wersja mobilna
Online: 558 Poniedziałek, 2016.12.05

Technika

Bezprzewodowa walka o pokój

czwartek, 10 stycznia 2008 01:00

Rynek technologii bezprzewodowych jest już bardzo ciasny. Nie oznacza to jednak, że nie ma na nim miejsca na nowe pomysły. Jednym z nich może stać się opracowywana przez grupę WirelessHD technologia pozwalająca na transmisję na małe odległości nieskompresowanego sygnału audio i video z szybkością do 5Gb/s w paśmie 60GHz.

Opracowywana specyfikacja obejmuje wszystkie warstwy modelu OSI (Open System Interconnection), który składa się na kompletny protokół transmisyjny.

Głównymi zaletami nowej technologii mają być duża przepustowość oraz brak konieczności kompresji i dekompresji obrazu HD o rozdzielczości do 1920x1080 pikseli. Dzięki temu opóźnienia w wyświetlaniu materiału wideo mają wynosić zaledwie ok. 5 do 15ms.

Kwestia pasma

Konsorcjum, w skład którego wchodzą firmy takie jak LG, Matsuhita, NEC, Samsung, Sony i Toshiba, chce korzystać z pasma 60GHz, które od dawna stanowi łakomy kąsek w widmie. Warto nadmienić, że obecnie większość bezprzewodowych transmisji audio i video odbywa się w przedziale 2,4GHz-5GHz.

To, że pasmo 60GHz jest wolne, wynika po części z faktu, że na tę właśnie częstotliwość przypada maksimum absorpcji fal elektromagnetycznych przez tlen. W związku różne regulacje prawne na świecie pozwalają na dosyć swobodną emisję fal w tym zakresie.

Wykorzystanie nielicencjonowanego pasma z całą pewnością zaoszczędzi wielu problemów natury prawno-administracyjnej. W Stanach Zjednoczonych WirelessHD może korzystać z pasma 57-64 GHz, a w Europie i Japonii 59-66 GHz. Dla porównania, konkurencyjna technologia UWB w Japonii w ogóle nie ma przyznanego pasma, a w Europie jest ono ograniczone do zakresu 6-10 GHz.

Na problemy OmniLink60

Jednak mimo swoich zalet, pasmo 60GHz, tradycyjnie wykorzystywane przez wojsko do komunikacji między okrętami, nie cieszyło się zbytnią popularnością, jeśli chodzi o zastosowania konsumenckie. Działo się tak głównie ze względu na problemy natury technicznej. Dotyczyły one projektowania, symulacji i testowania ultraszybkich układów a także budowy skomplikowanych anten adaptacyjnych.

Jednakże swoistego przełomu dokonała założona pod koniec 2004 roku przez naukowców z centrów badawczego Berkeley i specjalistów w dziedzienie szybkiej komunikacji bezprzewodowej z firmy SiBeam. Efektem tych prac było stworzenie technologii OmniLink60.

Jednym z największych problemów było stworzenie adaptacyjnej anteny kierunkowej, która funkcjonowałaby poprawnie w pomieszczeniu, w którym poruszające się osoby mogą zasłaniać wiązkę promieni. Anteny, automatycznie odnajdującej najlepszą w danej chwili drogę między nadajnikiem a odbiornikiem.

Sygnał o częstotliwości 60GHz charakteryzuje się bardzo dużą kierunkowością. Dawniej wiązało się to z koniecznością dokładnego ustawienia anteny nadawczej i odbiorczej. W momencie, gdy ktoś przeszedł między nadajnikiem a odbiornikiem transmisja była zrywana.

OmniLink60 pozwala na dynamiczne znajdowanie najlepszej w danej chwili drogi. Co godne podkreślenia, jeśli w danym momencie nie istnieje dobra droga między nadajnikiem a odbiornikiem w linii prostej, OmniLink60 jest w stanie wykorzystać odbicia od ścian, sufitu, podłogi lub obiektów znadujących się w pomieszczeniu.

Wykorzystanie przez SiBeam taniej standardowej technologii CMOS czyni całe rozwiązanie powszechnie dostępnym. Wcześniej, wyprodukowanie układów pracujących w częstotliwości 60GHz wymagało stosowania SiGe i GaAs. Firmie SiBeam jako pierwszej udało się stworzyć chipset pracujący w częstotliwości 60GHz w oparciu o technologię CMOS.

