WiGig技術(shù)專利布局與發(fā)展趨勢(shì)

楊盈霄 劉 銳 李 凱

WiGig技術(shù)專利布局與發(fā)展趨勢(shì)

楊盈霄?劉 銳?李 凱?

WiGig是短距離傳輸?shù)男录夹g(shù)。本文以WiGig技術(shù)的專利文獻(xiàn)為樣本，從專利文獻(xiàn)的視角對(duì)WiGig技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了全面的統(tǒng)計(jì)分析。分析了WiGig的技術(shù)演進(jìn)、技術(shù)構(gòu)成、技術(shù)分布、申請(qǐng)人的實(shí)力對(duì)比、專利布局以及發(fā)展趨勢(shì)等，重點(diǎn)對(duì)WiGig技術(shù)的時(shí)間、空間以及競(jìng)爭(zhēng)主體的布局進(jìn)行了研究分析。最后，對(duì)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在WiGig技術(shù)的研發(fā)方面給出了建議。

WiGig 短距離 無(wú)線 高速傳輸 專利布局

一、引 言

目前，無(wú)線保真（WiFi）認(rèn)證硬件幾乎已經(jīng)覆蓋了所有的筆記本、平板和智能手機(jī)設(shè)備。無(wú)線千兆比特（WiGig）是短距離傳輸?shù)男录夹g(shù)，擁有10倍于WiFi的傳輸速率。自2013年首款產(chǎn)品推出以來(lái)，WiGig經(jīng)歷著快速的發(fā)展，將會(huì)替換WiFi走進(jìn)千家萬(wàn)戶。圖1為WiFi聯(lián)盟發(fā)布的WiGig標(biāo)識(shí)。

圖1 WiGig標(biāo)識(shí)

二、WiGig的技術(shù)演進(jìn)

隨著時(shí)間的推移，WiFi的版本不斷地推陳出新（802.11a/b/g/n/ac），速度也變得越來(lái)越快，目前最新的標(biāo)準(zhǔn)是802.11ac，支持最高傳輸速率為1Gbps。WiGig是基于WiFi開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)為802.11ad。雖然沿用802.11來(lái)命名，但WiGig由WiGig聯(lián)盟發(fā)起制定，與WiFi聯(lián)盟不同（2013年WiGig聯(lián)盟與WiFi聯(lián)盟合并，認(rèn)證首款產(chǎn)品），使WiGig有別于WiFi。WiGig支持的理論速度將達(dá)到7Gbps，能在15秒內(nèi)傳輸一張DVD的內(nèi)容，特別適合高清晰度的影像數(shù)據(jù)傳輸，被認(rèn)為是未來(lái)無(wú)線高清電視與高清家庭影院的發(fā)展方向。WiGig將會(huì)替代WiFi，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸更大程度地由有線模式到無(wú)線模式的變革，廣泛應(yīng)用于快速無(wú)線同步、無(wú)線顯示、無(wú)繩計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)接入等方面，是英特爾、高通、谷歌、諾基亞、松下、三星、微軟等巨頭爭(zhēng)相研發(fā)的技術(shù)。圖2為WLAN主要標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)路線圖。

圖2 WLAN主要標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)路線

圖3 記載了WiGig技術(shù)的演進(jìn)過(guò)程，雖然WiGig標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展較晚，2010年5月WiGig聯(lián)盟和WiFi聯(lián)盟才合作頒布正式的標(biāo)準(zhǔn)，但其發(fā)展速度較快，2010年6月便開(kāi)始接受產(chǎn)品認(rèn)證，2013年首次出現(xiàn)獲得認(rèn)證的產(chǎn)品，2015年后戴爾、英特爾、高通、SiBEAM等企業(yè)都推出了各自的產(chǎn)品。預(yù)計(jì)2016年后將會(huì)有更多WiGig產(chǎn)品推出，WiGig時(shí)代即將到來(lái)。

圖3 WiGig技術(shù)演進(jìn)大事記

在2009年WiGig聯(lián)盟成立之前，2007年以色列Wilocity公司便成立并致力于高速無(wú)線傳輸技術(shù)研究，是WiGig的先驅(qū)。在WiGig聯(lián)盟和WiFi聯(lián)盟合并之前，2012年美國(guó)Alpental Technologies成立研發(fā)WiGig技術(shù)，成為行業(yè)中又一先行者。2014年，通信巨頭高通和谷歌分別收購(gòu)了這兩家企業(yè)，發(fā)力開(kāi)發(fā)WiGig產(chǎn)品，將會(huì)推動(dòng)WiGig技術(shù)快速走向應(yīng)用。

新興技術(shù)的應(yīng)用必會(huì)引起市場(chǎng)的重新劃分，各企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的角逐將會(huì)加劇技術(shù)爭(zhēng)奪的白熱化。專利技術(shù)是制約對(duì)手的制高點(diǎn)，在WiGig技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用之前，有必要對(duì)其專利申請(qǐng)情況進(jìn)行研究分析，提升企業(yè)制定競(jìng)爭(zhēng)策略的質(zhì)量。①楊鐵軍.專利分析務(wù)實(shí)手冊(cè)［M］.北京：知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2012：87.

