拭目以待：WiGig无线技术（精选3篇）
拭目以待：WiGig无线技术 篇1
WiGig无线技术是短距离无线技术的新成员，它比目前的WIFI无线技术快10倍，如此快速的传输速度，让它成为新一代的天骄。它的应用更加广泛，它更是带给无线产品更多的内涵和更高的智能。
WiGig无线技术
◆WiGig(WirelessGigabit，无线千兆比特)是一种更快的短距离无线技术，可用于在家中快速传输大型文件。
◆WiGig(无线千兆比特)技术会比Wi-Fi(无线相容性认证)技术快10倍，且无需难看的网线就可以将高清视频由电脑和机顶盒传输到电视机上。
◆WiGig的传输距离比Wi-Fi短DDWiGig无线技术可以在一个房间内正常运转，也许能延伸至相邻房间。
◆WiGig无线技术不是WirelessHD(无限高清)等技术的直接竞争对手，它拥有更广泛的用途，其目标不仅是连接电视机，还包括手机、摄像机和个人电脑。
◆WiGig和WirelessHD都使用60千兆赫(60GHz)的频段，这一基本尚未使用的频段可以在近距离内实现极高的传输速率。
◆WiGig可以达到每秒6千兆比特(6Gbps)的传输速率，差不多能在15秒内传输一部DVD的内容。
不久前，WirelessGigabit联盟(WiGig)宣布完成其无线统一标准制定工作。WiGig无线技术标准支持高质量的图像、声音以及数据的无线传输，其速度是目前无线局域网技术的10倍，通过向后兼容Wi-Fi设备，是Wi-Fi技术的延伸。完成版本的标准可供WiGig联盟会员查阅，预计在的第一季度将对应用级别会员(adoptermember)开放。
“今年五月份在WiGig联盟成立的时候，我们曾宣布将在第四季度完成业内第一个60GHz的统一标准，我们非常自豪完成了这个对业界的承诺。”WirelessGigabit联盟主席AliSadri表示，“我们正在快速地为下一代高品质无线产品的市场导入铺平道路，这其中包括PC，移动电话，电视机，显示器，Blu-ray播放器，数码相机以及更多产品。”
标准亮点
1.0版本的WiGig无线技术标准包含以下关键元素：
◆支持高达7Gbps的数据传输速率D比802.11n的最高传输速率快十倍以上
◆802.11介质访问控制层(MAC)的补充和延伸，向后兼容IEEE802.11标准
◆物理层同时满足了WiGig设备对低功耗和高品质的要求，可确保设备互操作性和以吉比特速率通信的要求
◆协议适应层目前正在发展中，以支持特定的系统接口，如PC外围设备的系统总线，HDTV的显示接口，以及显示器和投影仪等
◆支持波束赋形技术(beamforming)，支持十米以上的可靠通讯
为WiGig设备提供广泛、高级的安全和功耗管理机制
“实现在年底完成标准制定工作的承诺，对于WiGig无线技术来说具有里程碑的意义，”作为无线和移动技术咨询公司FarpointGroup的负责人CraigMathias说，“通过与Wi-Fi的互补以及多吉比特传输速率的实现，该通用标准在下一代无线局域网产品的发展道路上是一个非常重要的成就，
”
新成员加入WiGig联盟
WiGig联盟正在稳步壮大之中，在第四季度四个新成员的加入后，会员数目前已接近30家，均为业内领军企业。这四个新成员中，NVIDIA成为董事会成员公司，AMD，SKTelecom和TMC成为contributor级别的成员。作为半导体行业的支柱企业，NVIDIA和AMD公司的加入将推动联盟对无线显示器应用软件的发展支持。作为韩国最大的电信公司SKTelecom，以及作为中国一家独立测试和认证实验室TMC的加入，将为联盟带来更具深度的专业意见。
“NVIDIA意识到无线接口技术将成为市场发展的总体趋势。目前，显示器接口技术正处在一个变革时期，下一代解决方案将提供针对PC，游戏手柄，笔记本电脑等其他移动设备与PC显示器和电视机的无线连接，”NVIDIA技术市场经理，同时也是WiGig联盟董事成员的DevangSachdev表示，“NVIDIA支持针对图像以及诸如PCI，USB等接口的无线数据传输开放标准，正因如此，我们希望和WiGig无线技术联盟携手合作。”
