無線投屏技術發展趨勢分析報告
來源:數字音視工程網 編輯:lsy631994092 2019-06-27 17:50:51 加入收藏 咨詢

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長距離的無線視頻傳輸并不是什么先進技術,實際上早就實現了大規模應用,最典型的應用就是廣大農村的電視信號傳播。但是隨著最近10年室內WiFi的普及,短距離(室內)無線視頻傳輸卻一直沒有突破。最近三四年,有不少廠家都在這上面做了努力,卻沒有成功。那么,室內無線視頻傳輸到底有沒有市場?技術上能不能實現?采用什么技術比較好?這是很多人的疑惑。所以,在比較目前的幾種無線視頻傳輸技術方案之前,我想先花點時間論證一下室內無線視頻傳輸的必然性,然后再說明各種技術的優劣。
需要特別說明的是,本文討論的所有話題都是圍繞無線視頻傳輸技術在會議室、教室等短距離的室內視頻傳輸這一特定應用場景展開,不針對其他應用場景。
視頻傳輸無線化
核心觀點:移動智能終端的普級是推動室內無線視頻傳輸發展的關鍵因素。
對于辦公信息,一定需要同事之間的交流和共享;而且在討論交流場合,也就是開會時,需要進行實時視頻傳輸,把各自的工作成果展示在一個公共平臺,與大家共享,這就是為什么投影儀得到大發展的原因。實際上,我們可以把投影儀理解為一個實時視頻信息共享工具。所以投影儀的發展證明了短距離視頻傳輸在辦公會議場景應用的必要性。
移動智能終端在最近幾年得到了大發展。我們每天所接收到的信息,無論是個人信息,還是辦公信息,都越來越多的來自于移動智能終端。前幾年是移動智能終端作為個人消費品的大發展,但最近兩三年,隨著釘釘等移動辦公軟件公司的大力推動,用移動智能終端辦公變得越來越普及。對于個人信息而言,不需要共享,所以對短距離的無線視頻傳輸需求不大;但對于辦公信息而言,肯定需要共享,所以就帶來了一個問題:在開會時,怎樣把辦公信息從一個移動智能終端(辦公終端)傳遞到另一個實時視頻信息共享工具呢?只有無線才能實現!
所以我梳理一下:首先是移動智能終端作為個人消費品,得到大發展;接著越來越多的人用移動智能來辦公;由于辦公信息需要共享,但老式的視頻連接線無法與移動智能終端連接;所以開會時利用無線技術實現視頻傳輸,從而實現視頻信息共享是移動智能終端辦公的唯一選擇。
移動智能終端進入辦公會議場景,會反向推動臺式電腦投影、筆記本投影的逐漸減少,“幸存者”也會義無反顧的向會議無線化方向發展。因為老式的有線連接方式,無論在會議室裝修,還是在會議室美觀程度,還是在連接可靠性上,都存在很多問題。老式會議室本身也在尋找更加高效的解決方案。無線視頻傳輸技術的出現,恰逢其時,可以很好的解決有線連接的弊端。
無線視頻傳輸技術介紹
對于技術本身,我不是專家,所以無法從專業角度來討論技術,只能從三個非專業技術角度來對幾種無線視頻傳輸技術進行簡單說明。一是技術風險,即從技術本身的成熟度和不確定度來分析;二是市場應用的普及度,即從用戶群體數量的多寡來分析,這個因素決定了市場規模;三是價格成本。
5G移動通信技術
5G,即第五代移動通信技術。與4G、3G、2G不同,5G并不是一個單一的無線接入技術,而是多種新型無線接入技術和現有無線接入技術演進集成后的解決方案總稱。第五代移動通信系統是面向2020年移動通信發展的新一代移動通信系統,具有超高的頻譜利用率和超低的功耗,在傳輸速率、資源利用、無線覆蓋性能和用戶體驗等方面將比4G有顯著提升。據說三星電子研發出的5G技術,最高下載速率達到了10Gbps/s。
5G技術聽起來高大上,但是我認為其作為實際應用還有很長一段距離。特別是應用于無線會議這樣的小場景,但強交互,有太多的不確定因素需要考慮。主要有幾個問題:
技術本身從提出到應用,特別是到融合,有很大的不確定性。按照主流公司的推進進度,最快2020年實現商業化,但這是在有著龐大市場的基礎移動通信網絡。要讓5G技術進入到下一級室內小眾電子消費品市場,由于沒有大公司參與,研發投入有限,肯定需要更長時間,至少1-3年。所以,從這里可以看出,5G技術還處在快馬加鞭階段。在可預見的5年內,肯定還不會大爆發。5G技術非常復雜,D2D技術、M2M技術是否能應用于視頻傳輸,何時開始用于視頻傳輸,都是一個大問號。即使開始應用了,很多功能特性也會處在持續研究中,所以不確定度高,技術風險大!