三、WiGig的技術(shù)構(gòu)成

要研究WiGig專利申請(qǐng)情況，首先需要分析WiGig的技術(shù)框架，依據(jù)技術(shù)分解來(lái)梳理專利申請(qǐng)的分布。圖4為 WiGig技術(shù)的分支圖，60GHz的WiGig技術(shù)與2.4GHz和5GHz的WiFi技術(shù)融為一體，WiGig標(biāo)準(zhǔn)向下兼容802.11a/b/g/n/ac等WiFi標(biāo)準(zhǔn)。WiGig技術(shù)從低到高分為四層，即：物理層（PHY）、媒體訪問(wèn)控制層（MAC）、協(xié)議適配層（PAL）以及之上可以創(chuàng)建的快速無(wú)線同步、無(wú)線顯示、無(wú)繩計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)接入等使用模式。物理層PHY涉及調(diào)制編碼方式（MCS）和自適應(yīng)波束賦形技術(shù)，媒體訪問(wèn)控制層（MAC）包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無(wú)縫多頻段工作、電源管理、增強(qiáng)的安全等技術(shù)，協(xié)議適配層（PAL）提供音視頻接口（A/V）和輸入輸出接口（I/O）。

圖4 WiGig技術(shù)的分支

四、WiGig的專利解析

1.專利總體態(tài)勢(shì)

WiGig是較新的技術(shù)，其專利申請(qǐng)僅跨越10余年的時(shí)間。自2009年5月WiGig聯(lián)盟成立后，專利申請(qǐng)量大幅增加。2010年5月WiGig聯(lián)盟和WiFi聯(lián)盟合作頒布正式的標(biāo)準(zhǔn)后，催生了專利申請(qǐng)量的又一波增長(zhǎng)，雖然在2012年前后有稍許波動(dòng)，但總體增長(zhǎng)明顯。2014年之后的申請(qǐng)目前還未全部公開(kāi)，雖然能統(tǒng)計(jì)到的申請(qǐng)量較少，但預(yù)計(jì)仍會(huì)保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。圖5 為WiGig技術(shù)的專利申請(qǐng)總體態(tài)勢(shì)。

圖5 WiGig技術(shù)的專利申請(qǐng)總體態(tài)勢(shì)

圖6 WiGig技術(shù)的技術(shù)分布

3.技術(shù)分支發(fā)展趨勢(shì)

圖7 為WiGig技術(shù)的技術(shù)分支發(fā)展趨勢(shì)，由該圖可以分析得出，在一級(jí)技術(shù)分支中，物理層和媒體訪問(wèn)控制層專利申請(qǐng)量均處于穩(wěn)定、持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)中，是相關(guān)的專利技術(shù)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的主要方面。

2.技術(shù)分布

圖6為WiGig技術(shù)的技術(shù)分布，圖中的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)技術(shù)分支的專利申請(qǐng)量。由該圖可以分析得出，在一級(jí)技術(shù)分支中，物理層（PHY）和媒體訪問(wèn)控制層（MAC）層專利申請(qǐng)量較多，分別為90件和77件，是專利技術(shù)密集的部分。在二級(jí)技術(shù)分支中，自適應(yīng)波束賦形方面專利申請(qǐng)量較多，是WiGig技術(shù)的關(guān)鍵區(qū)域。其中波束優(yōu)化（BRP）和扇區(qū)級(jí)掃描（SLS）是三級(jí)技術(shù)分支中專利申請(qǐng)量較多的類別，是WiGig技術(shù)的研發(fā)熱點(diǎn)區(qū)域。較WiFi而言，WiGig技術(shù)的亮點(diǎn)是高傳輸速率，主要的技術(shù)改進(jìn)在于與電磁輻射有關(guān)的物理層上，自適應(yīng)波束賦形中的波束優(yōu)化（BRP）和扇區(qū)級(jí)掃描（SLS）技術(shù)專利申請(qǐng)量較多與WiGig技術(shù)以物理層為核心相一致。革命性的傳輸速率提升往往會(huì)伴隨著媒體訪問(wèn)控制層的革新，WiGig技術(shù)在電源管理、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無(wú)縫的多頻段工作等媒體訪問(wèn)控制層產(chǎn)出了較多專利，與物理層相匹配發(fā)展。

