而這些無線技術為了在物聯網應用或是行動通訊系統中站穩腳步,也有進一步的技術規格更新,以下將一一探討。

高畫質影像傳輸需求暴增 802.11ad翻身

Wi-Fi 802.11ad標準在幾年前與採用5GHz頻段的802.11ac規範一同被Wi-Fi聯盟(Wi-Fi Alliance)提出。當時802.11ac迅速獲得晶片商及終端產品製造商青睞,但802.11ad則是在晶片產品未真正出現與標準未正式底定的狀況下,聲勢不若802.11ac「暢旺」,但隨著4K高畫質影像時代來臨,加上消費仍渴望不要隨身攜帶太多的傳輸線,使得802.11ad技術再度被相關業者提出。近期中國大陸智慧型手機製造商樂視(LeTV)也率先在其高階機種內建802.11ad技術,此舉無疑宣告,802.11ad技術的市場即將來臨。

羅德史瓦茲(R&S)資深業務經曹維陵表示,在超高畫質影音資料傳輸的比重越來越高的同時,消費者對於現有的傳輸技術已不再維持以往「能過得去」的程度,就感到滿足。不過,現在的消費者不僅要求無縫順暢的傳輸及播放影音資料,還希望手機影音檔案的傳輸與播放可以不須透過連接線,因此利用60GHz高頻段的802.11ad,恰好可滿足消費者的需求。

話雖如此,802.11ad真的已出現市場需求?還是仍然僅是先前規格剛推出時,新鮮感未退的一時話題?對此,曹維陵認為,802.11ad市場需求真的已經開始萌芽。

舉例來說,2015年高通(Qualcomm)在發佈其智慧家庭相關解決方案時,即已提到該公司智慧家庭方案將導入802.11ad;現階段的高畫質投影機、智慧家庭網路建置中,若是在影像傳輸過程中發現,介面不相容或是不想看到家中有一堆線路,此時,802.11ad就是較佳的選擇。再就量測儀器廠商的儀器銷售來看,也可發現包括路由器(Router)、無線接取器(Access Point)⋯等網通設備業者也開始購進802.11ad相關測試儀器,進行產品研發或量產。曹維陵強調,從合作廠商無論是晶片或是局端設備的一些動作來看,可發現業者對於研發802.11ad相關產品,這次是「玩真的」。

羅德史瓦茲應用工程支援部經理林志龍補充,從智慧型手機開始內建802.11ad技術也可說明該技術已真正能合乎消費者的使用需求。在行動裝置市場的帶動下,預期未來將有更多終端或行動裝置納入802.11ad,而802.11ad也勢必在物聯網無線通訊技術市場中佔有一席之地。

20160705 RF NT31P1 圖1:眾多技術搶攻物聯網商機 (圖片來源:是德科技)

身兼行動通訊數據分流重任

事實上,802.11ad並未專為物聯網世界所打造,而是紓解行動網路壅塞的問題。是德科技(Keysight)應用工程部資深專案經理張式先表示,在物聯網應用中的射頻技術可分為兩類,一為既有的技術,如NFC、藍牙、ZigBee⋯;二則是專為搶攻物聯網商機而出現的新技術,包括LoRa、SIGFOX、Telensa、5G NB-IoT⋯等,802.11ad反而與5G技術的關係較為密切,而不是為了物聯網應用所開發的技術。

5G行動通訊技術中討論到的物聯網相關技術可以分成高速資料吞吐服務,以及機器對機器(M2M)間連結的NB-IoT。其中,高速資料吞吐服務的部份是參考802.11ad中毫米波(mmWAVE)、場景覆蓋的技術特性。張式先解釋,3GPP在制定5G技術時,為了進一步提升行動通訊頻寬,因此以802.11ad作為參考依據。

不僅如此,5G技術也將和4G通訊標準相同,進一步結合現有的Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac和802.11ad,為可預期的行動通訊壅塞情況解套。

先天技術挑戰待克服

802.11ad在被所謂的殺手級應用——智慧型手機內建之後,加上2016年晶片商開始提供802.11ad晶片與相關服務,以及2016年消費性電子展(CES)、全球行動通訊大會(MWC)與台北國際電腦展(Computex)中,802.11ad皆為亮點之一,使其發展前景一片光明,但該技術仍有些技術挑戰需克服,才能在無線通訊技術市場站穩腳步。

