802.11ad家庭無線娛樂解決方案

黃健

摘要：隨著數字多媒體消費電子產品向高清（HD）的轉變，家庭娛樂平臺可提供越來越豐富的功能和應用，現有的Wi-Fi等無線通信技術已不能滿足多路高清視頻流無線傳輸等應用對帶寬的需求，未來智能家居娛樂系統的發展迫切需要一種全新的寬帶無線通信技術。802.11ad最初的市場定位主要是面向家庭娛樂設備，綜合利用前面介紹的各項物理層與MAC層增強技術，最適合用來作為家庭環境下各個設備之間的高速無線傳輸通道。將802.11ad引入智能家居網絡中，將為家庭多媒體應用提供更完備的解決方案。

關鍵詞：802.11ad；網絡；通信1IEEE 802.11ad概述

IEEE 802.11ad工作在60GHz頻段，該頻段是IEEE 802.11的新增工作頻段。由于60 GHz頻段的路徑損耗嚴重，只適合用作短距離覆蓋，傳輸距離一般在10m以內。IEEE 802.11ad標準化工作于2009年初啟動，2012年1月已形成標準草案的5.00 版本。目前，IEEE 802.11ad標準草案已進入較穩定版本，根據當前的標準化進展，IEEE 802.11ad未來將具有如下技術特點：⑴支持高達2.16 GHz的信道帶寬，物理層傳輸速率接近7 Gbit/s。⑵采用高增益、低復雜度和低處理時延的低密度奇偶校驗碼（LDPC）。⑶采用旋轉調制、差分調制、擴展QPSK等改進的調制技術。⑷采用波束賦形技術對抗60 GHz頻段的高路徑損耗，支持傳輸距離超過10 m的可靠通信。⑸針對無線視頻、快速文件傳輸等應用場景和60 GHz無線通信技術特點，引入新的組網方式——個人基本服務集（PBSS）。⑹采用增強的安全協議和功率管理技術。⑺支持在2.4 GHz、5 GHz和60 GHz頻帶之間的快速會話轉移。⑻支持與其他60 GHz系統（如IEEE 802.15.3c及802.19）的共存。⑼IEEE 802.11ad將支持多種系統的接口，包括PC外設數據總線、HDTV、監視器、投影機的視頻接口等，主要應用包括無線高清視頻顯示、互聯網接入、游戲、極速數據上/下載等。

2IEEE 802.11ad優勢

為了最大化系統性能，最小化系統實現的復雜度與成本，同時支持與現有的IEEE 802.11標準互通，IEEE 802.11ad在物理層與MAC層都進行了增強，主要采用如下一些關鍵技術：

2.1 更大的信道帶寬

802.11ad采用60GHz頻段，該頻段是免許可的，且有很大的可用帶寬，中國在該頻段上的頻率分配為59G-64GHz。與2.4GHz頻段上的83.5MHz可用帶寬相比，60GHz頻段上有5G-9GHz的可用帶寬。該帶寬可劃分為多個信道，每個信道寬為2.16GHz，如此寬的信道使得802.11ad無須使用信道捆綁技術，且能夠支持無壓縮視頻流傳輸等對帶寬要求較高的應用。

2.2 對于不同的應用場景支持不同的物理層類型

802.11ad支持多種物理層類型，包括控制物理層（ControlPHY）、單載波物理層（SCPHY）、低功率單載波物理層（LowPowerSCPHY）、OFDM物理層（OFDMPHY）。

ControlPHY是針對低信噪比操作而設計的，強制采用單載波模式，數據速率最大為27.5Mbit/s。采用π/2-DBIT/SK調制，1/2速率LDPC編碼，最大分組長度限制為1024字節，由此可實現更短的數據塊長度，在高噪聲的環境中具有更好的魯棒性。

SCPHY允許低功率、低復雜度的收發信機，支持的最大數據速率可達4.6Gbit/s。

LowPowerSCPHY通過簡化的編碼方式與更短的符號結構減少收發信機的處理功率，支持的最大數據速率為2.5Gbit/s。

OFDMPHY可以在頻率選擇性信道中實現更好的性能。采用512點FFT，包含336個數據子載波、16個導頻子載波、3個DC載波。采用64QAM調制，13/16速率LDPC編碼時支持的數據速率最高達到7Gbit/s。

2.3 多頻段互操作快速會話遷移（FST）

為了實現802.11ad與802.11a/b/g/n/ac的互通、支持Wi-Fi通信在三頻段之間的無縫切換，802.11ad采用快速會話遷移（FST）技術。這樣，對于用戶體驗而言，擁有多頻設備的用戶可以在不同制式的Wi-Fi網絡間無中斷地進行連續通信，在有802.11ad信號覆蓋的情況下可以體驗到高速的網絡連接，而當802.11ad信號變差或不存在時，可以無縫遷移到2.4GHz或5GHzWi-Fi上。

3802.11ad開啟家庭智能無線網絡時代

隨著數字多媒體消費電子產品向高清（HD）的轉變，家庭娛樂平臺可提供越來越豐富的功能和應用，現有的Wi-Fi等無線通信技術已不能滿足多路高清視頻流無線傳輸等應用對帶寬的需求，未來智能家居娛樂系統的發展迫切需要一種全新的寬帶無線通信技術。

802.11ad最初的市場定位主要是面向家庭娛樂設備，綜合利用前面介紹的各項物理層與MAC層增強技術，802.11ad可實現高達7Gbit/s的數據傳輸速率，60GHz頻段上的有效覆蓋范圍達到10米以上。在理想的狀態下，802.11ad最適合用來作為家庭環境下各個設備之間的高速無線傳輸通道。將802.11ad引入智能家居網絡中，構建新的寬帶智能家居系統，將為家庭多媒體應用提供更完備的解決方案。

新的寬帶智能家居網絡架構與現有的智能家居網絡架構相比，引入802.11ad后的寬帶智能家居網絡將家庭娛樂系統中的有線寬帶連接以及家庭信息系統中的Ethernet、Wi-Fi連接替換為802.11ad高速無線連接，提供了更靈活、更自由、更高速的終端聯網方式，為高清視頻、文件同步等各類高帶寬需求的業務應用提供了足夠寬的傳輸通道。特別是作為目前最先進的無線通信協議802.11ad與WiGig的結合，將對未來家庭娛樂設備的演變產生革命性的影響。