802.11n加速Wi-Fi演进 单芯片方案主导多媒体

　　在2007年全球Wi-Fi高峰会议上，Wi-Fi联盟高级总监Karen Hanley在其“全球Wi-Fi发展及部署”的演讲中以具体数字描画出下一代Wi-Fi的诱人前景：2012年Wi-Fi行业总值将达到120亿美元，约有20万个Wi-Fi“热点”遍布于机场、咖啡厅、旅馆、公园、会展中心、购物区等场所，甚至是火车和汽车上。随着802.11n规范的进一步发展，在全球范围内，Wi-Fi技术应用领域正逐渐发生变革，从过去以PC为主的应用扩展到消费电子产品以及手持终端产品中，下一代Wi-Fi将成为连接计算设备、通讯设备与消费电子设备的主流技术。

　　Wi-Fi在全球应用领域的变化趋势也折射出中国本土消费电子领域的市场发展方向，而即将到来的北京奥运会又将激发出更多的无线应用商机。据悉，2008年奥运会期间，众多奥运场馆中都将大量使用Wi-Fi技术，参加北京奥运会的数百万人将能体验到高速无线数据通信服务;此外，地铁上也将部署Wi-Fi网络，在奥运期间即使身处地铁车厢也能收看到奥运赛况。与各类WLAN应用相关的Wi-Fi产品方案也陆续出台，尤其是802.11n草案产品在“标准滞后，产品先行”的状况下备受关注。有数据显示，到2012年全球约有90%的Wi-Fi芯片产品都将支持802.11n标准。无论是802.11n标准和认证产品的出台以及公共网络的部署，还是个人消费终端功能的新需求，都将为Wi-Fi产业带来新的增长点，创造更多无线应用商机。

　　先进技术助力802.11n跃升下一代Wi-Fi主流

　　随着无线多媒体设备的普及以及高带宽应用需求的增加，WLAN必须具有更高的数据率。802.11n基于MIMO空中接口技术，使用多个接收机和发射机，可以在同一频道同时传输两组或两组以上的数据流。与前代技术相比，802.11n的覆盖范围扩大2倍，性能增加5倍，改变了Wi-Fi配置和使用的方式，支持更大的海量数据应用，包括视频。从性能指标上看，802.11n已然成为下一代主流Wi-Fi技术。

　　802.11n实现的高速率不仅源于MIMO技术，还得益于OFDM技术。MIMO-OFDM技术通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量，并增加了多径的容限，使无线网络的有效传输速率有质的提升。使802.11n在支持2.4GHz频段和5GHz频段的基础上，使无线传输的质量和速度得到极大提升。由于采用智能天线技术，解决了802.11n的传输覆盖范围问题，通过多组独立天线组成的天线阵列系统，动态调整波束方向，保证用户能接收到稳定的信号，同时也能有效减少其它噪音信号的干扰，使无线网络的传输距离增加到几公里，移动性显著增强。

　　而在兼容性方面，802.11n通过采用软件无线电技术解决不同标准采用不同的工作频段、不同的调制方式，造成系统间难以互通，移动性差等问题。软件无线电技术实现无线局域网与无线广域网融合，并能容纳各种标准、协议，提供更为开放的接口，最终大幅提升了网络的灵活性，使得WLAN不但能实现802.11n向前向后兼容，而且可以实现WLAN与无线广域网络的结合，例如3G。此外，802.11n技术还采用了最新的安全技术WPA2，配置AES加密，支持五种可扩展身份验证协议，支持数据密集型应用和多用户接入、帮助企业消除信号盲点等等，从而提高工作效率。

　　尽管现阶段实际部署最多的仍然是802.11a/b/g，但802.11n的安全以及QoS特性吸引众多商家从b/g升级。在这种情况下，如何保护用户在现有设备上的投资就成为设备厂商面临的关键挑战。作为802.11n标准协议的参与者和制定者之一，Trapeze?Networks公司使用“分离-MAC”架构和轻量级接入点，并通过控制器处理接入点的流量转发。“为了缓解对有线网络的压力，以及保护用户对现有设备的投资，我们开发了Smart Mobile (智能交换)架构。”该公司战略技术首席工程师Matthew Gast介绍。

　　Smart Mobile是一种突破性技术，克服了目前WLAN架构的限制。“该技术支持802.11n，可以根据底层应用的要求，实现集中式和分布式数据转发，从而优化业务流、大幅缩短时延、实现卓越的可扩展性，无需花费高昂的成本升级网络控制器基础设施。”Matthew Gast强调，“Smart Mobile首次使得企业能够经济有效地部署安全可靠和具有良好可扩展的企业级无线局域网，支持要求苛刻的数据和语音应用，同时可实现不受限制的室内和户外覆盖。”

　　标准化进程加速，802.11n应用向消费电子渗透

　　目前，IEEE正在加紧对于802.11n标准进行验证，在全球已有3900中产品通过Wi-Fi认证的基础上，Wi-Fi联盟推出802.11n draft 2.0认证。其中对于802.11n草案产品兼容和互操作性的工作更是紧锣密鼓，包括Broadcom、高通、英特尔等企业就802.11n标准达成了一定共识，都在积极推进IEEE 对于802.11n最终标准的颁布。截止2007年9月底，已有超过95款802.11n产品获得Wi-Fi联盟认证。在本文发稿前，IEEE 802.11会议对.11n标准draft 3.0进行了投票表决，且已收到超过八成的赞成票。目前802.11n任务组的计划是解决来自draft3.0投票过程中的意见，并将在2008年三月份的会议上形成draft4.0。