“我们为联盟成员的壮大感到自豪，这其中包括消费电子，移动通讯和PC产业的世界领军企业。参与公司的多元化使WiGig无线技术能够提供创新的无线解决方案，以及时满足市场需求。”AliSadri表示。
完成版本的标准将于20第一季度向WiGig成员提供。
关于WiGig联盟
WiGig联盟旨在打造一个由消费电子，手持设备，个人电脑实现可互操作、极高品质互连的全球无线生态系统，以实现人们在数字时代的无缝通信。WiGig技术可为上述设备提供多吉比特速率的无线通信，并促进产业向60GHz非授权频段上的这一无线技术整合。通过联合半导体，个人电脑，消费电子以及手持设备的生产商，WiGig无线技术联盟正在制定全面的技术标准，以加快建立一个易使用、可互操作、高速无线产品互连的全球生态系统。
拭目以待：WiGig无线技术 篇2
数字多媒体技术正在进行着日新月异的演进:显示分辨力从标清发展到高清、全高清,而今又迈向特高清;色深和屏幕刷新率成倍增长;3D显示技术忽如一夜春风来;音频技术也从双声道立体声进展到5.1乃至7.1声道。这些进步在提供更完美的用户体验的同时,也对音视频接口的带宽提出了更高的要求。
另一方面,随着短距离无线通信技术的飞速发展,蜘蛛网般的线缆已濒临淘汰,越来越多的接口得以无线实现,技术创新的先驱者们将目光落在了短距离线缆的最后堡垒——显示接口上。旨在取代有线显示线缆的诸多无线技术业已提出,标准化工作相继完成,概念方案纷纷亮相,很多产品已经具备了相当的实用性,可以说,已处于显示接口全面无线化的前夜。本文介绍了其中具备最广泛应用前景的WiGig技术,在说明技术细节和应用场景的同时,也通过与其他竞争者的比较阐明该技术的优势所在。
1 WiGig规范
2009年无线Gigabit(WiGig)联盟成立,它力图制定一个统一的吉比特级无线通信规范,以支持无线显示、无线扩充基座和诸如网络链接等既有应用。
WiGig的MAC和PHY规范可实现最高达7 Gbit/s的数据传输率,此速度较目前最快的IEEE 802.11n的WiFi网络快了10倍以上。WiGig是在免授权的60 GHz频带上运行,较现行WiFi产品使用的2.4 GHz和5 GHz频带拥有更多的可用频谱,因此能提供更宽的通道,以支持更高的传输速度[1,2]。
1.1 规范概要
WiGig规范中充分考虑了性能、实现复杂度和成本,与既有WiFi相容,先进的安全性等要素。其重要特性包括:1)支持最高达7 Gbit/s的数据传输率。2)针对多种应用设计,从手机等低功耗手持设备,到计算机等高性能设备,均能适用,并具备先进的电源管理功能。3)以IEEE 802.11为基础,提供对IP网络和WiFi的原生支持,并可让设备在2.4 GHz,5 GHz和60 GHz各种不同频带运作的IEEE 802.11网络间实现透明切换。4)支持束波成形技术,可提升信号强度,以实现距离超过10 m的通信能力。5)采用Galois/Counter模式的AES加密算法以提供先进的安全性。6)支持HDMI,Display Port,USB和PCIe等接口的无线承载。
1.2 架构
WiGig规范是以IEEE 802.11标准为基础,并定义了物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC),以提供对IP网络的原生支持。同时,也使得开发可同时在WiGig和现有WiFi网络上通信的三频(2.4 GHz,5 GHz和60 GHz)无线设备成为可能[2]。
WiGig规范也定义了协议适配层(PAL),以支持60 GHz频带上的特定数据和显示标准。如图1所示,PAL允许这些标准接口直接在WiGig MAC和PHY上执行,以实现这些标准的无线承载。目前的PAL涵盖音频/视频(A/V),如WiGig视频扩展(WiGig Display Extension,WDE),以及支持输入/输出(I/O)接口的WiGig串行扩展(WiGig Serial Extension,WSE)和Wi Gig总线扩展(WiGig Bus Extension,WBE)。
