Wi-Fi 7 改寫遊戲規則—值得期待嗎?

作者 : Franz Dugand, CEVA無線IoT部門資深行銷總監

Wi-Fi 6E才在2020年獲批准進入市場,但規格尚處雛型的次世代Wi-Fi 7卻已儼然成為各界矚目焦點。Wi-Fi 7以IEEE 802.11be規格為基礎,將帶來更強大的效能,尚未移轉至Wi-Fi 6E的公司是否該等待Wi-Fi 7的發佈?

Wi-Fi聯盟自1999年成立以來,為了因應不斷提升的傳輸量需求以及與日俱增的裝置數量,Wi-Fi技術不斷地演進,迄今各個版本名稱所使用的字母代號也多到不勝枚舉。

Wi-Fi這項技術家喻戶曉,甚至已被編入字典,成為一般性名詞。如今,從筆記型電腦、智慧型手機、電視和機上盒等需要進行大量資料傳輸的裝置,到家用/辦公設備等物聯網(IoT)裝置,Wi-Fi為各式各樣的用戶提供無所不在的網路連線。

Wi-Fi裝置年出貨量持續快速成長,根據ABI的預測,2026年出貨量將突破50億,其中智慧/連線家庭和穿戴式裝置的市場區塊將會是這股成長趨勢的最大驅力。

Wi-Fi 7 是什麼?

Wi-Fi 6E才在2020年甫獲批准進入市場,但規格尚處雛型階段的次世代Wi-Fi 7卻已儼然成為各界矚目焦點。一般預估,次世代Wi-Fi要到2024年之後才能通過核准。然而,各方已對這項技術展現高度關注,許多半導體公司更紛紛發表「先行版」Wi-Fi 7晶片樣本。Wi-Fi 7以IEEE 802.11be規格為基礎,並將帶來更強大的效能:

  • 相較於Wi-Fi 6E的160MHz傳輸頻寬,Wi-Fi 7的最高傳輸頻寬可達320MHz。這僅適用於6GHz頻段。
  • Wi-Fi 6/6E的MIMO組態僅有8×8,而Wi-Fi 7則高達16×16。
  • Wi-Fi 7將最大調變從Wi-Fi 6/6E的1K QAM提高到4K QAM

瞭解上述優點後,尚未移轉至Wi-Fi 6E的公司是否該等待Wi-Fi 7的發佈?

Wi-Fi發展簡史

在回答此問題之前,讓我們先比較每一代Wi-Fi的主要特性。其摘要如下:

Wi-Fi 6是什麼?

相於較於Wi-Fi 5,Wi-Fi 6擁有兩倍大的MIMO組態、兩倍大的通道頻寬,以及更好的調變方式。這代表Wi-Fi 6在PHY層級的資料傳輸率是Wi-Fi 5的5倍以上。這項優勢固然不容小覷,但它並不是讓Wi-Fi 6聲名大噪、奪下歷代新登場Wi-Fi滲透普及率最速寶座的主要原因。

Wi-Fi 6的主要優點是更高的網路效率,尤其是它能在高密度區域中,讓更多裝置連接到相同存取點,並以更高的傳輸量和更低的延遲來提供更好的使用者體驗。此高效率乃透過多項功能實現,其中兩項最關鍵的功能是:

  • 多使用者MIMO (MU-MIMO):這會將存取點(AP)的MIMO作業分配給多個使用者(或多個工作站)。例如,8×8的存取點可以同時處理最多八位1×1使用者,每人一個空間串流。存取點會透過無線方式傳送單一8×8 MIMO封包(下行鏈路),其中包含每個使用者在其各自配置的空間串流的資料。每個使用者可以在各自的空間串流上同時回覆(上行鏈路)。Wi-Fi 5 Wave 2已支援MU-MIMO下行鏈路,但不支援MU-MIMO上行鏈路。
  • 多使用者OFDMA (MU-OFDMA):這可將所有可用頻寬分割為「資源單位」(RU),並分配給多位使用者。如此一來,就能讓更多使用者連線至存取點。舉例來說,一個80MHz的通道可讓最多37名的使用者同時共用,每名使用者僅使用2MHz的頻寬。此外,這類窄頻與藍牙和15.4 (即Thread、ZigBee)等其他窄頻技術之間的共存情況更好。

MU-MIMO和MU-OFDMA讓存取點得以更有效地安排使用者之間的流量,實現更妥善的微調細緻度與更良好的服務品質控制。數百個甚至數千個裝置可連線至存取點,且壅塞情況可控制在最低程度。此外,速度較慢的Wi-Fi 6物聯網裝置可與Wi-Fi 6高耗用裝置無縫共存,傳輸量不受影響,且不產生延遲。