　　在应用趋势方面，手持设备和消费类电子产品正成为Wi-Fi市场增长的主要驱动力。随着支持Wi-Fi的消费电子产品日益增多，连网娱乐设备中802.11n的增长速度将超过其它网络技术。许多消费电子产品供应商认为Wi-Fi是将网络内容传送到其产品中的主要方式。越来越多的消费者希望从网络上获得视频内容，并进行多场所分发，以往的Wi-Fi技术不具有传送这些内容的足够带宽，尤其是远距离传送，而现在802.11n方案则能帮助解决这些问题。

　　事实上，802.11n在消费电子领域的增长是Wi-Fi在PC和路由器市场中逐步发展的结果。802.11n作为高端笔记本的标准配置带动支持802.11n的家庭路由器发展，而802.11n路由器和网关得到广泛布署，以及终端用户对消费电子设备获取流媒体内容的需求，又将促使消费电子OEM在其产品中集成Wi-Fi功能。

　　“802.11n的传输速率超过最快的有线以太网，且允许在多个消费电子设备中同时传送多重高清视频流。”Broadcom公司副总裁兼家庭与无线业务总经理Michael Hurlston表示，在今天的家庭网络中，网络用户需要高清视频流、听音乐和传送大量文件，而802.11n可满足这些需求。Marvell半导体德国分公司WLAN区域工程经理Peter Grabienski也指出，802.11n的关键应用在于视频。除了为企业和公共热点带来益处，802.11n还为家庭和个人用户体验丰富的多媒体应用开辟了新机会。很多消费电子设备厂商已经开始有意识地在娱乐或便携终端中植入Wi-Fi功能，例如微软的Zune音乐播放器、尼康的Coolpix数码相机和苹果公司的Apple TV等。

　　“802.11n产品将会在2008年下半年和2009年成为主流，且价格将会继续下降。”科胜讯(Conexant)公司营销执行总监Jayant Somani指出，具有1×1和1×2配置的802.11n方案将在低功耗应用方面备受青睐。一些对功耗敏感的产品，例如多媒体智能手机将需要更低功耗的802.11n方案。目前在摩托罗拉、索爱、NEC、诺基亚等手机制造商所提供的3G手机上，支持Wi-Fi 已经成为标配功能。可以预见，随着802.11n进一步向低功耗嵌入式应用领域渗透，未来将有更多的802.11n解决方案集成进手机中，支持更高带宽的视频等应用。

　　突破体积功耗瓶颈，单芯片方案显优势

　　时下，消费电子领域几乎所有主要的OEM都将无线网络能力集成到其产品中。为满足系统产品对体积和功耗等方面的苛求，他们正在寻找小尺寸、低功耗且具有低CPU负载的产品，而WLAN芯片厂商也纷纷借助先进的工艺技术实现小型化方案。从未来发展看，单芯片方案将是主导。“单片解决方案对开发家用802.11n消费类电子产品至关重要。”市场调查公司ABI Research的首席分析师Philip Solis指出，在家中的设备之间传送多媒体内容，将极大地受益于单片解决方案，因为单片解决方案成本较低、尺寸较小并减少了外部组件数，因此更容易设计到产品中。”

　　例如Broadcom公司的BCM4322就是一款单芯片802.11n解决方案，该产品集成了媒体访问控制器(MAC)、基带处理器、2.4GHz和5GHz无线收发器、多频带功率放大器以及其他无线局域网组件，可同时支持几路多媒体应用，包括高清视频流。此外，BCM4322还是第一个采用65nm CMOS工艺制造的802.11n解决方案。其尺寸不到多芯片方案的一半，功耗低50%。因此制造商能够将802.11n加到以前从未具有无线局域网功能的消费类电子产品上，如电视机、机顶盒和便携式摄像机。BCM4322是第二代Broadcom Intensi-fi产品，Intensi-fi技术符合IEEE 802.11n 2.0版规范草案。这款WLAN芯片采用独特的架构，最高数据速率为300Mbps，实际吞吐量超过200Mbps。BCM4322还采用了一些创新方法，以实现更加可靠的无线连接，并扩大无线网络的覆盖范围。

　　另一款单芯片方案是科胜讯公司的低功耗产品系列CX53322和CX53328。该方案采用专利PowerSave技术，可提供智能的功率控制能力和低功耗待机模式，以减少峰值和总体功耗，并延长电池寿命。这些高度集成的802.11n无线单芯片基于完整独立的媒体存取控制架构，可以减少主机负载，易于集成到低端嵌入式应用中。CX53322带有一个USB接口，而CX53328具有一个串行外设接口和安全数字输入输出接口。该方案的另外一个特点是在小于64平方毫米的占位面积上, 集成了802.11n Wi-Fi射频和相关外部元件的能力，可为制造商节省空间和增加设计灵活性。

　　在方案部署方面，802.11n支持多种不同模式，并可通过定义来兼容现有系统。工作在2.4GHz频段上的802.11n必须支持802.11g和802.11b;工作在5GHz频段上的802.11n必须支持802.11a。802.11n最低数据率为6.5Mbps，理论上所能实现的最大吞吐率达600Mbps。但在实际设计中通常有许多折衷和约束，首要的也是最重要的就是成本问题。设计方案必须考虑天线的成本因素;此外还要考虑功耗、天线间距、发射功率限制等问题。