2009年以前，協(xié)議適配層在2007年申請(qǐng)量較大；而在2009年后，物理層和媒體訪問(wèn)控制層、使用模式方面的專利申請(qǐng)量快速增大并持續(xù)到2014年。

圖7 WiGig技術(shù)的技術(shù)分支發(fā)展趨勢(shì)

4.申請(qǐng)國(guó)發(fā)展趨勢(shì)

圖8為WiGig技術(shù)的申請(qǐng)國(guó)發(fā)展趨勢(shì)，由該圖可以分析得出，美國(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)是WiGig技術(shù)專利申請(qǐng)量最多的4個(gè)國(guó)家，其中韓國(guó)的申請(qǐng)量較持續(xù)穩(wěn)定，美國(guó)的申請(qǐng)量占數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，其申請(qǐng)量持續(xù)增加，并在2010～2015年爆發(fā)式增長(zhǎng)，中國(guó)和日本的申請(qǐng)量也在2010～2015年有較大增長(zhǎng)。

圖8 WiGig技術(shù)的申請(qǐng)國(guó)發(fā)展趨勢(shì)

5.申請(qǐng)人的實(shí)力

圖9 為WiGig技術(shù)的申請(qǐng)人實(shí)力對(duì)比，由該圖可以分析得出，WiGig技術(shù)的專利申請(qǐng)大戶是英特爾、博通、高通、三星、交互數(shù)字公司，其專利申請(qǐng)之和達(dá)145件，占總量的一半以上。我國(guó)的華為、東南大學(xué)、中興、北京郵電大學(xué)、宇龍有若干專利申請(qǐng)，緊跟著技術(shù)的發(fā)展而有所作為，是不可忽視的力量。英特爾是芯片制造商，擁有59項(xiàng)專利申請(qǐng)，數(shù)量最多，可以推測(cè)其將重點(diǎn)發(fā)展WiGig技術(shù)，未來(lái)將會(huì)在處理器芯片中集成WiGig電路，用以替換之前的WiFi電路，這將會(huì)給無(wú)線通信帶來(lái)革命性影響。

圖9 WiGig技術(shù)的申請(qǐng)人實(shí)力對(duì)比

在WiGig技術(shù)發(fā)展歷程中，博通和三星起步較早，并保持較強(qiáng)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。英特爾起步略晚，但后來(lái)居上，目前專利申請(qǐng)量占比最多，是WiGig技術(shù)中的專利強(qiáng)者。高通和交互數(shù)字公司專利占比略少，但它們都是移動(dòng)通信技術(shù)的專利佼佼者，具有較強(qiáng)的專利產(chǎn)出能力，在2010～2015年，逐漸擴(kuò)大其專利占比量，是值得關(guān)注的兩支力量。

五、WiGig技術(shù)的專利布局

隨著專利作為一種商業(yè)戰(zhàn)略工具被越來(lái)越多的企業(yè)所熟知和嫻熟運(yùn)用，分析他人的專利布局和做好自身的專利布局，已經(jīng)成為企業(yè)專利工作的重要組成內(nèi)容。②馬天旗.專利分析方法［M］.北京：知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2015：265.以下將對(duì)WiGig技術(shù)的時(shí)間、空間以及競(jìng)爭(zhēng)主體的布局進(jìn)行研究分析。

1.專利時(shí)間布局

圖10 為WiGig技術(shù)的專利時(shí)間布局，通過(guò)數(shù)據(jù)定量分析可以看出，WiGig技術(shù)的專利時(shí)間布局具有以下特點(diǎn)：

圖10 WiGig技術(shù)的專利時(shí)間布局

（1）在2001～2005年，WiGig技術(shù)的專利申請(qǐng)量不足10件，處于起步階段，每年的專利申請(qǐng)量均在2件以下。此階段的專利申請(qǐng)主要涉及WiGig技術(shù)的802.11a/b/g方面。并且，大部分專利申請(qǐng)主要來(lái)自三星，并且在起步階段，三星公司的專利申請(qǐng)主要是對(duì)其核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)的研究方向進(jìn)行跟進(jìn)。此階段，說(shuō)明WiGig作為新興的傳輸技術(shù)還沒(méi)有成型，不為人所知。

（2）在2006～2008年，處于技術(shù)積累階段，專利申請(qǐng)量出現(xiàn)了一個(gè)小的跳躍式增長(zhǎng)，由每年不足2件快速增長(zhǎng)到年近40件，而其中與物理層、媒體訪問(wèn)控制層、使用模式相關(guān)的專利申請(qǐng)量大大增加?？傮w來(lái)看，此階段的專利申請(qǐng)主要是跟隨產(chǎn)品上市和推廣。