1.3 物理层(PHY)
与WiFi使用的2.4 GHz和5 GHz频带相同,WiGig使用的60 GHz频段是无需授权的,而且全球都可取得。60 GHz频带拥有的可用频谱较2.4 GHz和5 GHz频带为多,一般为7 GHz宽的频谱,而2.4 GHz频带的频宽为83.5 MHz。与2.4 GHz和5 GHz频带相同,该频谱会被分割为多个通道。因为60 GHz的可用频谱较多,因此通道更宽,有助于实现数吉比特级的数据传输率。WiGig规范定义了4个通道,每个都是2.16 GHz,这较IEEE802.11n的可用通道宽度提升了50倍。这些较宽的通道能让WiGig支持需要非常高速的通信应用。
规范支持两种调制与编码方式,可分别提供不同的效益:1)正交频分复用(OFDM)由于具备较大的延迟扩展,因此可支持长距离传输,在处理障碍和反射信号时可提供更佳的弹性。OFDM可实现最高达7 Gbit/s的传输速度。2)单载波(SC)的功耗较低,因此较适用于小型、低功耗手持式设备。单载波最高可支持4.6 Gbit/s的传输速度。
1.4 媒体接入控制层(MAC)
WiGig规范定义的MAC支持先进的应用模式,与WiFi网络整合,降低功耗和提供健壮的安全性。
1)网络构架
WiGig规范中定义了新的网络架构,可实现两个设备间的直接通信,因此可开创出新的应用模式,例如设备间的快速同步化作业,以及将影音内容传送到投影仪或电视。此外,WiGig规范亦支持现有IEEE 802.11网络架构,比如与WiFi网络相同,可采用共享的接入点(AP)。
2)无缝多频带运作
一个通信进程能在60 GHz通道和2.4 GHz或5 GHz的WiFi通道间快速且无缝地被转送。此创新设计能够在没有60 GHz WiGig网络存在时,无缝地回到2.4 GHz或5 GHz WiFi网络。这种多频带运作可显著提升使用者的体验。拥有多频带装置的使用者,若其设备从60 GHz切换到较低频的WiFi通道,仍能够不中断地持续访问网络。对使用者来说,他们总是希望至少能拥有与现今WiFi产品一样的性能,若可能的话,还能自动切换到更高速的60 GHz WiGig网络。
3)电源管理
WiGig设备能利用新的计划访问模式来降低电源消耗。两个设备通过方向性连接彼此通信时,可设定它们将会通信的时间,在其他时间,两个设备可设定为休眠或省电模式。该功能可更精密地依照实际的流量负荷设定电源管理模式,这对手机和其他以电池供电的手持设备来说,是非常重要的。
4)先进的安全性
WiGig规范以IEEE 802.11中所使用的强大安全性机制为基础,采用Galois/Counter模式,这是专为支持10 Gbit/s以上通信速度所设计的高效操作模式,能提供以AES为基础的强大加密功能,同时支持具更佳性能与效率的硬件实现方式。
1.5 协议适配层(PAL)
PAL可让主要的计算机和消费电子接口通过无线的60 GHz WiGig网络来承载。PAL能使实现更为简易,可开发具备内建支持的设备,将可推动诸如无线基座、高速同步化作业和无线显示器等先进应用。
因为直接定义于WiGig MAC和PHY层之上,而不是更高层的协议层中,再加上能在硬件中实现,因此PAL可实现高效适配,带来最佳性能并降低功耗。
1)音频/视频(A/V)
WiGig视频扩展(WDE)可允许音频/视频数据的无线传输。举例来说,可从计算机或数字相机将影片传送到电视或投影仪。此PAL可支持HDMI和Display Port接口的无线实现,同时也支持用来保护数字内容在这些接口上传输的HDCP标准。WDE PAL可支持压缩过和未压缩的视频传输。
2)输入/输出(I/O)
I/O PAL将计算机接口在60 GHz上的承载,现已完成的定义有WiGig WSE和WBE。