曹維陵指出,802.11ad要提升普及率,必須解決先天高頻電波衍生出來的技術挑戰,如傳輸距離短、訊號穿透力弱、傳輸方向性受限等技術問題。張式先則看好802.11ad無線接取器、智慧型手機的應用將是該技術發展的一大里程碑,不過,該技術訊號易受遮蔽、目前晶片封裝尺寸較大與散熱的問題,會使智慧型手機或行動裝置製造商卻步。

Wi-Fi戮力提升傳輸效率

除了802.11ad再度獲得市場重視外,Wi-Fi技術本身也持續推出新標準,強化訊號傳輸效率,並進一步解決訊號易遭牆壁遮蔽的問題。高通技術資深行銷總監Peter Carson表示,在智慧家庭或是辨公室中,Wi-Fi儼然已成為主要技術。不過,未來居家環境需要連網的裝置會越來越多,Wi-Fi技術的覆蓋率也須進一步提升,且若裝置使用的連網技術不同,也須避免傳輸技術相互干擾的問題,因此Wi-Fi聯盟制定了802.11k技術規範,使Wi-Fi技術訊號傳輸效能更佳之外,也能讓Wi-Fi與行動通訊技術融合時,為消費者提供更好的網路使用經驗。

利用802.11k規範,加上自家在Wi-Fi領域的研發經驗,高通提出Wi-Fi SON技術。Carson指出,802.11k是開放性的標準,只要符合802.11架構,都可以支援。Wi-Fi SON具備自我管理、治療、主動連線與自我防禦功能,透過具備Wi-Fi SON的無線接取器,消費者無須擔心要經過一番設定才能讓裝置連上網路;Wi-Fi SON也會主動搜尋最佳的網路,讓消費者不會面臨訊號品質不佳或是網路壅塞的情況。

更重要的是,消費者毋須煩惱網路安全性的問題,因Wi-Fi SON會讓無線網路接取器具備了解使用者行為的功能,若是發生不正常的連線行為,消費者將會馬上接到示警的訊息。Carson透露,電信營運商、企業用戶都對802.11k Wi-Fi SON技術抱持高度興趣,此外,目前友訊科技(D-Link)、TP-Link的產品都已內建Wi-Fi SON。

20160705 RF NT31P2 圖2:Wi-Fi SON需要購買同一家無線接取器產品才能有效運作 (圖片來源:高通)

行動支付市場起飛 NFC受惠

物聯網應用中,行動支付是相當重要的一部分,可為消費者帶來更便利的生活。曹維陵認為,射頻或是無線技術要在物聯網佔有一席之地,必須創造一個對消費者而言相當方便的應用,與市井小民有更大的連結,而行動支付即符合這樣的標準,使得NFC在其他物聯網應用之外,擁有所謂的「殺手級」應用。

試想,現代人大多離不開自己的智慧型手機,若是忘記帶錢包出門,但不會忘記帶的手機在身上,就不會面臨無錢可付的窘境,因此行動支付開始被導入在各類行動裝置中。包括服務供應商Google及終端裝置製造商三星(Samsung)也推出Android Pay、Samsung Pay,而蘋果(Apple)正式讓Apple Pay上線,更是推升行動支付應用的發展,連帶使得NFC技術跟著雞犬升天。

張式先指出,NFC並非門檻高的技術,不過若是要應用在行動支付上,則必須相當注意安全性的問題。林志龍也認為,NFC若不是用在行動支付時,根本上並沒有任何安全性可言,相關廠商若要提升安全性得自行定義或研發如何提升安全性的方式,如Apple Pay。

事實上,先前Google與三星或是其他廠商都很努力推展行動支付應用,但在安全方面卻時時出現ID被盜用的問題,而產品一向具備高度安全的蘋果,雖然早在iPhone 5系列就將NFC行動支付功能加進手機中,但考量防止資料被盜用的防範措施必須相當全面,因此蘋果透過指紋辨識技術、Token亂數機制,提供行動支付層層保護後,遲至iPhone 6推出,才正式讓消費者使用Apple Pay服務。

