【摘  要】本文根據(jù)在三網(wǎng)融合背景下智能家庭對(duì)無(wú)線高清視頻傳輸技術(shù)的需求，分析比對(duì)了UWB、WiDi、WirelessHD、WHDI、802.11ad等主流無(wú)線高清視頻傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)其所用頻段、傳輸速率和距離等特點(diǎn)，結(jié)合市場(chǎng)及家庭用戶需求，對(duì)這些技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線高清視頻傳輸 三網(wǎng)融合  智能家庭  應(yīng)用展望

一、引言

2010年7月1日，國(guó)務(wù)院公布了第一批三網(wǎng)融合試點(diǎn)地區(qū)名單，標(biāo)志著三網(wǎng)融合大幕的正式拉開。三網(wǎng)融合的現(xiàn)實(shí)意義在于內(nèi)容的融合、傳輸方式的融合、設(shè)備的融合和服務(wù)的融合。對(duì)于用戶而言，三網(wǎng)融合的智能家庭將可以采用有線或者無(wú)線的方式連接包括電話、電腦和電視等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的統(tǒng)一控制。然而隨著高清平板電視逐漸走進(jìn)臥室、書房，看電視已經(jīng)不再局限于客廳，而受影碟機(jī)、投影儀、音箱、機(jī)頂盒等擺放位置限制，其間的連接布線往往復(fù)雜繁瑣，與家庭的裝潢格格不入，也不能發(fā)揮最大功能。隨著越來(lái)越多支持高清多媒體家庭影院所需的復(fù)雜設(shè)備之間的連接接踵而至，UWB、無(wú)線HDMI、WiDi、WirelessHD和WHDI技術(shù)的出現(xiàn)，以及即將制定的802.11ad標(biāo)準(zhǔn)都為家庭 無(wú)線高清視頻傳輸提供了良好的解決方案。本文介紹了無(wú)線高清視頻傳輸技術(shù)的原理，對(duì)于三種技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了比較，并就無(wú)線高清視頻傳輸技術(shù)在三網(wǎng)融合智能家庭中的應(yīng)用及進(jìn)一步的發(fā)展做出了展望。

二、無(wú)線高清視頻傳輸技術(shù)背景

家庭中的影音設(shè)備，從最早的一個(gè)家庭一個(gè)電視一臺(tái)電

腦，已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)家庭多臺(tái)電視、電腦，還有包括手機(jī)、Ipad等移動(dòng)多媒體手持終端；從單一設(shè)備發(fā)展到支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；電視節(jié)目也從傳統(tǒng)的無(wú)線模擬電視，發(fā)展到有線電視、數(shù)字電視直至現(xiàn)在的高清電視。

最早在家庭中傳統(tǒng)的模擬電視，增加一臺(tái)，只需要將電視信號(hào)線拉長(zhǎng)，穿過(guò)墻就可以了，最多就是影響質(zhì)量越來(lái)越糟，但是由于數(shù)字信號(hào)的突變特點(diǎn)，衰減超過(guò)一定程度， 就收不到信號(hào)。再加上多臺(tái)電視如果通過(guò)有線的方式進(jìn)行收看，至少需要四根線纜，設(shè)備之間密密麻麻的線纜非常復(fù)雜，而且與家庭裝潢格格不入。無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，正為這些問(wèn)題提供了解決方案1。

目前家用無(wú)線技術(shù)來(lái)說(shuō)，IEEE802.11g占據(jù)了大部分的市場(chǎng)，可以提供54Mbps的帶寬，可以傳遞普通畫質(zhì)的數(shù)字電視信號(hào)。而高清電視信號(hào)對(duì)于帶寬的要求就要高的多，基本要達(dá)到3Gbps才能在家庭中以無(wú)線方式傳輸1080p分辨率 的高清數(shù)字電視信號(hào)。現(xiàn)在主要可提供高清無(wú)線數(shù)字傳輸?shù)募夹g(shù)UWB、WiDi、Wireless HD、WHDI和802.11ad。

