黃健

摘要：隨著數(shù)字多媒體消費電子產(chǎn)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(xiàn)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?shù)葢脤挼男枨?，未來智能家居娛樂系統(tǒng)的發(fā)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(huán)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(wǎng)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(wǎng)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(nèi)。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(wěn)定版本，根據(jù)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(diào)制、差分調(diào)制、擴展QPSK等改進的調(diào)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?shù)葢脠鼍昂?0 GHz無線通信技術特點，引入新的組網(wǎng)方式——個人基本服務集（PBSS）。⑹采用增強的安全協(xié)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(tǒng)（如IEEE 802.15.3c及802.19）的共存。⑼IEEE 802.11ad將支持多種系統(tǒng)的接口，包括PC外設數(shù)據(jù)總線、HDTV、監(jiān)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(lián)網(wǎng)接入、游戲、極速數(shù)據(jù)上/下載等。

2IEEE 802.11ad優(yōu)勢

為了最大化系統(tǒng)性能，最小化系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜度與成本，同時支持與現(xiàn)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?shù)葘捯筝^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(shù)據(jù)速率最大為27.5Mbit/s。采用π/2-DBIT/SK調(diào)制，1/2速率LDPC編碼，最大分組長度限制為1024字節(jié)，由此可實現(xiàn)更短的數(shù)據(jù)塊長度，在高噪聲的環(huán)境中具有更好的魯棒性。

SCPHY允許低功率、低復雜度的收發(fā)信機，支持的最大數(shù)據(jù)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(fā)信機的處理功率，支持的最大數(shù)據(jù)速率為2.5Gbit/s。

OFDMPHY可以在頻率選擇性信道中實現(xiàn)更好的性能。采用512點FFT，包含336個數(shù)據(jù)子載波、16個導頻子載波、3個DC載波。采用64QAM調(diào)制，13/16速率LDPC編碼時支持的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(wǎng)絡間無中斷地進行連續(xù)通信，在有802.11ad信號覆蓋的情況下可以體驗到高速的網(wǎng)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(wǎng)絡時代

隨著數(shù)字多媒體消費電子產(chǎn)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(xiàn)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?shù)葢脤挼男枨?，未來智能家居娛樂系統(tǒng)的發(fā)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(xiàn)高達7Gbit/s的數(shù)據(jù)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(tài)下，802.11ad最適合用來作為家庭環(huán)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(wǎng)絡中，構建新的寬帶智能家居系統(tǒng)，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(wǎng)絡架構與現(xiàn)有的智能家居網(wǎng)絡架構相比，引入802.11ad后的寬帶智能家居網(wǎng)絡將家庭娛樂系統(tǒng)中的有線寬帶連接以及家庭信息系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)方式，為高清視頻、文件同步等各類高帶寬需求的業(yè)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(xié)議802.11ad與WiGig的結合，將對未來家庭娛樂設備的演變產(chǎn)生革命性的影響。