），是一個致力于推動在無執(zhí)照的60 GHz頻帶上，進行數(shù)千兆位元（multi-gigabit）速度的無線裝置資料傳輸技術(shù)。

　　802.11ad主要用于實現(xiàn)家庭內(nèi)部無線高清音視頻信號的傳輸，為家庭多媒體應(yīng)用帶來更完備的高清視頻解決方案。802.11ad拋棄了擁擠的2.4GHz和5GHz頻段，而是使用高頻載波的60GHz頻譜。由于60GHz頻譜在大多數(shù)國家有大段的頻率可供使用，因此802.11ad可以在MIMO技術(shù)的支持下實現(xiàn)多信道的同時傳輸，而每個信道的傳輸帶寬都將超過1Gbps。據(jù)

　　了解802.11ad的載頻60GHz，速度是7Gbps。同時，802.11ad也面臨技術(shù)上的限制。

　　比如：60GHz載波的繞射能力很差，而且在空氣中信號衰減很厲害，其傳輸距離、信號覆蓋范圍都大受到影響，這使得它的有效連接只能局限在一個很小的范圍內(nèi)。

　　在理想的狀態(tài)下，802.11ad最適合被用來作為房間內(nèi)各個設(shè)備之間高速無線傳輸?shù)耐ǖ?。在整?02.11s和802.11z的基礎(chǔ)上，802.11ad完全可以用來實現(xiàn)設(shè)備之間的文件傳輸和數(shù)據(jù)同步，速度將比第二代藍牙技術(shù)快1000倍以上。當然，802.11ad最主要的用途還是用來實現(xiàn)高清信號的傳輸。

　　802.11ad（60 GHz Wi-Fi）的技術(shù)特點

　　WiGig技術(shù)使用60 GHz頻段，與2.4 GHz和5 GHz兩種頻段相比，60 GHz頻段有更多頻譜可供使用，從而通過使用低功率調(diào)制方案有更寬的信道來支持高達7 Gbps的更快數(shù)據(jù)傳輸速率，因此非常適合室內(nèi)連接，以支持具有苛刻要求的包括視頻在內(nèi)的多媒體應(yīng)用。

　　WiGig/IEEE 802.11ad規(guī)范的主要特點包括：最大限度地提高性能；將實施的復(fù)雜度與成本降至最小；與現(xiàn)有Wi-Fi技術(shù)相協(xié)調(diào)；提供先進的安全保護。

　　這些主要功能包括：

　　1）支持高達7 Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率；

　　2）獨特的設(shè)計支持諸如手機等低功耗手持設(shè)備以及諸如電腦等高性能設(shè)備，還采用了先進的電源管理技術(shù)；

　　3）設(shè)備能夠透明地切換于在任意頻段（包括2.4 GHz、5 GHz和60 GHz）上運行的802.11網(wǎng)絡(luò)之間；

　　4）支持波束賦形，可最大限度地提高信號強度，并可在10米之外的距離實現(xiàn)良好通信；

　　5）使用AES加密算法中的Galois/Counter Mode來進行安全保護；

　　6）支持HDMI、DisplayPort、USB和PCIe的高性能無線實施。

　　802.11ad（60 GHz Wi-Fi）的物理層

　　1）頻譜與信道

　　60 GHz頻段無需獲得授權(quán)，并被廣泛使用。如圖2所示，在60GHz頻段內(nèi)，不同國家可用的頻譜有所差異：

　　圖2 各國在60GHz頻段的可用頻譜

　　60 GHz頻段的頻譜資源比2.4 GHz和5 GHz頻段要豐富得多——通常為7 ~8GHz頻寬。與，60GHz頻段也被劃分為多條信道——802.11ad規(guī)范定義了四條信道，每條信道寬度為2.16 GHz。

　　2）調(diào)制與編碼

　　802.11ad規(guī)范支持兩種類型的調(diào)制和編碼方案：

　　1）OFDM。允許的最大傳輸速度高達7 Gbps；

　　2）單載波。功耗較低，因此更適合于小型低功耗手持設(shè)備。單載波方案支持的傳輸速度最高為4.6 Gbps。

　　這兩種調(diào)制方案具備一些共同的要素（比如前導(dǎo)碼和信道編碼等），這就降低了實施的復(fù)雜度。

　　據(jù)悉，在將來，所有的WiGig CERTIFIED設(shè)備都必須支持單載波調(diào)制，某些設(shè)備還必須支持OFDM。

　　IEEE 802.11ad（60 GHz Wi-Fi）的MAC層

　　IEEE 802.11ad規(guī)范的MAC層的新功能能夠支持先進的使用模式，促進與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)整合，可降低功耗，并可提供強大的安全保護。

　　1）MAC架構(gòu)