三、技術(shù)介紹

1.UWB

UWB（Ultra Wide-band）是一種無(wú)載波通信技術(shù)，使用頻段為3.1-10.6GHz，其發(fā)射功率必須在1mW 以下。UWB技術(shù)利用納秒至微秒級(jí)別的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，通過(guò)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)， UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百M(fèi)bps至數(shù)Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率2。

UWB具有抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能少、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢(shì)。但是離3Gbps的帶寬有點(diǎn)遙遠(yuǎn)，而且其對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸要求很高，一個(gè)bit都不可以 錯(cuò)，尤其是壓縮過(guò)的資料，就算有容錯(cuò)設(shè)計(jì)，一旦錯(cuò)誤位過(guò)多，所有數(shù)據(jù)將無(wú)法解壓縮。因此單純要以UWB傳遞高清影音信號(hào)是困難的，就算帶寬問(wèn)題有所改善，還是要如現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以實(shí)時(shí)壓縮方式降低對(duì)帶寬的需求3。

2.無(wú)線HDMI

無(wú)線HDMI是HDMI和UWB技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，允許穿透墻壁，延伸到多房間進(jìn)行無(wú)線通訊，速度雖然達(dá)不到有線的5-10Gbps，也可以達(dá)到480Mbps，最遠(yuǎn)傳輸距離可以到10米。

3.WiDi

WiDi全稱是Wireless Display，是由英特爾公司開發(fā)的基于802.11n的無(wú)線高清顯示技術(shù)，其主要功能是可以讓筆記本電腦與高清電視或者高清顯示器進(jìn)行無(wú)線連接。

Intel WiDi技術(shù)主要通過(guò)一個(gè)Push2TV無(wú)線適配器來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，一方面Push2TV無(wú)線適配器與高清電視或者顯示器通過(guò)HDMI接口或者AV接口進(jìn)行連接，一方面筆記本電腦通過(guò)Wifi與Push2TV無(wú)線適配器進(jìn)行無(wú)線連接，從而就實(shí)現(xiàn)了筆記本的處理器對(duì)高清視頻、音頻進(jìn)行壓縮，然后將壓縮的視頻文件通過(guò)wifi無(wú)線連接到電視上的無(wú)線顯示的功能。

要想使用WiDi技術(shù)，筆記本要搭載intel酷睿處理器，配置HM55/HM57/QS57/QM57移動(dòng)芯片組，配置高清集成顯卡，搭載Centrino Advanced-N 6200/6300/1000無(wú)線網(wǎng)卡以及裝有微軟windows7操作系統(tǒng)，顯示設(shè)備需要支持HDMI 或符合A/V接口，以便和Push2TV無(wú)線適配器進(jìn)行連接。筆記本上還要安裝intel My WiFi軟件以及intel無(wú)線顯示軟件。

WiDi技術(shù)架構(gòu)簡(jiǎn)單，硬件需求不苛刻，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高清視頻傳輸，與電視連接基本達(dá)到有線水準(zhǔn)。不過(guò)其不支持1920x1080分辨率，顯示有大約1秒延時(shí)，音頻輸出僅支持立體聲，不支持5.1環(huán)繞，外接高清顯示設(shè)備在調(diào)節(jié)上有 一定局限，因信號(hào)強(qiáng)弱影響，視頻傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)畫面中斷現(xiàn)象。而且由于WiDi技術(shù)是使用WiFi進(jìn)行高清圖像傳輸，相當(dāng)于一直在進(jìn)行大流量的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳下載操作。實(shí)測(cè)顯示，啟用WiDi進(jìn)行圖像無(wú)線傳輸會(huì)導(dǎo)致筆記本電池續(xù)航時(shí)間縮短近2小時(shí)。

