Wi-Fi聯盟在2020年初發布Wi-Fi 6E,在原本的2.4GHz及5GHz之外,增設6GHz頻段。現階段美國聯邦通訊委員會(FCC)已經開放6GHz頻段,加上Wi-Fi聯盟的Wi-Fi 6E裝置認證方案已完善,同時路由器、手機、PC等廠商也陸續推出可支援Wi-Fi 6E的產品,市場迎來Wi-Fi 6E市場成長的動能。
Wi-Fi 6E技術在網路容量、傳輸速度與節能方面具備優勢。然而Wi-Fi產品走向同步支援2.4/5/6GHz頻段的形式,因此在成本及產品設計上面臨挑戰。同時法規是否開放6GHz頻段,以及作業系統能否支援,都是影響Wi-Fi 6E普及的關鍵。
傳輸加快/電源效率增
Wi-Fi技術進展到Wi-Fi 6,網路傳輸速率提高,且實現高頻寬、低延遲的連線。在Wi-Fi聯盟發布Wi-Fi 6E後,供應商的Wi-Fi技術將轉向6GHz頻帶布局。英特爾(Intel)產品經理盧進忠(圖1)指出,Wi-Fi 6的技術是無線通訊20年來的重大進展,在家用、辦公及電競三個方面,都為使用者帶來更好的使用體驗。針對疫情趨動使用者長時間在家工作、上課或進行娛樂活動,在家庭內多個裝置同時連線的需求下,加上智慧家電聯網的應用,低干擾、低延遲的網路環境可提升生活品質。同樣處於家用環境的電競PC,除了受益於Wi-Fi 6/6E的資料傳輸速度,同時透過軟體調節頻寬,可讓家中的Wi-Fi頻寬優先分配給電競電腦使用,確保玩遊戲時連線順暢。

辦公室則因為空間較大,往往安裝多個無線存取點(Wireless AP),多人分享無線訊號時,需要透過Wi-Fi 6分配頻寬,確保裝置連線到距離最近的AP。Wi-Fi 6/6E也能優化智慧工廠中的IoT設備。假設汽車生產線上有100個無線控制的機械手臂,每個裝置都會占一個頻道,加上產線對於低延遲的要求嚴格,高資料傳輸速率便是重要的需求。
安立知專案副理何信志(圖2)說明,Wi-Fi 6標準的頻寬可以加大到160MHz,但是5GHz、2.4GHz的頻帶已被多種應用占用,非授權的頻譜分散、破碎,不容易找到連續、完整的160MHz頻段,因此很難真正實現160MHz的頻寬。當6GHz開放後,就很有機會在6GHz頻段內看到連續160MHz頻寬應用。恩智浦半導體(NXP)無線連接解決方案行銷主管Larry Olivas(圖3)則提及,Wi-Fi 6/6E實現MU-MIMO及目標喚醒時間(Target Wake Time, TWT)兩項關鍵技術。MU-MIMO應用正交頻分多重接取技術(OFDMA),能將可用頻寬分割給多個裝置,加快資料傳輸速率並降低延遲。TWT技術則透過事先設定的睡眠/喚醒周期,有效降低聯網裝置功耗。


Tri-Band產品將成主流
2021年Wi-Fi 6E市場會逐漸加速發展,安森美半導體無線、聯接和信號處理產品總監Scott Tan(圖4)認為,消費者對高頻寬網路、低延遲和提升用戶體驗的需求增加,同時無線連接技術的成熟、產業生態完善,以及後疫情時代,商用市場的連線需求反彈,還有5G的推廣都成為主要的驅動因素。2021年下半年市場可能出現重大轉變,不僅更多的閘道器、橋接器設備以及商用型室內設備會進入市場,更有支援自動頻率控制(AFC)的室外型設備陸續上市,使得歐洲和其它國家計畫開始採用Wi-Fi 6E。