USB是外设或其他设备与主机相连的常用接口,USB PAL可实现USB设备间的吉比特级无线连接性,同时亦有助于开发诸如USB基座的各种产品。
PCIe总线通常被用在计算机中,将CPU和内存、网卡、以及其他I/O控制器相连。它也能被用来与图形处理器相连,以增强图片品质和降低CPU的处理负荷。WBE PAL能实现设备间的吉比特级无线同步化作业,并能与存储器和其他高速外设相连。
3)应用模式
WiGig规范和PAL能为多种创新以及既有的应用模式带来吉比特级的无线实现方式,如图2所示。
2 无线显示领域的其他主流解决方案
2.1 WiDi
WiDi,即Wireless Display,是Intel推出的、基于WiFi Direct标准的无线技术,其目的是通过无线局域网来实现笔记本式计算机和电视的无线连接,将笔记本式计算机的画面输出到电视[3]。
WiFi Direct是WiFi点对点网络中的标准,支持所有的WiFi设备。WiFi Direct技术突破了WiFi网络中不可缺少的热点的局限,符合该标准的设备之间可以非常方便地实现直接连接,从而传输数据或共享应用。IEEE802.11n理论传输率达到600 Mbit/s,可以轻易达到50 m以上的传输距离,并且具有一定的穿透性,在隔墙的情况下也能使用。对比WiDi当前能提供的性能,可以预计WiDi后续标准中性能还有提升的空间。
WiDi的原理是:将视频和音频数据压缩后通过WiFi进行传送,在接收端进行解压缩,然后通过诸如Display Port、HDMI等有线视频接口将解压缩后的视频和音频传送给显示设备。最新的WiDi 2.0技术可以支持1 080p的全高清视频播放。WiDi优点在于可利用现有的WiFi网络,成本低;缺点是视频需要经过压缩和解压缩过程,有较大的画面延迟,并且无法实现视频的无损传输。
目前,与WiDi原理类似的WiFi Display标准正在制定中,该标准有望在更多的设备间采用现有的WiFi网络实现无线显示,诸如手机、平板电脑等。
2.2 WHDI
目前在无线显示传输领域最成熟的方案当属AMIM-ION公司推出的WHDI技术。WHDI(Wireless Home Digital Interface),即无线家庭数字接口。它提供了一个高品质、无压缩的无线连接方式,WHDI技术在源与目标之间直接交互,而不需要中间路由器或交换机。有消息透露,WHDI2.0将全面支持HDMI 1.4a规格所要求的所有3D格式;支持下一代4 k×2 k高清格式;支持WHDI与WiFi共存。
AMIMION提供的一些资料表明该技术并没有采用通常的视频压缩技术,但是与像素值中的高有效位相比,低有效位在传输中的优先级和给予传输的带宽都更低,因此会有一些损失,所以WHDI是非压缩的但却是有损的。
与WiDi相比较,其优点在于图像信号传输延迟低,独立的传输信号不占用网络带宽,能支持无压缩传送1 080p的全高清视频播放。
2.3 WirelessHD
成立于2006年的WirelessHD联盟,制定了第一个面向下一代的无线数字接口标准,该标准针对消费电子,个人计算和便携设备领域中无线传输高清音视频的应用,最高支持QFHD分辨力,48 bit色深和240 Hz刷新率的未压缩图像传输以及音频传输[4]。
针对不同的应用场景,WirelessHD制定了3种物理层:低速物理层(2.5~40 Mbit/s)用于全方向的控制和设备发现;中速物理层(0.5~2 Gbit/s)用于支持低功耗移动应用以及双向数据传输;高速物理层(1~7 Gbit/s)用于高吞吐量的视频传输,结合MIMO和波束成形技术可将带宽进一步增至28 Gbit/s。由于WirelessHD使用免费的60 GHz频段,其传输距离受限于10 m以内。
与之前的诸多视频接口不同,WirelessHD采用了更为通用的IP数据网络,并利用视频编码以提高链路的稳健性。它全方面支持DTCP和HDCP2.0,从而提供安全的内容保护机制。此外,WirelessHD对USB接口提供无线连接,进一步减少设备间的线缆连接。