4.Wireless HD

利用60GHz頻段進(jìn)行高速無(wú)線傳輸?shù)腤irelessHD可提供傳輸全高清晰度無(wú)壓縮視頻所必要的帶寬，其最高傳輸速率為5Gbps，支持1080p的視頻信號(hào)以及8信道高質(zhì)量音 頻信號(hào)，傳輸延遲在5-15毫秒之間，可以保證高清畫面?zhèn)鬏數(shù)牧鲿尺M(jìn)行。用戶可在多臺(tái)設(shè)備之間更便利的傳輸、播放全高清內(nèi)容，用戶可以容易的構(gòu)建和管理自己的無(wú)線視頻局域網(wǎng)4。WirelessHD的4Gbps傳輸采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和單向的方式，也就是播放設(shè)備負(fù)責(zé)信號(hào)發(fā)射，大屏電視負(fù)責(zé)接收，不過(guò)WirelessHD實(shí)際上還包括一個(gè)速度小于100Mbps 的反向傳輸信道，它的功能僅限于顯示設(shè)備向播出設(shè)備的回饋信息傳輸。

雖然WirelessHD帶寬足夠高，但是傳輸距離非常短，腦，已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)家庭多臺(tái)電視、電腦，還有包括手機(jī)、Ipad等移動(dòng)多媒體手持終端；從單一設(shè)備發(fā)展到支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；電視節(jié)目也從傳統(tǒng)的無(wú)線模擬電視，發(fā)展到有線電視、數(shù)字電視直至現(xiàn)在的高清電視。

最早在家庭中傳統(tǒng)的模擬電視，增加一臺(tái)，只需要將電視信號(hào)線拉長(zhǎng)，穿過(guò)墻就可以了，最多就是影響質(zhì)量越來(lái)越糟，但是由于數(shù)字信號(hào)的突變特點(diǎn)，衰減超過(guò)一定程度， 就收不到信號(hào)。再加上多臺(tái)電視如果通過(guò)有線的方式進(jìn)行收看，至少需要四根線纜，設(shè)備之間密密麻麻的線纜非常復(fù)雜，而且與家庭裝潢格格不入。無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，正為這些問(wèn)題提供了解決方案1。

目前家用無(wú)線技術(shù)來(lái)說(shuō)，IEEE802.11g占據(jù)了大部分的市場(chǎng)，可以提供54Mbps的帶寬，可以傳遞普通畫質(zhì)的數(shù)字電視信號(hào)。而高清電視信號(hào)對(duì)于帶寬的要求就要高的多，基本要達(dá)到3Gbps才能在家庭中以無(wú)線方式傳輸1080p分辨率 的高清數(shù)字電視信號(hào)?，F(xiàn)在主要可提供高清無(wú)線數(shù)字傳輸?shù)募夹g(shù)UWB、WiDi、Wireless HD、WHDI和802.11ad。

四、技術(shù)比較

以上所介紹的幾種無(wú)線高清視頻傳輸技術(shù)特點(diǎn)比較如下：

UWB在日本沒有可用頻段，在歐洲要受到限制，在歐洲UWB被限制在6-10GHz頻段內(nèi)，比美國(guó)小3GHz。開發(fā)人 員必須確保UWB在歐洲的傳輸功率比在美國(guó)小20dB，這樣一來(lái)就被限制在4Gbps，而且還要監(jiān)聽和避免競(jìng)爭(zhēng)信號(hào)。因此UWB以及基于UWB技術(shù)的無(wú)線HDMI技術(shù)由于頻譜資源的 限制，較難以推廣。

WiDi技術(shù)無(wú)法支持到1080p的高清視頻的分辨率， 802.11ad標(biāo)準(zhǔn)還正在制定中，并無(wú)產(chǎn)品面世，因此現(xiàn)在具有較多應(yīng)用的無(wú)線高清傳輸技術(shù)就是WirelessHD和WHDI。