網路設備方面,更多的消費性電子廠商會發布支援Wi-Fi 6E的路由器、Mesh和橋式連接器產品。電信運營商、服務供應商和企業級商用設備供應商會接續推出相關產品。終端設備方面,則有更多的智慧型手機和筆記型電腦支援Wi-Fi 6E。例如三星已推出支援Wi-Fi 6E 的手機Galaxy S21-Ultra。其它廠商如蘋果(Apple)、小米、LG等都會推出相對應的產品。而英特爾已推出支援2×2 TX/RX串流的AX210模組。在市場投入和產品推出方面,Wi-Fi 6E將會和Wi-Fi 6同步發展,此外,6GHz頻段的低延遲、無干擾、無擁塞、頻道使用率高,是吸引消費者和客戶接受和使用Wi-Fi 6E的主要亮點。
需克服成本/設計挑戰
Celeno行銷及業務開發副總裁Lior Weiss(圖5)認為,次世代Wi-Fi AP的主流產品會走向Tri-Band,同時支援2.4/5/6GHz三個頻段。然而Tri-Band產品的普及,面對五項挑戰。首先,比起支援2.4/5GHz的雙頻道產品,Tri-Band的成本提高,因為需要增加IC及RF元件,包含多個Wi-Fi Chipset及多個高速介面,且在設計時為滿足高資料傳輸速率,主處理器與Wi-Fi晶片之間需要採用高階匯流排,如PCIe 3.0。然而市場上仍期待Tri-Band的產品價格與雙頻段的產品相似,因此平衡成本及售價便是製造商面對的課題。

產品設計上,支援6GHz的產品,必須加入更多的電路,壓縮PCB的元件及天線空間。電源方面則為了同時支援多個頻段,導致更大的電力耗損及散熱問題出現。而同一個空間內的AP距離相近,會造成Wi-Fi頻譜互相重疊、干擾,因此為了維持連線的高效能,需要落實良好的頻譜管理。同時,如果要充分利用頻譜,需要隔離5GHz及6GHz頻段。因為5GHz帶通濾波器覆蓋整個約700MHz的5GHz頻寬,其過渡頻帶會干擾6GHz。且6GHz帶通濾波器覆蓋1.2GHz的頻帶,也會影響到5GHz的訊號,因此防止兩個頻段之間互相影響,是設計的挑戰之一。Lior相信,雖然短期內帶通濾波器可能會影響頻譜的使用效率,但是當技術成熟後,濾波器的技術有助於達到完整使用6GHz的1.2GHz頻譜的成果。
政策/認證不可少
盧進忠說明,Wi-Fi 6E的普及需要滿足政策、作業系統及硬體支援三個面向。目前已經有支援Wi-Fi 6E的產品陸續上市,可見供應商有能力完成硬體設計。政策面則是美國在2020年開放6GHz頻段,接下來可預期歐洲跟日本在2021上半年開放。而微軟的作業系統尚未支援Wi-Fi 6E,也需要等待政策推動後可能才會支援,因此政策是影響Wi-Fi 6E發展趨勢的重點。政策之外,產品認證也是導入Wi-Fi 6E的挑戰之一,當各地法規開放6GHz頻段後,產品也需要通過該地區的認證才能使用。因此法規開放及通過認證兩項外部因素,才是Wi-Fi 6E導入市場後,是否能順利落地的主因。
Wi-Fi 6E量測需求漸增
針對Wi-Fi 6E趨勢及訊號量測,何信志進一步說明,Wi-Fi 6E發展的初期以基礎建設為主,目前已有無線路由器通過Wi-Fi 6E認證。2021年Q3、Q4市場上可能就可以看到更多支援Wi-Fi 6E的產品,其中旗艦級手機是首波導入Wi-Fi 6E的產品。自2020下半年,認證實驗室便積極詢問量測設備廠商,希望取得Wi-Fi 6E的量測設備與方案,2021年的Wi-Fi 6E量測需求也持續增加。現階段安立知則預計在2021年Q2推出Wi-Fi 6E的量測設備。MT8870A適用於產品量測,MT8862A則適用研發階段的量測工作。
整體而言,Wi-Fi 6E技術推動更多新興無線連接應用,因其高頻寬、低干擾的快速傳輸特性,為使用者提升使用體驗。同為熱門無線應用的5G網路,可與Wi-Fi 6E相輔相成,由Wi-Fi 6E滿足室內多裝置快速傳輸、智慧家電連線及工廠IoT設備連線低延遲等需求,使用者在戶外或行進中則採用5G網路,持續使用順暢的無線網路連線。