無線網路革命技術MIMO

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根據Infonetics Research調查顯示，無線網路設備的總收入從2003年到2004年約提升15%，單一元件更提升達51%，主要應用於VoWLAN及RFID標 籤，無線網路的便利性及實用性似乎已經超越有線網路，成為另一種重要的網路基礎建設。只是，當越多人使用無線網路時，我們能明顯感覺到連線速度似乎越慢， 主要是因為無線基地臺1次只能與1個無線用戶端通信，當越多人連線時，無線基地臺負荷不了，連線速度自然降低，目前解決多人同時連線的方法，就是增加無線 基地臺佈點數量，利用眾多無線基地臺分散使用者連線數量，但建置成本相對提高。

傳統802.11a/b/g主要利用提升傳輸速度的技 術，加快無線訊號的通道負載能力，而且802.11a/b/g無線基地臺實際傳輸時僅會使用單一支天線，天線無法自動切換收發能力，這種模式可視為 SISO（Single Input Single Output），無線傳輸的兩端都只利用單一介面傳送及接收，無論天線再多，也沒有辦法達到效果加成的功效，若很多人同時連線到無線基地臺時，處理效率明 顯下降。

MIMO（Multiple Input and Multiple Output）技術則採用智慧型天線，從無線電波的物理特性下手，智慧型天線則協助無線基地臺在發送或接收時，將訊號匯聚到特定方向，而且無線基地臺端與 無線網卡端都採用智慧型天線設計，透過增加天線的數目，能有效提升無線傳輸效率。

802.11a/b/g在Intel Centrino及其他相關產品帶動下，已經成為無線網路的主流規格，但在先天傳輸效率的限制下，很難有效提升無線傳輸效率，因此後來IEEE更著手規畫 提升無線網路速度的802.11n標準，而MIMO（Multiple Input and Multiple Output）則是802.11n中最主要的技術原理，而且主導802.11n的兩大陣營TGn Sync及WWiSE對MIMO技術都有志一同，因此MIMO已經成為下一代無線網路重要里程碑。

但是MIMO只是802.11n的一 環節，802.11n預計今年年中完成，約2006年到2007年正式推出802.11n的無線設備，然而廠商等不及802.11n標準確定，已經針對 MIMO技術推出Pre-N的無線基地臺（現在只有MIMO是802.11n確定的技術外，其他細節尚未確定，因此現階段稱為Pre-N），試圖先行占領 市場，確保技術領先，Belkin在去年10月已於北美推出第1款MIMO產品後，Netgear及Linksys也紛紛跟進推出，Planex在今年年 初則引進第1款MIMO無線基地臺CQW-AP108AG後，D-Link預計5月推出DI-634M MIMO無線基地臺，Maxim隨後也將推出WRS-AG108R（無線路由器）及WAP-AG108A（無線基地臺）MIMO無線基地臺，無線網路的市 場似乎將有另一波改朝換代的新時局產生。 

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MIMO技術的本質可從原文上略知一二，Multiple Input and Multiple Output，增加輸出與輸入訊號的數量，透過多重輸入與輸出訊號，增加無線訊號的傳遞效率。

MIMO 技術與現行802.11a/b/g的主要差異在架構上不同，802.11a/b/g的無線基地臺與無線網卡採用單一介面傳送與接收訊號，就算增加天線數 目，無線訊號還是只能從單一介面傳送；MIMO則採用智慧型天線（協助訊號收發到特定方向）設計，利用多天線方式，在同一時間、單一頻道中，傳送獨立的訊 號資料，接收端也使用相同方法接收資料，MIMO晶片組則負責分散及整合資料，可以想像成將單一訊號複製成多份資料，每一份資料透過單一頻道傳送，接收端 能整合所有資料並組成原本的單一訊號，就好像多臺無線基地臺發送訊號給不同使用者，能有效提升無線連線速度。

