移动设备高速资料与影音传输演进趋势
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USB 3已成PC与周边标准
x86架构的PC(个人电脑,含桌机与笔电),向来在追逐最新高速周边汇流排与影音传输等规格上不遗余力。不仅是USB 3.0早已成为AMD/Intel晶片组的原生规格,连PCI Express 3.0,M.2(NGFF)/SATA Express/SFF-8639、HDMI v1.4/v2.0、DP v1.3、Thunderbolt v1.0/2.0等即为先进且高速周边╱影音传输技术,均可在PC上找到。
辉达/联发科/高通均推出原生USB 3.0支援的ARM架构处理器(NVIDIA/MTK/Qualcomm)
MHL透过microUSB连接线,提供手机与电视/投影机等的影音传递与互动控制(Silicon Image/LG)
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纯粹Android+ARM架构的智慧手机,目前仅三星Galaxy Note3/S5、宏达电One M8有支援到USB 3.0规格。除了x86架构平板之外,支援USB 3.0的Android+ARM平板并不多见。初期仅辉达(NVIDIA)的4+1核的Tegra 4(Wayne)应用处理器,率先支援原生USB 3.0规格,另外可搭NVIDIA i500基频晶片来提供3.5G/4G行动通讯功能。微软Surface RT平板、华硕Transformer Pad TF701T变形平板等,即采用NVIDIA Tegra 4,提供强悍的图形处理能力,以及USB 3.0串列周边扩充能力。
NVIDIA也在2013年Q3正式发表针对中低阶手机市场,结合四核心Cortex A9核心与i500基频晶片于一体的超级SoC单晶片Tegra 4i,仅一颗晶片即可成为兼顾4G LTE行动通讯与多媒体处理的运算中枢。而今年(2014)年1月首度揭露的Tegra K1处理器,将提供32位元“4核Cortex A15” + “1核Cortex A9”,以及由NVIDIA自行设计的64位元双核Denver(ARMv8)架构核心。甫于5月15日北京揭露的小米平板,即采用NVIDIA的Tegra K1应用处理器设计,自然也支援到USB 3.0。
高通(Qualcomm)则从Snapdragon 800系列处理器加入原生USB 3.0支援。Snapdragon 805,采用2.5GHz、四核 Krait 450架构,搭配 Adreno 420 GPU与四通道LP-DDR3记忆体控制器,支援4K UHD解析度画面与4G LTE R9 Category 4(150Mbps)传输,满足旗舰手机在高速传输的需求。
联发科(MediaTek)于2014年2月再推出4x Cortex A7+4x Cortex A15的八核心、支援4G LTE的MT6595处理器,同样也支援USB 3.0,成为白牌智慧手机、平板电脑的主要首选。
MHL取代HDMI成手机标准
HDMI是目前家用电视、视听器材,以及电脑显示器╱显示卡的必备介面。HDMI联盟针对手机制定Type D(microHDMI)连接头,易与既有的microUSB连接╱充电线接头造成混淆甚至误插情形,由Nokia、三星、晶鐌、新力与东芝等大厂建立MHL(Mobile High Definition Link)介面联盟,在手机与电视端各加一组MHL收发晶片,就可借助既有的microUSB连接线,传输手机的HDMI讯号到电视。目前MHL 2.0标准提供1080p HD/8声道的影音内容,支援HDCP、3D画面以及透过电视来为手机充电,未来MHL 3.0将支援到4Kx2K的解析度。
至于结合DisplayPort(DP)、PCI Express与GP I/O三合一的Thunderbolt汇流排为Intel于2011所发表,第一代传输速率为10Gbps,预计2014年下半将推进到第二代,传输速率达到20Gbps。Thunderbolt汇流排由苹果MacBook Pro、MacBook Air等笔电产品抢先使用,并获得独家一年使用权。
2013年起,陆续有华硕、微星、惠普、联想等推出支援Thunderbolt汇流排的高效能x86架构笔电、变形平板、桌机、AIO一体机与主机板等产品。由于功耗与成本因素,目前尚未有任何ARM架构的平板电脑、智慧手机支援Thunderbolt。英特尔认为需等待未来60GHz频段的WiGig(802.11ad)、WiHD技术成熟,才有可能将Thunderbolt汇流排技术给行动化╱无线化。
4G LTE、802.11ac与USB 3 旗舰级手机规格决胜焦点
