Wi-Fi加速改朝換代 測試挑戰(zhàn)逐步浮現(xiàn)

Wi-Fi 6，也稱為802.11ax。802.11ax是無線局域網(wǎng)絡(luò)的下一代標(biāo)準(zhǔn)，是專為現(xiàn)在人人上網(wǎng)、萬物連網(wǎng)世界設(shè)計(jì)的新標(biāo)準(zhǔn)。前幾代的Wi-Fi著眼于速度，在邁入802.11ax之后，則是效率與速度并重，同時(shí)要讓眾多使用者同時(shí)享有更好的連網(wǎng)速度。由于Wi-Fi頻譜相當(dāng)擁擠，而舊有標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)之初，未并將機(jī)場、體育場、公寓大樓等用戶密度較高的情境納入考慮。802.11ax結(jié)合Wi-Fi與LTE兩者之特色，可提供2倍以上的流量，數(shù)據(jù)容量也可達(dá)到10倍以上。

更好的網(wǎng)絡(luò)效率

Wi-Fi 6可提供更好的網(wǎng)絡(luò)效率，特別是在壅塞區(qū)域，可提供更低的延遲，以及比上一代Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)更大的傳輸范圍。目前包括藍(lán)牙、Wi-Fi和蜂巢式物聯(lián)網(wǎng)是全球最流行的三大無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。W-Fi已被納入蘋果計(jì)算機(jī)、亞馬遜、Google、三星和其他數(shù)百家消費(fèi)性物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)所倡導(dǎo)的智慧家居Matter協(xié)議。而Wi-Fi 6規(guī)格為物聯(lián)網(wǎng)帶來了全新的機(jī)會(huì)，其規(guī)格也是近年來物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最重要的里程碑。
邊緣AI設(shè)備需要可靠且實(shí)時(shí)的Wi-Fi云端連接來實(shí)現(xiàn)生命周期管理功能，例如透過無線更新（OTA）部署AI模型。許多AI應(yīng)用需要實(shí)時(shí)混合效果，從真人動(dòng)作到計(jì)算機(jī)生成的圖像或影片，例如電競和AR與VR的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。設(shè)備必須處理數(shù)據(jù)并同時(shí)將數(shù)據(jù)串流。在這些應(yīng)用中，高吞吐量和低延遲的無線傳輸至關(guān)重要。
目前的物聯(lián)網(wǎng)無線設(shè)備使用未經(jīng)許可的頻譜進(jìn)行連接。無論在哪里制造，它們都需要認(rèn)證與授權(quán)，但全球法規(guī)環(huán)境很復(fù)雜。而新一代的Wi-Fi 6E讓設(shè)備能夠在未經(jīng)許可的6GHz頻段運(yùn)行，同時(shí)也帶來了新的限制。隨著元宇宙、AR及VR應(yīng)用、4k與8k電視、遠(yuǎn)程教學(xué)與工作應(yīng)用，無線網(wǎng)絡(luò)的速度與實(shí)時(shí)性的要求，在Wi-Fi技術(shù)的演進(jìn)下，得到了更好的解決方法。最佳的頻譜利用與更大的帶寬，更復(fù)雜的調(diào)變與天線設(shè)計(jì)等，當(dāng)然這些也帶來設(shè)計(jì)、量產(chǎn)與測試的復(fù)雜度。

Wi-Fi 6為WLAN主要成長動(dòng)能
根據(jù)IDC研究發(fā)現(xiàn)，全球企業(yè)WLAN市場在2022年第一季強(qiáng)勁成長，營收年成長17.1％，達(dá)到19.5億美元。企業(yè)WLAN市場的成長繼續(xù)由最新的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)，即Wi-Fi 6或802.11ax。家用WLAN市場也持續(xù)采用Wi-Fi 6。在2022年第1季，Wi-Fi 6占市場營收的31.4％。IDC網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)研究經(jīng)理Brandon Butler表示，全球的企業(yè)繼續(xù)投資在WLAN技術(shù)上，來作為其網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵組成部分。同時(shí)，隨著企業(yè)在最新Wi-Fi技術(shù)中的部署，Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)也繼續(xù)成為企業(yè)WLAN市場成長的重要?jiǎng)恿ΑＴ谶^去兩年因疫情導(dǎo)致動(dòng)蕩的總體經(jīng)濟(jì)環(huán)境之后，隨著企業(yè)對(duì)無線連網(wǎng)的投資，企業(yè)WLAN市場繼續(xù)具有韌性。
IDC臺(tái)灣資深市場分析師葉振男則認(rèn)為，臺(tái)灣企業(yè)WLAN市場呈現(xiàn)強(qiáng)勁的成長態(tài)勢，營收年成長58.9%，達(dá)到1700萬美元水平。企業(yè)市場的營收成長動(dòng)能同樣建立在過去幾年的年成長率基礎(chǔ)上，企業(yè)客戶持續(xù)升級(jí)無線基地臺(tái)至Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)是市場成長的主因之一，另一原因是過去兩年臺(tái)灣制造業(yè)返鄉(xiāng)加大投資規(guī)模，帶動(dòng)周邊相關(guān)產(chǎn)業(yè)在基礎(chǔ)設(shè)施上的加速轉(zhuǎn)型，特別是半導(dǎo)體上下游供應(yīng)鏈。

