解決天線/熱能難題 Wi-Fi 7路由器/AP蓄勢待發

2022-09-02
Wi-Fi聯盟第一版正式規範的Wi-Fi 7預計2024年發布,延續Wi-Fi 6特色之外,Wi-Fi 7在6GHz頻段上支援最大320MHz的通道頻寬,同時也新增4096QAM、多資源單元(MRU)和多重連接模式技術(MLO)等功能,持續優化高速、低延遲效能表現。

為滿足消費者與垂直產業不同應用需求,Wi-Fi 7技術部署的步伐已不斷加快,在整體網通生態鏈中,無線技術發展由閘道器(Gateway)奠定連線基礎,進而擴展至無線端的用戶裝置如手機、筆電。預計2023年1月的美國消費電子展(CES)將是Wi-Fi 7終端產品大舉出籠的最佳時機之一,特別是設備端的無線基地台(Access Point)、路由器(Router)將成為領先部署的品項,打響Wi-Fi 7改朝換代的前哨戰。

排解熱能/簡化天線結構為首要挑戰

Wi-Fi 7採用2.4GHz/5GHz/6GHz頻譜,除了美國已開放6GHz頻譜,許多國家也正在擬議當中。該頻段為Wi-Fi應用新增許多頻寬與通道,讓Wi-Fi 7可以同時連接更多裝置。Wi-Fi 6採用8×8 MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output),而Wi-Fi 7將提升至16×16 MU-MIMO,支援高達16個設備同時傳輸,傳輸通道是前一代Wi-Fi 6/6E的兩倍。

明泰科技無線寬頻網路事業體產品規劃與管理處資深經理邱冠瑋表示,當路由器在高密集的網路中,MU-MIMO透過天線發出波形疊加並自動分配天線為多個設備同時傳輸,可以提高吞吐量並減少網路壅塞及延遲,為每台設備提供優先級。且Wi-Fi 7頻段向下相容於Wi-Fi 6/6E,即使在連接低速較舊的設備時,整體網路也能保持快速、穩定效能,還可提升網域覆蓋範圍。

但現今在網通廠設計也面臨挑戰,伴隨著通訊傳輸高路徑損耗與高傳輸損耗的問題。邱冠瑋指出,當效能提升卻也面臨天線越多,Wi-Fi 7的正交頻分多重接取技術(OFDMA)搭配高階調變技術4096QAM,易造成嚴重的熱能問題。

設計上的挑戰是如何將整個系統的複雜度、干擾度降低,進而使每一支天線都能發揮效能。邱冠瑋表示,對於網通廠來說,在技術與價值中達到平衡點是首要考量,傳輸量提升同時,物理特性導致耗電量也大幅提升,所以也愈講求電源效率。此外在設計上,射頻零組件抗熱能力和天線輕量化、小型化是重要考量。

但是每個天線單元必須整合,包括功率放大器、低雜訊放大器、相移器(Phase Shifter)、衰減器(Attenuator)與切換器(Switch)等元件所組合而成之波束成形器。如何整合許多不同功能的元件,並組合成波束成形器,使符合天線單元間距半波長之要求,同時簡化天線結構、降低設備發熱率是網通廠面臨最大挑戰。

家用聯網裝置普及化 Wi-Fi 6加速轉換Wi-Fi 7

受疫情(Covid-19)催化、物聯網裝置數量暴增,消費者近年對家用網路的效能需求顯著提升。面對技術革新,現今消費端已習慣大寬頻所提供的高速使用者體驗,過往網速規格已經一去不復返。邱冠瑋表示,制定規格機構IEEE、Wi-Fi聯盟與晶片商、系統開發商為達到普及化與商用化,合作促成6GHz頻段開放,並且技術早已準備就緒之時,更促使IEEE、Wi-Fi聯盟將Wi-Fi 7法規推展加速。

目前Wi-Fi 6的市場部署,從區域別來看,美國電信商開始銷售Wi-Fi 6/6E路由器已大量滲透至消費端;而歐洲2022年頻段通過後,許多廠商也陸續部署。針對市場布局,家用裝置有越來越多聯網需求,物聯網(IoT)正需要頻寬穩定、長距離特性,從Wi-Fi 6到Wi-Fi 7有三組頻段可提供多樣化應用,Wi-Fi 6成為最佳部署產品。

明泰科技無線寬頻網路事業體產品規劃與管理處資深經理邱冠瑋表示Wi-Fi 7會促成Wi-Fi 6/6E價格降到甜蜜點,但針對Wi-Fi 7未來市場占有率,會與Wi-Fi 6共存一段時間,企業商用基於需要無干擾的大頻寬、多人連線等因素考量,將會選擇Wi-Fi 7提升網路場域環境。

邱冠瑋舉例,2.4GHz以現有智慧家電為主,無需較大資料傳輸量,智慧門鈴從感測器到聯網升級,可在短時間內掌握距離家門100公尺之外的訪客到來。另外,居家辦公與虛擬實境熱度增溫,5GHz/6GHz將助力家用電腦與筆電傳輸量與速度,以及全沉浸式擴增實境(AR)/虛擬實境(VR)無縫地串流遊戲。

邱冠瑋表示,Wi-Fi 7會促成Wi-Fi 6/6E價格降到甜蜜點,但針對Wi-Fi 7未來市場占有率,會與Wi-Fi 6共存一段時間,企業商用基於需要無干擾的大頻寬、多人連線等因素考量,將會選擇Wi-Fi 7提升網路場域環境;而一般家用消費者將考量路由器的性價比。未來當Wi-Fi 7產品發布時,雖會降低Wi-Fi 6價格,但其市場占有率並不會下降,反而加速Wi-Fi 5產品被汰換。

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