Wi-Fi 6 802.11ax 1024QAM OFDMA MUMIMO Wi-Fi 6E 物聯網 AFC Mesh Network

應用分流/測試驗證襄贊 Wi-Fi 6E成就物聯網最後一哩

2021-09-03
為解決無線頻段壅塞問題,Wi-Fi 6E將使用頻段延伸到6GHz,同時協助不同需求的應用分流。另外,測試驗證是產品成功的關鍵助力之一,互聯互通重要性提升,Wi-Fi聯盟QuickTrack認證加速產品上市。

 

Wi-Fi 6(802.11ax)大幅提升傳輸速率,並導入許多新技術達成此一目標,包括使用1024正交振幅調變(QAM)、正交分頻多重存取(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)技術、多使用者多重輸入與多重輸出(Multi-User MIMO, MUMIMO)等,另外2.4GHz與5GHz頻段應用越來越多,於是Wi-Fi首度將使用頻段延伸到6GHz,Wi-Fi 6E大幅擴充可用頻段,同時協助不同需求的應用分流。

另外,Wi-Fi 6新技術導入的幅度超越前幾代技術,晶片與終端產品在設計階段難度自然隨之提升,如何達成效能指標,測試驗證的協助是產品成功的關鍵助力之一。2021年下半年到2022年,智慧型手機與NB導入Wi-Fi 6的滲透率持續提升,將帶動周邊與更多類型的聯網終端支援Wi-Fi 6,互聯互通性更是下一個階段的重點。

Wi-Fi 6E拓寬無線應用車道

物聯網概念發酵,聯網裝置海量成長,根據Wi-Fi聯盟的報告指出,到2025年,至少需要500MHz至1GHz的額外頻譜才能滿足峰值Wi-Fi使用需求,估計上限值介於1.3~1.8GHz之間。恩智浦半導體無線網路產品部資深市場行銷經理陳世和表示,由於新冠疫情,各國都普遍實施了封鎖措施,導致Wi-Fi網路的壅塞情況更為嚴重。在2.4GHz頻段內,壅塞率高達10%,而在5GHz頻段中則高達30%。在全球抗擊新冠疫情形勢下,許多新應用應運而生,要求高速率、低延遲、穩健、可靠和高效網路的5G級服務也持續興起,Wi-Fi迫切需要解決這些挑戰。

因此,Wi-Fi 6E將Wi-Fi訊號延伸到6GHz,E正是Extended之意,範圍是5.925~7.125GHz的新頻段,頻寬達1,200MHz。在Wi-Fi 6E之前,6GHz頻段並未開放商用,以美國為例,該頻段原本被應用在支援公用事業、公共安全與無線回程上,讓Wi-Fi使用新的頻段除了能夠減緩現有頻段的擁擠之外,也能減少來自舊有Wi-Fi設備的干擾。Wi-Fi因為效能提升需求,需要更多頻段承載資料,從Wi-Fi 5開始提出將傳輸通道擴大到160MHz,但2.4GHz與5GHz支援越來越多應用,只能劃出兩個160MHz的頻道。 

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 6E提供更大、連續且乾淨的頻段,並附帶七個160MHz頻道,使頻寬和流量增加一倍,以更快的速度同時進行更多的傳輸,消費者可以享受8K電影、AR/VR遊戲及大量文件下載的樂趣,且無需緩衝,大幅增加網路容量,同時降低傳輸中所發生的資料塞車問題。

導入6GHz頻段也可以協助Wi-Fi應用分流,以智慧家庭為例,目前家中的聯網裝置很容易就超過10個,未來預計將持續增加,但並不是所有的聯網裝置都需要高頻寬,所以6GHz的頻道,會以高畫質影音、遊戲為主要應用;5GHz頻段則負責NB、智慧型手機的連接為主;2.4GHz以智慧家電或IoT終端等流量較低的應用為主。

6GHz商用化逐漸加速

不過6GHz頻段過去並未開放商用,Wi-Fi 6E的應用由美國領頭,也最早開放頻譜,此外,南韓、沙烏地阿拉伯、巴西、智利和瓜地馬拉已開放。2020年11月歐洲郵電管理委員會(European Conference of Postal and Telecommunications Administrations, CEPT)決議開放初始480MHz頻譜,供能夠在室內和室外運作的室內低功率型(LPI)裝置和超低功率型(VLP)裝置使用。6GHz頻段開放商用,已經逐漸形成共識,未來各國政府開放的步調也是進展關鍵。

而為了降低電磁波對人體健康的疑慮,過去各國政府通常都有訂定無線裝置於室內使用的安全發射功率上限,測試認證實驗室百佳泰網通事業發展中心協理張文誠(圖1)提到,室內低功率型LPI AP,這類室內AP使用低功率,且不需要自動頻率協調服務(AFC)。超低功率型VLP AP,為行動用戶端提供室內或室外行動網路,例如小區域行動網路涵蓋範圍、熱點等。