3 WiGig与其他方案的比较
表1中将上述技术的特性进行了比较。
从表1可以看出,WiDi具有传输延迟较大和有损视频压缩的缺陷,而WHDI受限于有限的频宽,也存在不能传输无损全高清视频的劣势。随着视频分辨力迈向特高清(Ultra-high Definition Television,UHDTV),以及色深和刷新率的不断增加,若两者不能在后续标准中有进一步技术突破,它们将只能在无线显示的低端市场占据一席之地,很难挑战WiGig和WirelessHD技术。
带宽是60 GHz技术的一张王牌,传送未经压缩的高清视频,且延迟在5~15 ms,正是WiGig和WirelessHD技术所抓住的价值点,这两种技术将有较大机会发展成为主流标准。目前WirelessHD标准提供更宽的传输带宽,这是它相对于WiGig的主要优势。而Wi Gig标准融合了WirelessHD和传统WiFi技术的诸多优点,相比之下,WiGig的优势在于以下两方面:
第一,可与WiFi无缝融合。在家庭应用中,传送距离尤其是信号穿越墙壁的能力是重要的考虑因素。WirelessHD技术无论是低速、中速、高速,物理层都将传送距离限制在10 m以内,并且不能穿越墙壁。而WiGig技术拥有向下兼容IEEE 802.11a/b/g/n的能力,当设备间距离较近时并没有墙壁阻挡时,系统将使用60 GHz频段进行数据传输,以获得更高的连接速率,而当设备间距离超出60 GHz覆盖范围或者有墙壁阻挡时,其无线连接自动下移到2.4 GHz或5 GHz频段,这就很大程度上解决了令WirelessHD技术尴尬的传输距离的限制。尽管此时带宽也有所降低,但毕竟还是提供了更多的应用场景和更好的用户体验。
第二,瞄准多应用领域。最初WiGig技术瞄准的是家庭内部的无线高清传输市场,但是当标准出台之后人们惊奇地发现,也许可以将WiGig技术应用到其他领域。除了能满足高分辨力视频信号的传输需求外,WiGig所具有的宽带宽和低延迟特点也是其他几种应用的理想选择,如把笔记本式计算机上的内容传输到台式机上播放和存储,以及无需电缆就能把视频从高清摄像机传输到电视上。支持WiGig标准的网卡功耗和成本和现有IEEE 802.11n产品相当,因此完全可以将它移植到移动领域,比如让手机无线连接到电视、计算机,传输视频、音乐或照片等。
WiGig技术不仅仅只是面向视频和文件的传输,该标准的协议适应层支持丰富的系统接口,HDMI,Display Port,PCIe和USB等都可以适配到WiGig MAC层进行传输。
4 小结
基于上述比较,笔者认为未来家庭无线领域将是主要采用WiGig的无线个域网(WPAN)的天下,WiGig可能作为一个良好的平台来支持包括视频、数据等多种无线应用。同时,如果WirelessHD技术能在传输带宽上持续保持领先,它也将在高端应用市场中占有重要地位。鉴于WiGig联盟和WirelessHD联盟中众多核心成员都横跨两大阵营,未来也可能出现两种标准或设备相互兼容的状况。
荣获CES 2012创新产品大奖的无线扩充基座(wireless docking)以及实际商用化的WiGig无线三频模块,呈现了Ultrabook,HDTV等新颖智能设备间无线传输的崭新应用。这次全球首次公开实演,提供了比WiFi快10倍的吉比特级无线高速传输体验,在CES展场吸引了各大厂家的高度关注。与此同时,更低功耗的WirelessHD收发芯片、WiDi2.0技术以及采用WHDI的平板电脑也都闪亮登场。无线显示市场的竞争正式拉开帷幕,正式宣告即将步入高速无线显示的新时代。
参考文献
[1]Wireless gigabit alliance:WiGig white paper:defining the future of multi-gigabit wireless communications[EB/OL].[2011-12-20].http://wirelessgigabitalliance.org/?getfile=1510.
