在從2018年起,關於Wi-Fi 6的網路應用,已經陸續崛起,根據Cisco的預估,2020年將是大量用戶端裝置開始採用的時機。

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Cisco

隨著筆記型電腦與智慧型手機的普及,無線網路已是現代人不可或缺的IT基礎設施,而就在今年全球關切5G行動網路的發展之際,下一代Wi-Fi網路技術應用,也就是802.11ax,也即將出現在我們的周遭。

由於Wi-Fi無線網路發展至今已經屆滿20年,歷經多次標準的變革。例如,1999年先後登場的802.11a、802.11b,可提供11 Mbps連網速度;2003年定案的802.11g,則將速度提升到54 Mbps,到了2009年的802.11n,已提供到600 Mbps,此時,筆記型電腦已大行其道,智慧型手機也出現在市面上(iPhone、Android手機在2007年開始販售)。

接下來發展的802.11ac,又有兩波風潮,分成2013年定案的Wave 1,以及2016年出現的Wave 2,而基於前者的產品,理論傳輸率可達到1.3 Gbps,基於後者的產品,則是2.34 Gbps。然而,802.11ac的網路傳輸率並不僅止於此,在IEEE標準當中,後來也允許6.9 Gbps速度的用法(160 MHz頻寬、256 QAM、8個空間串流)。

在這之後,原本許多人一度認為下個接班的Wi-Fi標準,會是802.11ad,但結果並不是它,而是802.11ax。

事實上,802.11ad這項由WiGig推動、後續併入Wi-Fi聯盟的協定,採用的頻段是60GHz,傳輸速度可逼近7Gbps,但室內通訊範圍只有10公尺以下,較適合短距離高速傳輸的環境。相對而言,802.11ax採用的頻段,則是目前Wi-Fi通用的2.4GHz和5GHz,可接續現行的802.11ac和802.11n網路,因而最終成為世代交替的重要標準。

英特爾今年發表支援Wi-Fi 6的筆記型電腦平臺與Wi-Fi晶片,他們也引用相關的預估數據,看好Wi-Fi 6的市場。圖片來源/英特爾、Wi-Fi Now

Wi-Fi 6名稱的由來

雖然Wi-Fi網路的通訊協定標準經歷了上述的階段,不過,對於一般使用者而言,恐怕還是搞不清楚誰先誰後,想要稱呼這些標準,並且理解彼此之間的差別,實在不容易。

於是,推動與認證相關設備的Wi-Fi聯盟,發起了Generational Wi-Fi的市場行銷計畫,他們希望透過消費者一看就懂的新方式來表達識別,而且是根據無線網路主要實體層技術的發布,來幫不同的Wi-Fi世代命名,如此一來,製造商、維運服務業者、終端用戶都可經由這樣簡單易懂的描述,理解設備包含的Wi-Fi技術,以及裝置所要連接的Wi-Fi網路。

簡而言之,他們希望能夠比照行動寬頻網路區分為3G、4G的作法,讓顧客更容易識別設備提供的Wi-Fi連網能力,以及所要存取的Wi-Fi網路特性。

為了實現這樣的目標,Wi-Fi聯盟在2018年10月正式發布消息,向全世界介紹新世代的無線網路Wi-Fi 6,作為支援802.11ax的產品與網路環境的代稱。

而在全新的統一命名方式之下,現存的Wi-Fi標準也有了對應的別稱。例如,我們可以用Wi-Fi 5來稱呼支援802.11ac技術的設備,Wi-Fi 4則是代表支援802.11n技術的設備。的確!有了這樣的簡易識別,對於不同Wi-Fi標準的稱呼和理解,都變得方便許多!