Wi-Fi 6的另一項絕佳功能是「目標喚醒時間」(TWT)。這對於低功率的物聯網裝置來說特別受用:每個連線到存取點的Wi-Fi 6裝置都可以進入深度休眠狀態,並在與存取點預先協定的個別排定時間喚醒。這能將衝突將至最低,並可大幅降低耗電量。

什麼是Wi-Fi 6E

Wi-Fi 6可在2.4GHz和5GHz頻段上運作。不過,2.4GHz頻段相當擁塞,不僅有Wi-Fi,還有Bluetooth、Zigbee和Thread等其他技術爭相使用。5GHz頻段是迴避此壅塞情形的高速頻段。

即便如此,資料頻寬的需求仍舊無法獲得滿足。目前有更多影片串流服務會提供更高解析度的影片。許多都會地區已經採行光纖到府服務,實現超快網路速度,並且在居家/辦公空間中提供分配使用。近期Covid 19新冠肺炎疫情所帶動的居家工作潮,也使得可靠、快速的Wi-Fi需求度攀升。就連Wi-Fi 6的5GHz高速通道容量也呈現相當吃緊的狀態。Wi-Fi 6E正是為了因應此需求而推出,藉由使用6GHz頻段(更精確地說,從5.925GHz到7.125GHz頻段)來獲取更多容量。這額外的1.2GHz頻寬,最多可增加7個160MHz的通道(而5GHz頻段僅提供2個此類寬頻通道),或是最多增加14個80MHz的通道(5GHz頻段僅提供5個)。儘管6GHz頻譜在實際地理位置的配置普及上面臨挑戰,Wi-Fi 6E仍然相當受歡迎,並且稍微舒緩了資料頻寬不足的窘境。

Wi-Fi 7有何值得期待?

Wi-Fi 7的速度幾乎是Wi-Fi 6/6E的5倍。但這並不是Wi-Fi 7迅速迎來大眾興趣的唯一原因。這項次世代Wi-Fi有兩個重要功能引發矚目:

  • 多重連接模式(MLO):可從相同或不同頻段彙整兩個通道以增加輸送量,以避免干擾並減少延遲。舉例來說,若要從6GHz頻段上三個可用的320MHz通道中取得一個空閒通道,由於有干擾源影響,這可能相當困難,甚至不可能做到。為了因應這類情況,Wi-Fi 7連線可以利用MLO功能,從6GHz頻段上可用的7個通道中彙總2個非連結的160Mz通道,或彙總1個在6GHz頻段上的通道和另1個在5GHz頻段上的通道。理論上,任何組合都可行,包括匯聚在5/6GHz頻段上的160MHz + 80MHz通道。

Multi Link Operation (MLO)

MLO亦可用於負載平衡,在不同通道之間快速流暢地切換,將競爭情況/重試次數降至最低。這也有助於減少延遲。

  • 多資源單位(MRU):當使用者需要「大型」資源單位以滿足其傳輸量需求時,而足以因應該傳輸量的大通道上的頻寬可能並非完全空閒可用。因此,MRU可發揮與MLO類似的功效,針對單一使用者的傳輸量需求,在同一通道上彙整兩個連續或非連結的資源單元。

具備MLO與MRU功能的Wi-Fi 7極具魅力,對於有高傳輸量、低延遲與高度連結可靠性之需求的應用而言更是如此。如何彙整、何時彙整,以及要彙整哪些通道,這些將會是Wi-Fi 7解決方案供應商彼此有所不同之處。對於具備動態式Wi-Fi需求,時常在機場及辦公室等高密度環境中來回移動並且在電子郵件收發、網路瀏覽、聊天、資料傳輸、視訊會議等不同功能之間切換使用的使用者而言,Wi-Fi 7將能帶來絕佳的價值。遊戲、AR/VR頭戴裝置體驗與影片發佈作業也將能受惠於Wi-Fi 7。因此,如果這些使用情境與您的需求吻合,建議您在Wi-Fi 7開放可用時盡早開始使用。

為此,CEVA RivieraWaves Wi-Fi解決方案提供經市場實證的MAC與數據機,可因應多世代的Wi-Fi標準(Wi-Fi 4/5/6/6E),支援SISO和MIMO組態下的作站/用戶端(STA)和存取點(AP)模式,頻寬最高達160MHz。CEVA RivieraWaves Wi-Fi平台IP與其RivieraWaves藍牙平台IP及/或RivieraWaves UWB平台IP相得益彰,提供各式無線組合解決方案。

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