2009年底挪威、瑞典提供4G LTE服务,2010年起香港、日本、北美、韩国、澳洲、印度、菲律宾、新加坡,墨西哥、哥伦比亚、波多黎各、马来西亚、泰国等国加入LTE商转。韩国更抢先于2013年6月直接进到LTE-A商转服务。在台湾,国家通讯传播委员会(NCC)于2013年7~10月进行4G LTE频谱执照审查与竞标作业,中华电信、远传电信分别取得可立即开台营运的频段,预料最快可在2014年下半年提供4G LTE服务。才有可能在2~3年内加入4G LTE商转行列。
4G LTE的手机/平板装置,下载/上传速率预估为100~150、50Mbps,若使用MIMO多重天线技术,可提升到150~300Mbps、75Mbps。目前4G体验据点的实测下载值约90~120Mbps之间,但预估实际开台后,台湾4G平均连线速率,可能会落在16~20Mbps之间,看Full HD甚至4K网路影音串流仍会有延迟、掉格的情况。因此即便是4G LTE Ready的手机╱平板╱笔电,实务上仍需搭配Wi-Fi 802.11ac的超高速无线连网,在有提供Wi-Fi连网的室内,切换成用Wi-Fi 802.11ac或802.11n,以提升无线影音串流传输速率与稳定性。
从2012年之后的智慧手机与平板电脑,至少都已经支援到2.4GHz 802.11b/g/n的无线区域网路标准,也有能支援到2.4GHz/5GHz双频段 802.11a/b/g/n的智慧手机与平板电脑等装置;连线速率多半可达到1~2 Streams(2x2 MIMO),也就是150~300Mbps;至于采5GHz频段,在3x3MIMO/3 Streams模式下能突破1.3Gbps连线速率的新一代5G Wi-Fi(802.11ac)无线区域网路标准,支援的智慧手机与平板电脑较多。因为可搭配博通(Broadcom)的BCM4352/43526 2Stream 2.4/5G双频802.11a/b/g/n/ac射频晶片,或更高效能的BCM4360 3Streams等无线射频晶片,来达到867Mbps~1.3Gbps的无线连线速率。[!--empirenews.page--]
其实就连苹果顶级的iPad Air、iPhone 5s,也尚未支援到802.11ac。采x86架构Ultrabook概念的变形平板,比较不担心功耗的问题,大多支援到2~3 Streams的802.11ac连线(867Mbps~1.3Gbps)。像华硕的三合一变形平板Transformer Book Trio TX201;而走Android+ARM架构的智慧手机,目前有三星Galaxy Note 3、Galaxy S5,宏达电(HTC) New One、One M8,大陆的红米机、小米平板等,确定支援到2 Streams(2x2 MIMO) 867Mbps的最大连线速率。
60GHz超频段无线影音技术将进驻手机╱平板
除了802.11ac之外,多年前还有个由AMIMON、日立、乐金、Motorola、三星、夏普与新力共同创立的WHDI产业联盟,同样使用5GHz频段、40MHz操作频宽下,可用3Gbps速率传递极少失真压缩的Full HD (1920x1080)影音画面,具低延迟且不受墙壁影响,讯号传输范围约30公尺,华硕、技嘉等都曾推出WHDI的无线传输影音盒的产品。
2006年WirelessHD(后来更名为WiHD)。联盟成员有Broadcom、Intel、LG、NEC、Panasonic、SONY、Samsung、Toshiba、SiBEAM与Philips,SiBEAM是唯一的晶片厂商。采60GHz频谱、IEEE 802.15.3c规格为基础,传输速率10~28 Gbps,可传输四倍1920x1080p或4K解析度的未压缩画面并支援3D功能,由于传输距离被限制在0.3~1公尺,目前仅能以短距离缆线取代方案视之。
另一个同样采60GHz超高频段的WiGig于2009年被提出,WiGig联盟成员有英特尔、超微、博通、Atheros、思科、Marvell、联发科、WiLocity、NEC、微软、NOKIA、辉达、Panasonic、三星与东芝等会员加入。其传输速率达7Gbps,仅次于WiHD,但WiGig已经与Wi-Fi联盟合作,以IEEE 802.11ad规格为基础,寻求2.4GHz的WiFi 802.11a/b/g/n、5GHz频段的802.11ac整合,达到三频(2.4/5/60GHz)多模共用的境界。
而WiLocity于2014年2月发布针对智慧手机、平板装置所使用的802.11ad、multi-gigabit WiGig晶片—WIL6300,最大传输速率高达4.6Gbps,是目前WiFi 802.11n/802.11ac近十倍以上的连线速率,同时Wilocity采用先进28奈米制程开发这款最新晶片,可大幅降低功耗与晶片大小。当行动装置执行视讯串流等应用时,功耗约200~300mW,待机时更是不到1mW。预计2014年6月台北国际电脑展上展示最新一代的WiGig晶片并于第三季起开始送样,预计最快2014年第四季到2015年,市面上就会有第一个采60GHz频段无线影音╱网路传输技术的平板、智慧手机等行动装置出现。