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Wi-Fi加速改朝换代 测试挑战逐步浮现
Wi-Fi 6的优势与挑战

【作者: 王岫晨】2023年01月11日 星期三

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Wi-Fi 6,也称为802.11ax。802.11ax是无线区域网路的下一代标准,是专为现在人人上网、万物连网世界设计的新标准。前几代的Wi-Fi着眼於速度,在迈入802.11ax之後,则是效率与速度并重,同时要让众多使用者同时享有更好的连网速度。由於Wi-Fi频谱相当拥挤,而旧有标准在设计之初,未并将机场、体育场、公寓大楼等使用者密度较高的情境纳入考量。802.11ax结合Wi-Fi与LTE两者之特色,可提供2倍以上的流量,资料容量也可达到10倍以上。


更好的网路效率


图一 : Wi-Fi 6可提供更好的网路效率,特别是在壅塞区域,可提供更低延迟,以及比上一代Wi-Fi更大的传输范围。
图一 : Wi-Fi 6可提供更好的网路效率,特别是在壅塞区域,可提供更低延迟,以及比上一代Wi-Fi更大的传输范围。

Wi-Fi 6可提供更好的网路效率,特别是在壅塞区域,可提供更低的延迟,以及比上一代Wi-Fi标准更大的传输范围。目前包括蓝牙、Wi-Fi和蜂巢式物联网是全球最流行的三大无线物联网技术。W-Fi已被纳入苹果电脑、亚马逊、Google、三星和其他数百家消费性物联网企业所宣导的智慧家居Matter协定。而Wi-Fi 6规格为物联网带来了全新的机会,其规格也是近年来物联网领域最重要的里程碑。


边缘AI设备需要可靠且即时的Wi-Fi云端连接来实现生命周期管理功能,例如透过无线更新(OTA)部署AI模型。许多AI应用需要实时混合效果,从真人动作到电脑生成的图像或影片,例如电竞和AR与VR的产业应用。设备必须处理数据并同时将数据串流。在这些应用中,高吞吐量和低延迟的无线传输至关重要。


目前的物联网无线设备使用未经许可的频谱进行连接。无论在哪里制造,它们都需要认证与授权,但全球法规环境很复杂。而新一代的Wi-Fi 6E让设备能够在未经许可的6GHz频段运行,同时也带来了新的限制。随着元宇宙、AR及VR应用、4k与8k电视、远端教学与工作应用,无线网路的速度与即时性的要求,在Wi-Fi技术的演进下,得到了更好的解决方法。最隹的频谱利用与更大的频宽,更复杂的调变与天线设计等,当然这些也带来设计、量产与测试的复杂度。


Wi-Fi 6为WLAN主要成长动能

根据IDC研究发现,全球企业WLAN市场在2022年第一季强劲成长,营收年成长17.1%,达到19.5亿美元。企业WLAN市场的成长继续由最新的Wi-Fi标准推动,即Wi-Fi 6或802.11ax。家用WLAN市场也持续采用Wi-Fi 6。在2022年第1季,Wi-Fi 6占市场营收的31.4%。IDC网路基础架构研究经理Brandon Butler表示,全球的企业继续投资在WLAN技术上,来作为其网路和数位转型的关键组成部分。同时,随着企业在最新Wi-Fi技术中的部署,Wi-Fi 6标准也继续成为企业WLAN市场成长的重要动力。在过去两年因疫情导致动荡的总体经济环境之後,随着企业对无线连网的投资,企业WLAN市场继续具有韧性。


IDC台湾资深市场分析师叶振男则认为,台湾企业WLAN市场呈现强劲的成长态势,营收年成长58.9%,达到1700万美元水准。企业市场的营收成长动能同样建立在过去几年的年成长率基础上,企业客户持续升级无线基地台至Wi-Fi 6标准是市场成长的主因之一,另一原因是过去两年台湾制造业返乡加大投资规模,带动周边相关产业在基础设施上的加速转型,特别是半导体上下游供应链。