Wi-Fi 7帶動(dòng)市場加速改朝換代
聯(lián)發(fā)科技智慧聯(lián)通事業(yè)部協(xié)理葉信忠指出，Wi-Fi是連接網(wǎng)絡(luò)的最后一哩路，從因特網(wǎng)閘口、網(wǎng)絡(luò)中繼器到電子終端，Wi-Fi的應(yīng)用需求可以說是無所不在。在2019年剛推出Wi-Fi 6之后，僅三年的時(shí)間便達(dá)到50％市占率。根據(jù)Wi-Fi Alliance 2021的數(shù)據(jù)顯示，平均每個(gè)人一生會(huì)擁有超過6臺(tái)Wi-Fi裝置，仍在使用中的有2.3臺(tái)，且每年每人會(huì)再增加0.6個(gè)，是手機(jī)數(shù)量的三倍。統(tǒng)計(jì)上有63％的手機(jī)流量是由Wi-Fi來分擔(dān)，且持續(xù)增加。
在未來五年，最新的Wi-Fi 7市場將更蓬勃發(fā)展，包含半導(dǎo)體、相關(guān)零組件與終端產(chǎn)值預(yù)計(jì)達(dá)到約7,700億臺(tái)幣，而次世代的無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi 7也將能帶給用戶更快的速度、更低延遲的體驗(yàn)。
Wi-Fi 7的重要規(guī)格創(chuàng)新，包括了單芯片多重鏈接模式（Multi-Link Operation；MLO）。相較于Wi-Fi 6一次只能使用一個(gè)頻段，MLO可同時(shí)聚合頻段上的多個(gè)信道，在有些信道出現(xiàn)壅塞受到干擾情況下，數(shù)據(jù)仍可無縫傳輸，讓連網(wǎng)更快、更可靠。除了在網(wǎng)速上可以產(chǎn)生最高3倍于以往的加成效果，該技術(shù)也可在不同通道之間快速流暢地切換，可用于負(fù)載平衡，將重試次數(shù)的情況降至最低，有助于減少延遲。
Wi-Fi 7另一項(xiàng)市場競爭利器是天線的設(shè)計(jì)。無線傳輸最在乎的就是有效距離，透過多天線技術(shù)，可以增加傳輸天線，進(jìn)而提供更廣的覆蓋范圍與傳輸效能，無論對(duì)講求訊號(hào)無死角的路由器，還是對(duì)于講究低功耗的行動(dòng)裝置如手機(jī)等，都特別有幫助。

Wi-Fi 6的測試挑戰(zhàn)

 
圖二 : Wi-Fi 6提供了更好的傳輸效能，但也帶來新的測試挑戰(zhàn)。

安立知指出，Wi-Fi 6增加了6GHz頻段后，使現(xiàn)有頻譜資源較過去大幅增加3倍。隨著FCC開放了6GHz頻段作為未授權(quán)頻段，解決了過去2.4與5GHz頻段的許多問題。包括：
●支持達(dá)1.2GHz的較寬帶段，解決了擁塞問題；
●最終落實(shí)以160MHz通道進(jìn)行操作；
●支持僅由IEEE 802.11ax裝置配置的高速、高效率網(wǎng)絡(luò)；
●支持以最新WPA3技術(shù)保護(hù)的安全網(wǎng)絡(luò)。

安立知認(rèn)為，6GHz頻段具有許多明顯的優(yōu)勢，然而直到現(xiàn)在，這一頻段還無法自由地用作WLAN資源，因?yàn)橄惹耙褜?yōu)先權(quán)分配給獲授權(quán)的系統(tǒng)了。為了確保高可靠性的通訊而不至于對(duì)其他服務(wù)造成干擾等問題，支持6GHz頻段的裝置必須內(nèi)建自動(dòng)頻率協(xié)調(diào)（Automated Frequency Coordination；AFC）功能，以便限制發(fā)射（Tx）功率和抑制干擾。
6GHz其他的問題還包括，該頻段先前一直用于無線通信，但只有特定的通訊用途能獲得授權(quán)，而且無線產(chǎn)品的數(shù)量受到限制，大多數(shù)裝置在移動(dòng)中也無法進(jìn)行通訊。由于智能型手機(jī)在尺寸大小、質(zhì)量、電源及其他特性等方面存在很大差異，因此在受限制的6GHz區(qū)域所使用的零組件無法轉(zhuǎn)移。解決6GHz頻段設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的過程才剛剛開始，許多其他未知的挑戰(zhàn)未來可能還會(huì)一一浮現(xiàn)。開發(fā)6GHz頻段的WLAN產(chǎn)品仍將需要考慮以下因素：
●結(jié)合能與授權(quán)系統(tǒng)共存的新功能;
●支持6GHz消費(fèi)產(chǎn)品的大規(guī)模量產(chǎn);
●在1200MHz帶寬上實(shí)現(xiàn)同質(zhì)的高RF性能;
●支持160MHz通道帶寬。

結(jié)語
Wi-Fi 6與6E剛進(jìn)入市場，以額外的1.2GHz頻譜并確保更高效率的運(yùn)行，然而，市場上對(duì)更高傳輸速度和更低延遲的需求有增無減。業(yè)界已著手推出下一代Wi-Fi產(chǎn)品，也就是IEEE 802.11be（亦即Wi-Fi 7）。Wi-Fi 7可提供高達(dá)40Gbps的傳輸速率，透過使用更寬的通道、更高的調(diào)變方式和多鏈路操作，來實(shí)現(xiàn)更快的傳輸速度與更低的延遲性。