（3）在2009～2013年，處于快速發(fā)展階段，WiGig技術(shù)的專利申請(qǐng)量出現(xiàn)了一個(gè)大的飛躍，申請(qǐng)量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，年申請(qǐng)量快速增長(zhǎng)到近70件，說(shuō)明相關(guān)公司逐漸認(rèn)識(shí)到WiGig技術(shù)的商業(yè)潛力，并投入到相應(yīng)的研發(fā)之中，同時(shí)申請(qǐng)大量的專利。

（4）2013年之后，專利申請(qǐng)量呈下降趨勢(shì)，表明WiGig技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入到穩(wěn)定階段，基本完成了專利布局。同時(shí)也表明WiGig技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，離商業(yè)應(yīng)用和普及已經(jīng)不遠(yuǎn)。

2.主要技術(shù)團(tuán)隊(duì)空間布局

選取具有代表的公司英特爾和三星，分別繪制其在美國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)、日本、歐洲的區(qū)域分布。圖11為WiGig主要技術(shù)團(tuán)隊(duì)空間布局，展示了英特爾和三星的專利申請(qǐng)進(jìn)入各個(gè)主要國(guó)家/地區(qū)占全部申請(qǐng)的比重。

英特爾除了在本國(guó)（美國(guó)）進(jìn)行專利申請(qǐng)之外，其最重視的布局空間是中國(guó)，其全部申請(qǐng)的50%以上都進(jìn)入了美國(guó)，其次是中國(guó)、歐洲和日本，但在韓國(guó)的比例很低，不足10%。三星除了在本國(guó)（韓國(guó)）之外，最重視的地區(qū)是日本，其次是歐洲和中國(guó)，但在美國(guó)的申請(qǐng)只占6%。

眾所周知，美國(guó)、中國(guó)、韓國(guó)、日本、歐洲是WiGig技術(shù)發(fā)展最快的國(guó)家和地區(qū)，英特爾自持在美國(guó)本土的專利布局優(yōu)勢(shì)，更多地將專利布局在美國(guó)和中國(guó)，在韓國(guó)布局最少。而三星選擇避開(kāi)英特爾優(yōu)勢(shì)地區(qū)的策略，并沒(méi)有在美國(guó)與其正面交鋒，而是將技術(shù)空間布局的重心放在其本土（韓國(guó)）和日本。

圖11 WiGig主要技術(shù)團(tuán)隊(duì)空間布局

3.競(jìng)爭(zhēng)主體專利布局

圖12為WiGig技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)主體專利布局，由該圖可以分析出來(lái)，由于技術(shù)陣營(yíng)的不同和技術(shù)儲(chǔ)備的差異，WiGig技術(shù)的各主要倡導(dǎo)者在專利申請(qǐng)方面所表現(xiàn)出來(lái)的偏好和特長(zhǎng)也是各不相同的。英特爾作為WiGig技術(shù)的引領(lǐng)者，其在專利申請(qǐng)方面全面布局，包括媒體訪問(wèn)控制層、使用模式、物理層、協(xié)議適配層均有涉及，而且數(shù)量可觀。博通、高通、三星緊隨其后，分別在媒體訪問(wèn)控制層、使用模式、協(xié)議適配層分支獨(dú)占鰲頭。

圖12 WiGig技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)主體專利布局

中國(guó)的華為和中興的申請(qǐng)量與老牌巨頭還有很大差距，華為在物理層技術(shù)分支專利布局較多，中興則在媒體訪問(wèn)控制層分支布局了較多的專利。由此可見(jiàn)，各競(jìng)爭(zhēng)主體的專利布局基本上呈現(xiàn)互補(bǔ)趨勢(shì)。

六、結(jié) 語(yǔ)

WiGig技術(shù)即將以其卓越的高傳輸速率走向應(yīng)用，替代WiFi開(kāi)創(chuàng)更大程度的無(wú)線傳輸時(shí)代。隨著WiGig技術(shù)快速發(fā)展，還會(huì)有更多的專利產(chǎn)出，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。國(guó)內(nèi)WiGig技術(shù)起步較晚，技術(shù)相對(duì)落后，華為、中興以及高校申請(qǐng)占據(jù)了很大的比重，如何將這些申請(qǐng)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力是亟待解決的問(wèn)題。我國(guó)研究WiGig技術(shù)的企業(yè)、研發(fā)機(jī)構(gòu)以及高校必須著眼于學(xué)習(xí)和合作，加強(qiáng)對(duì)核心關(guān)鍵技術(shù)的研究。對(duì)于國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人來(lái)說(shuō)，需要充分借鑒國(guó)外優(yōu)秀企業(yè)的發(fā)展過(guò)程，注重專利的布局，繞過(guò)國(guó)外專利壁壘，增強(qiáng)自身的專利保護(hù)意識(shí)。

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心。