移動通信技術首先就決定了所有終端都必須和移動通信公司的服務器交互,否則移動通信公司無法收費。但我們在會議室場景,根本無法想象把一份報告先通過一個5G的移動終端傳遞給移動通信公司,移動通信公司再傳遞給另一個5G接收終端,然后在投影儀上顯示出來。這樣不但會產生很高的流量費用,而且由于距離遠,有的會議室屏蔽效果好,5G信號不暢的問題無法解決。盡管說明希望間隔10m一個微型基站,但要普及應用,需要很長很長的時間。另外,現在很多辦公用電腦都沒有移動通信模塊,這也會限制5G技術在辦公空間的普及。所以,無論是收費模式,還是信號穩定性,還是辦公電腦的自帶硬件配置,5G技術都有缺陷,其應用于辦公會議的路途遙遠且艱辛。
5G技術由于傳輸速率高,就要求終端的硬件配置必須與高速傳輸相匹配,這樣又造成智能終端產品的價格居高不下。所以從5G技術商業化,到大規模應用,到價格降到老百姓所能承受的范圍,必然有一個較長的時間。我以外行的身份大膽對5G產品做一個預測:2020年5G手機價格在4000 - 8000元/臺,要實現普通辦公室人群的大量使用,需要3-5年時間,即2025年才能實現普及。另外,如果運營商對5G流量收費稍高,會額外增加很高的使用成本,會議室基本上就不太可能采用該技術了。
所以,5G技術至少還有接近10年的時間才能到達大多數的老百姓手上,征途漫漫,充滿艱辛。
WiFi技術
WiFi技術的普及應用超過了10年,特別是最近幾年,在協議、頻段上都不斷延展,傳輸性能大大提高,已經從最初的11Mbps/S提高到了現在的1.3Gbps/S。可以說,從WiFi技術本身而言,已經完全可以滿足我們現階段的大部分需求。由于大家對WiFi都非常熟悉,所以我就不多說,下面就重點分析一下WiFi技術在室內無線視頻傳輸方面的優缺點。
從技術風險角度考慮,WiFi技術無論是2.4G頻段,還是5G頻段,都實現了大規模的量產化,產品成熟穩定。目前四個主流芯片廠商高通、博通、MTK、Realtek的芯片產量都非常大,所以WiFi技術本身的成熟度沒有問題。但目前WiFi主要用于異步通信領域,要把它用于同步視頻通信領域,則對其數據傳輸速率提出了非常高的要求。根據規范和行業經驗,2.4G頻段,WiFi的最高傳輸速率為300Mbps,但實際最高速率只能達到80Mbps;5G頻段,WiFi的最高傳輸速率為1Gbps,實際最高速率大概能達到260Mbps。要傳輸1080P的高清視頻流,通過H.264算法壓縮后,一般為8-20Mbps。所以無論是2.4G頻段,還是5G頻段的WiFi信道,都可以實現高清視頻流的傳輸。另外還需要說明,802.11ac的協議并沒有發展完備,一旦發展完備后,傳輸速率還可以提高,傳輸品質也可以大幅提升。比如,802.11ac最高的可用信道帶寬可以同時支持8個視頻流傳輸,這一功能對于無線視頻傳輸意義重大。所以,從技術角度講,現階段的WiFi已經可以實現無線視頻傳輸,發展后的WiFi更值得期待。
WiFi技術是目前普及度最高的無線傳輸技術,我們的手機、電腦、電視、公共場所用的都是WiFi。高普及度就帶來了大用戶群和大市場。所以從市場角度來看,WiFi技術是目前最適合作為大眾化無線視頻傳輸的技術。選擇WiFi,很多智能終端都不需要增加成本,就可以實現無線視頻傳輸。
從價格角度講,WiFi芯片的高普及率,大出貨量,就決定了它的低成本。在現階段的無線視頻傳輸領域,WiFi無線視頻傳輸方案,應該是成本最低的傳輸方案。具體的價格來說,WiFi方案從50元到幾百元不等,可選擇余地大,高中低層次豐富,非常適合商業化生產。
WHDI技術
WHDI(Wireless Home Digital Interface無線家庭數字接口)技術是由以色列芯片商AMIMON公司根據WHDI協會公布的WHDI 1.0/2.0標準所開發的一個全新無線視頻傳輸協議。該協議使用5GHz自由頻段,40MHz帶寬,支持高頻寬數位內容保護(HDCP)2.0標準,提供優質的安全性,并與HDMI完全兼容。WHDI傳輸距離可超過30米,并可穿透障礙物及墻壁,且延遲時間少于1毫秒,因而可實現跨房間的無壓縮1080P高清畫質無線影音串流應用。有優點就有缺點,所以接下來我們也按照前面說的三個方面來進行簡單分析:
WHDI協議的技術風險,主要體現在兩個方面。一是WHDI協議本身的硬件實現,難度非常大,小公司通常都不具備研發或二次開發的能力。另外,WHDI協議組網也很麻煩,無法實現一對多功能,這個缺陷在很多應用場景不適用;二是WHDI技術方案,目前只有一個芯片供應商,也就是AMIMON公司;芯片方案商也不多,沒有太多的選擇余地,這就帶來一個新問題,即供應商是否可靠。據我所知,AMIMON公司對方案商斷貨事件已經發生了兩次,一家是臺灣公司,一家是深圳公司。所以單一渠道供貨的風險非常高。
WHDI剛剛推出不久,在手機和電腦上完全沒有應用案例,換句話說,WHDI技術對存量市場的占有率為0。如果沒有存量市場,去培育一個全新的市場,風險太大,對于創業型小公司而言,完全不可行。另外,WHDI協議是通過HDMI接口輸入視頻信息,通過HDMI接口輸出視頻信息。顯然,手機沒有HDMI接口,所以永遠不可能使用WHDI協議,這樣就限制了WHDI在移動辦公中的應用。它只能適用于比較小眾,但需要高品質無線視頻傳輸的場景。
采用WHDI技術方案,需要解決發射端和接收端的問題,也就是必須要開發一個發射端和一個接收端,才能把這個技術方案用起來。這樣做的好處是不存在兼容性問題,傳輸穩定可靠。但壞處就是價格成本高,進一步限制了其用戶群體。據我了解,目前點對點的WHDI產品(一收一發)在市場上的渠道價格為1800元左右,零售價在4000元左右。由于功能單一,安裝不方便,頻繁插拔,沒有辦法附加無線會議協作交互的功能,所以價格偏貴。盡管HDCP組織單獨為WHDI技術設定了HDCP2.0的技術標準。即在HDCP2.0協議中,能夠允許用戶通過WHDI技術,實現一對多,多對多的HDCP 交互認證,也就是允許一個具有內容保護協議的視頻源在多個顯示終端同時顯示。但這樣的技術方案要上萬元,只有一些“不差錢”的公司才愿意接受這個奢侈的方案。
WirelessHD技術
WirelessHD技術,就是60GHz的毫米波無線傳輸技術。2013年9月,LG、松下、NEC、三星、索尼、東芝這六大消費類電子供應商巨頭成立了WirelessHD小組,旨在對60GHz技術進行規范,此項技術能在客廳中以高達5Gbps的速度傳送未經壓縮的高清視頻數據。
這個技術瞄準的市場是家用聯網,傳輸延時在5-15ms,傳輸距離為15m,能夠實現1080P高清視頻的無壓縮實時傳輸,而且有一個100Mbps的反向回傳信道,用于回傳觸摸屏、鼠標等控制信息。
這個技術的優缺點與WHDI技術非常類似:
從技術風險來講,該技術并不成熟,目前的芯片開發商只有Silicon Image一家公司。有幾家方案商在跟進,但推出的產品令人失望。這個技術的風險主要有三:一是傳輸距離非常有限,方向性強,超過20米的距離就不穩定,也不能穿墻,不能繞過障礙物。為了擴大傳輸范圍和距離,WirelessHD技術采用了發射和接收天線陣列,但這就造成了體積較大(通過我對實物的目測,天線陣列體積至少有15mm×15mm×5mm),無法小型化,且安裝調試麻煩(需要傾斜60°,以獲得最好的發射、接收效果)。二是傳輸視頻的清晰度不如WHDI高。從傳輸速率講,WHDI和WirelessHD技術都是5Gbps,清晰度應該一樣才對,但實際效果并不一樣。所以只能有一種解釋,就是WirelessHD的成熟度不夠。三是這個技術只是少數公司在推動,到底能推動到什么程度,有多少用戶可以接受,無論是體積還是其他射頻技術指標,都是一個大大的問號。因為目前推動這個技術的這些公司的狀況都不太好。
WirelessHD技術在手機和電腦中的存量市場占有率,顯然是0。所以,它面臨的局面和WHDI一樣,要用一個在存量市場中沒有一點“根基”的技術,其撬動一個大眾市場,非常困難。
價格方面,WirelessHD技術方案,目前是我所知比較便宜的方案。收發一對,大致我們的成本價在600元左右,開發成產品后的售價可以與WHDI方案大致相同,給渠道商的價格估計在1500-1800元之間。但是它的問題也與WHDI相同,功能單一,無法實現手機的無線視頻傳輸,傳輸的畫質沒有WHDI好,方向性太強,不利于實際場景的使用。所以綜合這些因素考慮,這個價格還是偏貴。