　　如圖3所示，IEEE 802.11ad規(guī)范定義了一個新的MAC架構(gòu)，使得兩個設(shè)備能夠彼此間直接通信，從而開發(fā)出一些新的功能（如快速同步兩臺設(shè)備，以及向投影儀或電視機發(fā)送音視頻數(shù)據(jù)等）。此外，IEEE 802.11ad規(guī)范還支持現(xiàn)行的802.11網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

　　圖3 IEEE 802.11ad規(guī)范的MAC架構(gòu)

　　2）用戶體驗提升技術(shù)

　　從圖2可見，IEEE 802.11ad的MAC實現(xiàn)了在60 GHz頻段連接不可用的情況下向2.4 GHz或5 GHz Wi-Fi的無縫回退，從而可極大提升用戶體驗（比如，在設(shè)備從60 GHz切換到頻率較低的Wi-Fi信道的情況下，使用Wi-Fi/WiGig集成設(shè)備的用戶將能夠繼續(xù)享受無中斷連接。用戶不但能夠體驗到高性能，而且還將能夠自動利用60 GHz頻段帶來的額外速率）。

　　3）電源管理技術(shù)

　　WiGig CERTIFIED設(shè)備將可利用一種新的預(yù)定訪問模式來降低功耗：通過定向連接互相通信的兩臺設(shè)備可以預(yù)定它們進行通信的時間段，在這些時間段期間，設(shè)備開始休眠。這種先進的功能使設(shè)備能夠更精確地根據(jù)實際流量負負荷進行電源管理——這一點對于手機和其他手持式電池供電設(shè)備而言尤其重要。

　　4）安全技術(shù)

　　IEEE 802.11ad規(guī)范建立在IEEE 802.11標準定義的強大安全機制之上，WiGig CERTIFIED設(shè)備的加密功能基于政府級高級加密標準AES，并且可以在硬件中實施以實現(xiàn)高性能和高效率。

　　802.11ad（60 GHz Wi-Fi）的協(xié)議適配層（PAL）

　　如圖4所示，IEEE 802.11ad規(guī)范的協(xié)議適配層（PAL）允許以無線方式實施在MAC層和PHY層上直接運行的一些標準接口：

　　圖4 IEEE 802.11ad規(guī)范的協(xié)議適配層

　　1）音頻/視頻：WiGig顯示擴展（WDE）

　　WDE支持無線傳輸視聽數(shù)據(jù)（如從計算機或數(shù)碼相機向電視機或投影儀傳輸電影）。這種PAL支持HDMI和DisplayPort接口以及用于保護通過這些接口傳輸?shù)臄?shù)字內(nèi)容的高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護（HDCP）方案的無線實施。它的擴展性允許它既可以傳輸壓縮視頻，也可以傳輸非壓縮視頻。

　　2）輸入/輸出PAL：WiGig總線擴展，WiGig SD擴展，和WiGig串行擴展

　　輸入/輸出PAL定義了在60 GHz頻段上廣泛使用的計算機接口的高性能無線實施。目前定義的I/O協(xié)議PAL）共有三種：WiGig總線擴展（PCIe）、WiGig SD擴展（安全數(shù)字I/O）、以及WiGig串行擴展（USB）。

　?。?）WiGig 總線擴展

　　在計算機內(nèi)部，PCIe通常用于將CPU和內(nèi)存連接到可支持存儲、網(wǎng)絡(luò)卡和其他接口的I/O控制器。此外，它也可以用來連接到媒體和視覺處理器，以提高圖像質(zhì)量或?qū)PU進行卸載處理。PAL的實施可支持設(shè)備之間的多吉比特無線同步，以及與存儲和其他高速外圍設(shè)備的連接。

　　（2）WiGig SD 擴展

　　SD存儲卡被廣泛用于移動設(shè)備，以進行各種文件的存儲，如文檔，圖片，以及音視頻內(nèi)容。WiGig SD 擴展被用于從主設(shè)備訪問安裝在遠程設(shè)備上的SD存儲卡，比如從筆記本電腦上訪問智能手機上的SD存儲卡。WiGig SD 擴展適合資源有限的電池供電的設(shè)備，因為其為方便存儲訪問而優(yōu)化了實施過程，并且文件傳輸速度可達數(shù)十億位元，同時可顯著節(jié)約能耗。

　?。?）WiGig 串行擴展

　　USB通常被用來將外圍設(shè)備和其他設(shè)備連接到主機。這種USB PAL可支持USB設(shè)備之間的無線連通，并促進諸如USB擴展之類的產(chǎn)品的開發(fā)。WiGig串行擴展已經(jīng)從Wi-Fi 聯(lián)盟移交到USB-IF，用作無媒介限制串行總線規(guī)范的基礎(chǔ)。