Wi-Fi 7带动市场加速改朝换代

联发科技智慧联通事业部协理叶信忠指出,Wi-Fi是连接网路的最後一哩路,从网际网路闸囗、网路中继器到电子终端,Wi-Fi的应用需求可以说是无所不在。在2019年刚推出Wi-Fi 6之後,仅三年的时间便达到50%市占率。根据Wi-Fi Alliance 2021的资料显示,平均每个人一生会拥有超过6台Wi-Fi装置,仍在使用中的有2.3台,且每年每人会再增加0.6个,是手机数量的三倍。统计上有63%的手机流量是由Wi-Fi来分担,且持续增加。


在未来五年,最新的Wi-Fi 7市场将更蓬勃发展,包含半导体、相关零组件与终端产值预计达到约7,700亿台币,而次世代的无线网路Wi-Fi 7也将能带给使用者更快的速度、更低延迟的体验。


Wi-Fi 7的重要规格创新,包括了单晶片多重连结模式(Multi-Link Operation;MLO)。相较於Wi-Fi 6一次只能使用一个频段,MLO可同时聚合频段上的多个通道,在有些通道出现壅塞受到干扰情况下,资料仍可无缝传输,让连网更快、更可靠。除了在网速上可以产生最高3倍於以往的加成效果,该技术也可在不同通道之间快速流畅地切换,可用於负载平衡,将重试次数的情况降至最低,有助於减少延迟。


Wi-Fi 7另一项市场竞争利器是天线的设计。无线传输最在??的就是有效距离,透过多天线技术,可以增加传输天线,进而提供更广的覆盖范围与传输效能,无论对讲求讯号无死角的路由器,还是对於讲究低功耗的行动装置如手机等,都特别有帮助。


Wi-Fi 6的测试挑战


图二 : Wi-Fi 6提供了更好的传输效能,但也带来新的测试挑战。
图二 : Wi-Fi 6提供了更好的传输效能,但也带来新的测试挑战。

安立知指出,Wi-Fi 6增加了6GHz频段後,使现有频谱资源较过去大幅增加3倍。随着FCC开放了6GHz频段作为未授权频段,解决了过去2.4与5GHz频段的许多问题。包括:


●支援达1.2GHz的较宽频段,解决了拥塞问题


●最终落实以160MHz通道进行操作


●支援仅由IEEE 802.11ax装置配置的高速、高效率网路


●支援以最新WPA3技术保护的安全网路


安立知认为,6GHz频段具有许多明显的优势,然而直到现在,这一频段还无法自由地用作WLAN资源,因为先前已将优先权分配给获授权的系统了。为了确保高可靠性的通讯而不至於对其他服务造成干扰等问题,支援6GHz频段的装置必须内建自动频率协调(Automated Frequency Coordination;AFC)功能,以便限制发射(Tx)功率和抑制干扰。


6GHz其他的问题还包括,该频段先前一直用於无线通讯,但只有特定的通讯用途能获得授权,而且无线产品的数量受到限制,大多数装置在移动中也无法进行通讯。由於智慧型手机在尺寸大小、品质、电源及其他特性等方面存在很大差异,因此在受限制的6GHz区域所使用的零组件无法转移。解决6GHz频段设计挑战的过程才刚刚开始,许多其他未知的挑战未来可能还会一一浮现。开发6GHz频段的WLAN产品仍将需要考虑以下因素:


●结合能与授权系统共存的新功能


●支援6GHz消费产品的大规模量产


●在1200MHz频宽上实现同质的高RF性能


●支援160MHz通道频宽


结语

Wi-Fi 6与6E刚进入市场,以额外的1.2GHz频谱并确保更高效率的运行,然而,市场上对更高传输速度和更低延迟的需求有增无减。业界已着手推出下一代Wi-Fi产品,也就是IEEE 802.11be(亦即Wi-Fi 7)。Wi-Fi 7可提供高达40Gbps的传输速率,透过使用更宽的通道、更高的调变方式和多链路操作,来实现更快的传输速度与更低的延迟性。


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