Należy też pamiętać, że wraz z częstotliwością rośnie tłumienie sygnału w wolnej przestrzeni. Straty w przypadku sygnału 60GHz są około 10 razy większe niż w przypadku 5GHz. Na domiar złego, krzemowe urządzenia pracujące przy częstotliwości 60GHz mają ograniczone możliwości redukcji szumów. W celu rozwiązania tego problemu stosuje się rozwiązanie polegające na wykorzystaniu wielu anten (MIMO). Umożliwia to uzyskanie lepszych charakterystyk sygnału i lepszego stosunku sygnału do szumu (SNR). Tradycyjnie wiązało się to jednak z dużymi rozmiarami systemów pracujących w częstotliwości 60GHz. Firmie SiBeam i ten problem udało się rozwiązać, dzięki zastosowaniu techniki pozwalającej na efektywną integrację wielu anten na bardzo małym obszarze.

Warto też zauważyć, że dzięki temu, iż w obszarze 60GHz dostępne jest 7GHz nielicencjonowanego pasma, można osiągnąć wysoką przepustowość bez konieczności zapewnienia wysokiej efektywności spektralnej. Można sobie zatem pozwolić na stosunkowo niską wartość SNR.

Bezpieczeństwo

Poza problemami natury czysto technicznej, do rozwiązania których WirelessHD będzie korzystać z osiągnieć SiBeam, przed grupą stoi wiele wyzwań natury biznesowej związanych m.in. z bezpieczeństwem i prawami autorskimi. Przesyłanie nieskompresowanego sygnału budzi od razu obawy o bezpieczeństwo przesyłanej treści, szczególnie ze strony koncernów z Hollywood. Opracowywany standard ma wykorzystywać różne istniejące techniki ochrony treści, takie jak DTCP (Digital Transmission Content Protection), czy znane z HDMI High-bandwidth Digital Content Protection (HDCP). Jednak dla wielkich wytwórni może to być za mało.

Warto również nadmienić, że nadal nie jest wiadome, czy grupa WirelessHD zdecyduje się na pobieranie opłat za prawa do wykorzystywania opracowywanego standardu.

Konkurencja

Nowa technologia będzie musiała konkurować z obecnymi, uznanymi rozwiązaniami zarówno tymi wykorzystującymi kable, takimi, jak 1394 FireWire, czy HDMI (High-Definition Multimedia Inteface), jak i bezprzewodowymi: 802.11n i różnymi postaciami ultrawideband (UWB).

Na razie nie da się przewidzieć, czy któraś z tych technologii zdominuje pozostałe. Warto jednak nadmienić, że żadna inna z istniejących lub powstających obecnie technologii bezprzewodowych nie jest przeznaczona dla domowego rynku HD. Standard opracowywany przez WirelessHD jest unikalny i na tym polega jego siła.

Nie zmienia to faktu, że jeśli chodzi o szybką transmisję bezprzewodową, to technologią dostępną dzisiaj jest UWB. WirlessHD może być jednak technologią jutra. Tym bardziej, że ma kilka istotnych przewag nad UWB. Poza już wymienionymi warto dodać, że zastosowanie pasma 60GHz zamiast UWB pozwoli na uzyskanie większych rozdzielczości i mniejszych opóźnień. UWB, przy standardowej przepustowości 480Mb/s wymaga rekompresji transmitowanego sygnału zmuszając producentów do wyposażania urządzeń w drogie kodery i więcej pamięci RAM. Przekłada się to oczywiście na większe opóźnienia oraz wyższe koszty urządzeń.

Główne ograniczenia WirelessHD to niewątpliwie mały zasięg i brak możliwości przenikania sygnału przez ściany. Nie będzie to też rozwiązanie najtańsze ani zużywające najmniej energii.

Należy też wspomnieć, że niektóre z firm będących członkami WirelessHD będą wypuszczać na rynek urządzenia wyposażone w interfejsy bezprzewodowe niekorzystające z technologii 60GHz. Wynika to ze strategii dużych korporacji, polegającej na jednoczesnym podążaniu różnymi ścieżkami rozwoju, by potem móc skorzystać z osiągnięć tej, która okaże się najbardziej trafna.

Kiedy?

W funkcjonalność WiHD (WirelessHD) w pierwszej kolejności mają być wyposażone telewizory HD, a następnie inne urządzenia słuzące do domowej rozrywki, takie jak odtwarzacze płyt, kamery cyfrowe czy też konsole do gier. Wszystko to ma oczywiście na celu w jak największym stopniu wyeliminować tradycyjne kable. Prognozy mówią, że pierwsze urządzenia WiHD pojawią się na rynku w przyszłym roku.

Tabele

  • TABELA 1. Porównanie wybranych technologii bezprzewodowych i przewodowych wykorzystywanych w domowych sieciach video

Marek Krajewski