[2]Paul debeasi:802.11n:enterprise deployment considerations[EB/OL].[2012-01-27].https://www.wi-fi.org/knowledge-center/white-pa pers/80211n-enterprise-deployment-considerations-2008.
[3]WiFi alliance:Wi-Fi peer-to-peer(P2P)specification v1.1[EB/OL].[2012-01-11].https://www.wi-fi.org/knowledge-center/pub lished-specifications/.
WiGig无线技术有望今年普及 篇3
WiGig技术所具有的优势以及标准的兼容性，使其未来发展前景可期待。
在今年1月的CES上，高通展示了基于WiGig（Wireless Gigabit，无线千兆比特）技术的无线路由器，称产品将于年内上市。此前，高通推出的最新骁龙移动处理器也提供对WiGig的支持。高通称，首批搭载骁龙810处理器的终端设备有望于2015年年中面世。英特尔在去年的开发者大会上表示，WiGig技术将于2015年年内用于笔记本电脑。在本届CES上，英特尔展示了支持WiGig的笔记本电脑。三星去年则宣布其WiGig技术将于2015年商业化。戴尔已经率先推出支持WiGig的笔记本电脑Latitude 6430u，而松下采用此技术的WiGig SD卡今年也会进入市场，可1分钟内实现DVD影片传输。
无线千兆联盟（Wireless Gigabit Alliance）成立于2009年，目前由15家科技产业公司共同组成，其中包括英特尔、微软、AMD、Nvidia、思科、诺基亚、戴尔、三星、LG、松下、东芝、NEC、联发科等全球知名企业。联盟于2010年5月颁布了正式的WiGig标准。
WiGig物理层可同时满足WiGig设备对低功耗和高稳定的要求，可确保设备互操作性和以千兆以上速率通信的要求。协议适应层目前正在开发当中，未来可以支持特定的系统接口，如PC外围设备的系统总线、HDTV的显示接口以及显示器和投影仪等。WiGig标准为设备提供广泛、高级的安全和功耗管理机制，作为802.11介质访问控制层（MAC）的补充和延伸，WiGig兼容IEEE 802.11标准。
WiGig工作频段是60MHz，它相对于Wi-Fi的2.4GHz和5GHz频段拥有较高的频宽，可以建立速率在7Gb/s左右的无线传输网络。其传输速度比目前使用的Wi-Fi无线网络802.11n快10倍以上，差不多能在15秒内传输一部DVD电影的内容，无需网线就可以将高清视频从电脑和机顶盒传输到电视机上。WiGig的传输距离以及穿墙性能不及Wi-Fi，但WiGig改进采用的波束成形技术也能使其传输距离达到10米以上，这一点对于家庭等短距离使用环境还是很适合的。
WiGig 1.0标准的另一大优势在于它可以跟Wi-Fi很好地融合。WiGig技术很大部分是由传统Wi-Fi延伸而来，因此它拥有向下兼容802.11n的能力：当用户距离AP（热点）较远，其无线连接将自动选择传输速度较慢但传输距离更远的频段（比如802.11n）;而当用户距离AP较近时，系统将自动切换到60GHz频段，以获得更高的连接速率。另外，在信号加密方面，WiGig设备将兼容802.11的WPA2加密算法，确保了它与现有无线网络的互联互通。
WiGig技术最初的目标是家庭内部的无线高清传输市场，但是当正式的标准出台之后人们发现，也许可以将WiGig技术应用到其他领域。支持WiGig标准的网卡功耗和成本与现有的802.11n产品相当，因此，完全可以将它移植到移动领域，比如让手机无线连接电视、电脑，传输视频、音乐或照片等，而不是仅仅局限于高清视频的传输。WiGig标准的协议适应层目前正在发展当中，有望支持特定的系统接口，以替代HDMI或Display Port，这意味着未来显卡和显示器之间也可以通过无线来进行连接。