過去,NFC的應用可說已相當廣泛,如電子標籤、裝置配對⋯等,但這些應用市場相對較小,而行動支付衍生的市場相當龐大。Gartner調查數據顯示,整個行動支付市場快速成長,從2013年的2,430億美元,成長到2015年的4,400億美元,預計2018年時,將達9,180億美元。是德科技行銷處資深行銷專案經理郭丁豪表示,相較於其他NFC應用,行動支付相對有更多「利」可圖。因此隨著行動支付的發展日益普及,未來,NFC最大宗的應用將為行動支付。

近期被美國國家儀器(NI)收購的Micropross,該公司創新及技術總監Stephane Czech總結,目前觀察到的NFC應中,NFC手機使用者相互配對傳輸資訊、QR Code掃描與行動支付,都是NFC主流應用,預期未來行動支付的部分會逐漸增加。

至於安全性的問題,Czech認為,在NFC準規範中已有定義,廠商可以依循標準規範來做,不過行動支付應用則須採用其他技術輔助,且各環節的業者都須共同討論出一套符合其需行動支付應用需求的模式,才能具備更高的安全性。

20160705 RF NT31P4 圖3:NFC主要應用領域 (圖片來源:是德科技)

藍牙4.2版搶進智慧家庭應用

在行動裝置幾乎已達100%滲透率的藍牙,在物聯網世界中野心越來越大,積極拓展消費性電子、汽車應用之外的領域,其中智慧家庭即為藍牙SIG積極搶進的市場,為此,藍牙SIG亦著手制定網狀網路(Mesh)相關規範。

然而,藍牙網狀網路規範發佈時間一再延遲,多少影響該技術搶攻智慧家庭市場的進度。高通表示,雖然因藍牙SIG會員對藍牙網狀網路標準想法眾多,使標準規範底定時間有所拖延,但相信藍牙網狀網路規範快就會公佈,而相關晶片商與終端製造商也跑在規範前面,目前已有些許支援藍牙網狀網路草案規範的燈泡問世。現階段,藍牙只能一台主機對七台附屬裝置,但藍牙網狀網路則是可讓一台藍牙主機無限的附屬裝置,並藉此拓展傳輸距離。

據了解,預計於今年底底定的藍牙新一代標準5.0版並未提到網狀網路的部份。曹維陵表示,就目前所掌握到的藍牙5.0規範,尚未得知該規範主要訴求的應用領域與技術亮點,且藍牙SIG也提出結合室內GPS、虛擬實境(VR)等技術,以延長傳輸距離,不過現在仍缺乏實際應用,藍牙在其中扮演的角色也尚未找到定位。郭丁豪則指出,藍牙5.0會沿襲4.2版支援IPv6,並進一步提升其傳輸速率及距離,但似乎未包含網狀網路的部份。

值得注意的是,挾著消費性電子高滲透率光環的藍牙若要進軍智慧家庭,將遭遇不少挑戰。張式先表示,在家電配對中,仍以ZigBee與Thread技術為主,且不僅藍牙有網狀網路的架構計畫,ZigBee最大的特點即是擁有網狀網路結構,且Wi-Fi 802.11ah亦是Wi-Fi網狀網路標準,藍牙將面對強大的競爭對手。

20160705 RF NT31P3 圖4:支援藍牙網狀網路草案的LED燈泡 (圖片來源:高通)

新舊短距射頻技術激烈交鋒

為搶攻物聯網商機大餅,新舊短距射頻技術包括ZigBee、RoLa、Thread⋯等仍有一場硬仗要打。張式先認為,新技術會不斷出現,而舊有的技術會想盡辦法固守市場,但射頻技術是否支援IPv6,以及網狀網路架構將是勝出市場的關鍵之一。

原因在於,物聯網應用中,要相互串連的裝置多如牛毛,IPv4位址已用罄,可提供更多IP位址的IPv6才能滿足物聯網數量龐大裝置互連的需求。而裝置互連數量越來越多的同時,則須仰賴網狀網路架構才能有效管理、串聯,甚至將數據傳送到後端網路。

曹維陵則強調,便利與實用性才是重點。現今物聯網相關傳輸技術眾多,何者能出線,則須待市場考驗,而能提供消費者便利與實用性的技術,將有較大的機會贏得市場青睞。