在802.11a/b/g 架構下，接收端只能等待從無線基地臺發送的單一無線訊號，若中間有阻礙物，訊號傳遞就會很不穩定，而MIMO則透過發射眾多訊號，突破地形限制，接收端也 會自動選擇最佳訊號來源，並組成原始資料。以理想狀態來說，採用MIMO技術且具有3組收發天線的802.11a無線基地臺，能達到 162Mbps（3×54Mbps）傳輸效率。

理論上，天線越多，MIMO傳輸速率也會越快，只要單一無線基地臺具有多天線設計，則能 有效加快傳輸速率，日本目前已經在測試透過MIMO技術，讓無線訊號傳輸速率到達1Gbs，只是我們無法得知該無線基地臺的天線數目有多少，而且天線越 多，干擾值越高，商業化產品難度高，依據IEEE組織規定天線將以倍數增加，市面上較常見的是2×2（2支天線發送訊號，2支天線接收訊號）方式。

MIMO 另一個特質是能向下相容，因為MIMO技術將單一訊號複製成多份資料，透過多天線發送訊號，接收端也相同，而現行802.11a/b/g無線網卡雖然無法 像MIMO無線網卡，能多方接收並整合訊號，但802.11a/b/g無線網卡只需要接收MIMO發送端傳送的其中一條訊息即可，而且現行的MIMO技術 與802.11a/b/g都採用相同頻帶，因此可以向下相容。只是目前臺灣的無線網路市場以802.11b/g為主，因此廠商引進802.11b/g的 MIMO機器為主，至於MIMO技術是否會應用在802.11a，則必須看市場反應，廠商才有投入研發意願。

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相同MIMO，不同技術

雖然MIMO原理的基礎概念相同，兩大陣營WWiSE及TGn Sync也都支持MIMO技術，讓下一代無線網路的速率達100Mbps以上，但兩陣營採用不同的頻寬方式。WWiSE陣營包括Airgo、 Broadcom、Conexant Systems等廠商，強調與現行的2.4GHz（或5GHz）下20MHz頻帶相同，而且開發成本較低；TGn Sync陣營則包括Atheros、Intel、Sony、Qualcom等廠商，採用5GHz中的40MHz頻帶，強調傳輸效率高。

WWiSE強調能相容性高

MIMO技術最早是由Airgo提出商業化概念（AGN100是第一款MIMO商業晶片，Airgo的MIMO機器會貼上True MIMO標籤，代表Airgo MIMO技術研發的產品。），而且更是WWiSE陣營領導廠商。

WWiSE 陣營的MIMO採用全球通用的20MHz頻道，可相容於現行無線標準，而且WWiSE陣營2組MIMO天線能突破傳統天線的MAC（Media Access Control）層限制，在最低天線數目（2支天線發送訊號，2支天線接收訊號，2×2）下，通道負載量可達135Mbs，若最後IEEE採納WWiSE 的MIMO技術，WWiSE陣營的成員必須基於平等互惠原則，提供相關技術給員會使用，並非專利共用，而是互惠互利的免版稅特別許可，以降低開發商、製造 商及消費者的建置成本，有效推動下一代無線網路布局。

TGn Sync強調傳輸效率高

TGn Sync陣營的MIMO技術與WWiSE陣營不太相同，TGn Sync支持從現行20MHz頻寬延伸到40MHz頻寬，40MHz是由2個相鄰的20MHz組成，傳輸速率是54Mbps的兩倍多，而且TGn Sync傾向使用5GHz的頻率範圍，因為2.4GHz頻帶已經過度擁擠，無論是802.11b/g、藍芽、無線電話、微波爐等，許多會產生電波的設備都 採用2.4GHz的頻帶，雖然MIMO能有效減少干擾物，但在2.4GHz的頻帶下，也很難保證傳輸的穩定性，反觀5GHz頻帶中，能提供11組 40MHz的頻道，共計44MHz傳輸頻寬（2.4GHz只有2個頻帶可用），目前只有802.11a的設備在使用，干擾物較少，能提供較多設備使用，還 可以切割特定頻道給特定服務使用（不過目前5GHz頻帶大多屬於軍事或緊急通訊使用，某些地區則有嚴格管制，例如歐洲），例如對手機、高解析度電視、藍光 及網路設備等產品。