在技術(shù)方面，WirelessHD工作頻段為60GHz，傳輸速度為4 Gbps，最長(zhǎng)傳輸距離為10米，可傳輸1080p無(wú)損影像和音頻加密信號(hào)；WHDI工作頻段為5GHz，傳輸速度為3Gbps，最長(zhǎng)傳輸距離為30米，也可傳輸1080p無(wú)損影像和 音頻加密信號(hào)。綜合看來(lái)，WirelessHD在單個(gè)房間內(nèi)傳輸速度占優(yōu)，但是整個(gè)家庭的無(wú)線高清傳輸還是需要采用WHDI技術(shù)。

傳輸技術(shù)上60GHz上需要面臨挑戰(zhàn)，比如自適應(yīng)的定向天線陣列，來(lái)適應(yīng)客廳里的特殊環(huán)境，在客廳，人們可能隨時(shí)在電波前走動(dòng)或者將整個(gè)系統(tǒng)導(dǎo)出移動(dòng)，WirelessHD 技術(shù)必須能自動(dòng)算出發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的電波最佳傳送途徑，并且在傳輸途徑受阻時(shí)進(jìn)行自適應(yīng)變化。

市場(chǎng)方面，WirelessHD更傾向于電腦、播放器、機(jī)頂盒、手機(jī)等終端產(chǎn)品；WHDI更傾向于電視機(jī)。

產(chǎn)業(yè)方面，WirelessHD聯(lián)盟成立于2006年，目前支持者有LG、松下、索尼、三星、NEC等；WHDI聯(lián)盟成立  于2008年，目前支持者有日立、摩托羅拉、索尼、三星、夏普、LG以及我國(guó)彩電制造商的支持，長(zhǎng)虹已于2011年CES（國(guó)際消費(fèi)電子展）上推出支持1080p無(wú)線高清傳輸?shù)腤HDI電視。

五、應(yīng)用與展望

2010年CES展會(huì)宣布的WirelessHD1.1標(biāo)準(zhǔn)新特性包括 優(yōu)化構(gòu)架，在A /V流傳輸、文件傳送中可處理Gb級(jí)別的數(shù)據(jù)率，連接功耗更低；數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10-28Gbps，可滿足更高分辨率、更深色彩、更高幀率、更高速數(shù)據(jù)應(yīng)用等未來(lái)高清顯示設(shè)備的需要；支持通用的3D立體格式和分辨率；

最高可支持4096*2160分辨率，與很多數(shù)字影院相同；無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)設(shè)備支持固定和移動(dòng)設(shè)備的同步文件傳輸，還提供了互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)IP連接、無(wú)線高清設(shè)備聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；可向低功耗便攜設(shè)備流傳輸無(wú)損視頻，包括智能手機(jī)、上網(wǎng)本、便攜式媒體播放機(jī)等；支持HDCP2.0，唯一支持多媒體內(nèi)容流傳輸和拷貝的標(biāo)準(zhǔn)。

而Computex 2010展會(huì)上，AMIMON Inc.公司已經(jīng)展示了基于WHDI技術(shù)的3D HDTV立體高清電視。WHDI 2.0則定于2011年第二季度公布，主要新特性包括：全面的3D立體技術(shù)支持，除了HDMI 1.4a規(guī)范中的所有3D格式之外還將支持下一代1080p 60Hz×2 3D格式；支持下一代4K×2K高清分辨率格式，也就是4096×2160，相當(dāng)于1080p全高清的四倍；集成WHDI Wi-Fi無(wú)線技術(shù)，在同一通道內(nèi)共存； 通過(guò)降低功耗和部署要求，集成在無(wú)線設(shè)備之中。

隨著技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線高清數(shù)字傳輸技術(shù)將支持更高分辨率的視頻，支持3D電視等更多應(yīng)用。在三網(wǎng)融合的大形勢(shì)下，無(wú)線高清數(shù)字傳輸技術(shù)將結(jié)合家庭影音設(shè)備、個(gè)人移動(dòng)終端、車載多媒體設(shè)備技術(shù)發(fā)展，結(jié)合電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)的融合契機(jī)，結(jié)合Zigbee等無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮作用，更好的滿足市場(chǎng)和用戶需求，為用戶提供更豐富的應(yīng)用。