圖1  百佳泰網通事業發展中心協理張文誠認為百佳泰已獲寬頻論壇授權,成為BBF.398認證測試實驗室。

其次,標準電源型(Standard Power, SP)AP支援室外和室內操作,透過AFC減輕 6GHz Wi-Fi對現有服務,如公共安全和行動網路回傳、微波連結、衛星服務和電視廣播服務的干擾。而為了強化Wi-Fi 6E的推動,Wi-Fi Alliance於2021年6月底宣布,對AFC系統的實施非常重要的兩個附加計畫上路,包括:AFC系統參考模型和AFC設備符合性測試計畫。

目前可用的AFC檔,AFC系統參考模型描述了整個端到端的AFC系統架構,涵蓋構成整個系統的拓撲結構和相關元素;而AFC設備符合性測試計畫,則描述了被測AFC設備(DUT)與AFC系統間通訊的符合性測試,包括它必須向AFC系統報告的資訊格式;AFC系統對AFC設備的介面規範,則是提供AFC設備與AFC系統通訊的介面規範。

Wi-Fi 6測試認證重要性提高

室內無線網路性能過去缺乏統一的評比標準,張文誠說明,寬頻論壇(Broadband Forum, BBF)針對Wi-Fi性能品質,訂定BBF.398無線性能測試標準,以六大關鍵指標,包括:接收器靈敏度、輸送量(頻寬)、覆蓋範圍、多用戶支援、抗干擾性和穩定性等,全方位量測產品的性能表現。百佳泰已獲寬頻論壇授權,成為BBF.398的認證測試實驗室。

2019世界行動通訊大會上,BBF發布了國際首個Wi-Fi性能測試標準《TR-398 Wi-Fi室內性能測試標準》,該標準針對Wi-Fi速率低、覆蓋差、干擾多等影響使用體驗等問題,規範了一整套無線裝置性能的測試項目及參考標準。BBF.398是由TR-398、WT-398演變而來,主要針對支援802.11n/ac/ax(即Wi-Fi 4/5/6)路由器的性能標準提供參考依據。同時為了因應Wi-Fi 6興起,BBF在2021年3月更新了TR-398為第二版(TR-398 Issue 2),主要加入Wi-Fi 6效能性的項目與網狀網路(Mesh Network)的參考項目,進一步提升家用無線網路品質。

使用者體驗是產品設計成敗的關鍵,張文誠解釋,Wi-Fi 6導入多項新技術,有鑑於設計技巧還未成熟,所以在終端產品的表現上,如訊號涵蓋率、訊號強弱都有改善的空間,需要在系統設計時花費更多心思。百佳泰產品認證事業部經理李育駿(圖2)說,Wi-Fi聯盟持續推動產品認證,目前Wi-Fi 6產品數量上還是比支援Wi-Fi 6E的產品多,產品類型以AP為主,手機、電視也越來越多。

圖2 百佳泰產品認證事業部經理李育駿表示Wi-Fi 6的OFDMA、1024QAM調變、WPA3安全性規範,都讓測試難度大幅提升。

QuickTrack加速產品上市時程

Wi-Fi 6因為技術難度提升,同時需要向下相容Wi-Fi 4與Wi-Fi 5,李育駿指出,平均而言Wi-Fi 5終端的測試約需10~15工作天,Wi-Fi 6則提升至25個工作天。因此Wi-Fi聯盟提出QuickTrack認證模式,試圖提供更簡單、更低成本的Wi-Fi CERTIFIED產品認證。透過QuickTrack,Wi-Fi聯盟會員可以基於合格解決方案來構建產品,合格解決方案包括已經通過先決測試的模組、晶片組以及其他解決方案。

透過QuickTrack可加速Wi-Fi產品上市時程,QuickTrack認證途徑降低了測試成本,並減少完成Wi-Fi認證測試所需要的時間。Wi-Fi聯盟宣稱QuickTrack是依靠已經完成Wi-Fi功能測試的合格解決方案,並基於早已完成測試的核心Wi-Fi元件構建的。QuickTrack同時允許聯盟會員可以在自己的測試點或者授權測試的實驗室(ATL)進行測試。

Wi-Fi聯盟提供三種途徑來認證Wi-Fi產品。除了QuickTrack之外,FlexTrack認證為從頭設計的、高度差異化的產品而制定。FlexTrack為產品設計提供了靈活性,包括Wi-Fi功能的客製和優化,其測試在授權測試實驗室裡完成。而衍生認證則是為使用相同Wi-Fi設計的系列產品而制定。例如多個電視型號使用相同的Wi-Fi模組,或者由同一供應商設計的電器在其他供應商品牌下銷售。會員無需進行測試就可申請衍生產品認證。

另外,李育駿提醒,Wi-Fi 6的OFDMA特別容易遇到不同晶片供應商相容性的問題;1024QAM調變也時常無法達成效能要求。Wi-Fi 6為了強化資安表現,全面導入WPA3安全性規範,讓測試難度大幅提升,都有待晶片、系統廠商與測試實驗室共同解決,而在Wi-Fi 6市場需求不斷成長的前提下,相關測試瓶頸可望會逐步獲得解決。

 

本站使用cookie及相關技術分析來改善使用者體驗。瞭解更多

我知道了!