方案比較
比較項目 | Wi-Fi | WHDI | WirelessHD | 5G |
典型代表 | 飛圖 mPhotool | Amimon | Silicon Image | 華為 Huawei |
工作頻段 | 2.412-2.484GHz5.150-5.850GHz | 4.9-5.875GHz | 57-64GHz | 1G-80GHz |
傳輸速率 | 1.3Gbps | 1Gpbs | 5Gbps | 10Gbps |
信道帶寬 | [email protected]@5G | 20-40MHz | 2160MHz | 協議不同信道帶寬不同 |
傳輸距離@1080P | 60m | 30m | 15m | >1500m |
穿墻能力 | 可穿墻 | 可穿墻 | 不能穿墻 | 穿墻性差 |
延時@1080P | 100ms | <1ms | 5-10ms | 不確定 |
最大分辨率 | 4K | 4K | 1080P | 4K |
多路視頻流 | 8路 | 4路 | 1路 | 不確定 |
廣播模式 | 支持 | 不支持 | 不支持 | 支持 |
回傳控制 | 支持 | 支持 | 支持 | 不支持 |
交互協作 | 互動性強 | 互動性弱 | 互動性弱 | 無法實時互動 |
干擾源 | 極多 | 少 | 少 | 多 |
視頻輸入接口 | 多種接口 | HDMI | HDMI | 多種接口 |
視頻輸出接口 | HDMI/VGA | HDMI | HDMI | HDMI/VGA |
網絡擴展 | 能聯網 | 不能聯網 | 不能聯網 | 能聯網 |
技術成熟度 | 成熟 | 不確定 | 不成熟 | 不成熟 |
主流芯片商 | 高通、博通MTK、Realtek | Amimon | Silicon Image | 不確定中興、華為? |
主流方案商 | TP-LinkB-Link吉祥騰達 | Amimon | 昂緯 | 暫無 |
應用案例 | 非常多應用案例 | 不多 | 極少 | 無 |
電腦配置 | 新款電腦基本標配雙頻網卡 | 無 | 無 | 無 |
手機配置 | 新款手機基本標配雙頻網卡 | 無 | 無 | 無 |
應用場景 | 會議室、辦公室、教室、公共場所等所有室內空間 | 大型演播廳專業視頻傳輸領域 | 不成熟我還不知道有成功案例 | 移動通信領域D2D/M2M有可能用于室內視頻傳輸 |
產品單價 | 4000-5000元 | 3000元 | 1800元 | 不詳 |
大眾知名度 | 已經普及,極高 | 極低 | 極低 | 高 |
推廣力度 | 極大 | 極小 | 極小 | 大 |
發展方向 | 高傳輸速率多路視頻流 | 先獲得市場生存機會,才能求發展 | 先獲得市場生存機會,才能求發展 | 先基礎骨干網絡,再做協議融合 |
前景預測 | 在5-10年內不可替代 | 不明朗,只能應用于特定場景 | 不明朗,只能應用于特定場景 | 盡管充滿不確定性,但將是未來室內的主流通信技術。 |
總結
通過前面的梳理,在會議室、教室內的無線視頻傳輸技術路線選擇這個問題上,我得出了清晰的結論,具體總結如下:
無論哪一類的無線視頻傳輸技術,只要占領了智能終端,包括手機、電腦、電視,那么就有可能是無線視頻傳輸的主流技術。即使再有缺點,工程師會想辦法彌補,用戶會“忍氣吞聲”的容忍,沒有零缺陷的產品。現階段,WiFi是唯一的選擇。
核心觀點:無線視頻傳輸技術只要占領了智能終端,就占領了市場。
當5G成熟后,有可能包羅萬象的收編所有現有的無線視頻傳輸技術,包括WiFi、WHDI、WirelessHD、Bluetooth、Zigbee等等,特別是D2D、M2M技術,不僅僅用于物聯網控制,而且非常有可能用于室內無線視頻傳輸。
要把5G模塊作為標配安裝到電腦、電視上,還有很長的路要走,樂觀預測,至少10年。
核心觀點:未來屬于5G,但現在屬于Wi-Fi
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