但光是訂出這樣的命名還不夠,Wi-Fi聯盟對於整個網路通訊產業最大的影響力,還是在於相關產品認證標章的授與。而他們在今年1月也宣布,Wi-Fi 6的產品認證計畫,將於第三季展開。

在該項認證裡面,Wi-Fi聯盟希望能夠突顯Wi-Fi 6設備帶來的重大改善,以及多項新功能,讓用戶能夠體驗到更大的網路容量、訊號涵蓋面積,以及傳輸效能,能夠支撐更多高規格應用案例的需求,例如,一般消費者的超高解析度影音串流、虛擬實境/擴增實境,以及企業的關鍵應用系統。

有了Wi-Fi 6這樣的命名之後,市面上所有即將或已經推出相關產品的廠商,都熱烈響應,幾乎口徑一致地採用這個稱呼。

不過,在這之前,也有其他廠商特別針對802.11ax技術應用,發起了專屬的推廣計畫。那就是由Broadcom主導的Max WiFi,他們在2017年8月發表支援802.11ax的晶片時,也公布了Max WiFi的網站,希望以此來匯集相關的產品生態系。

當時也有一些廠商以Max WiFi來代稱802.11ax,不過,隨著Wi-Fi 6的聲勢水漲船高,Wi-Fi聯盟本身又是橫跨不同廠商所組成的業界團體,相形之下,由Broadcom所主推的Max WiFi,知名度已大不如前,但由於目前採用Broadcom晶片的Wi-Fi 6產品,仍是大宗,這裡仍是追溯802.11ax發展的重要據點。

Wi-Fi 6帶來的重要新功能

從去年底開始,一直到今年上半,幾家廠商也開始積極在臺主推Wi-Fi 6,像是在臺北國際電腦展期間發表相關產品的華碩,以及旗下擁有無線路由器產品線的Netgear,而供應筆電處理器與Wi-Fi晶片的英特爾,也舉行多次IT新聞的媒體聚會,對外說明Wi-Fi 6的優勢,以及他們所屬的相關產品與解決方案。

在這些網路廠商的大力宣導,或是Wi-Fi聯盟所強調的重點裡面,Wi-Fi 6具備下列幾個大家都津津樂道的特色。

OFDMA

在802.11n和802.11ac的Wi-Fi網路當中,對於資料傳輸與分頻多工的處理,採用的是正交分頻多工(OFDM),而802.11ax改用的是正交分頻多重接取(OFDMA),可以改善多個連網裝置同時存取無線網路時的傳輸效率,也能容納更多的連線。

細部來看,兩者有何差異?基本上,在OFDM的模式下,資料在固定頻寬的單一串流傳輸時,不論封包大小,只能按順序排隊進行,若遇上大型封包,可能會影響其他封包的傳送;在OFDMA的模式下,頻寬會切割成多個資源單位,能讓各種大小的封包同時進行傳送,減少封包延遲的狀況,而且,802.11ax在上傳和下載資料時,均可支援OFDMA的模式。

MU-MIMO

許多Wi-Fi網路設備都支援多進多出(MIMO)的處理,但不同時期發展的標準,採用的作法也有差異。以802.11n而言,僅支援單一使用者的多進多出(SU-MIMO);802.11ac開始支援多使用者的多進多出(MU-MIMO),但只針對下載的部份;到了802.11ax,對於MU-MIMO的使用,額外支援了上傳的部份,更完整提升了同時向多個Wi-Fi設備傳輸資料的能力。

BSS Coloring

針對多個網路基地臺同時存在的環境,802.11ax提供了一種能幫訊號「著色」的技術,稱之為BSS Coloring。所謂的BSS(Basic Service Set),是指一臺無線基地臺,以及與其連接的用戶端裝置,之所以發展出著色的作法,是因為BSS之間會發生相互覆蓋的狀況,而造成干擾,而在802.11ax的無線訊號裡面,會在實體層的標頭加上數字(也就是上述的著色),而新出現的頻道存取行為會根據所偵測的「顏色」來配置,不會存取到其他無關的基地臺。

1024-QAM

在資料匯聚的網路傳輸過程當中,802.11ax能使用1024 QAM的正交振幅調變模式,在相同的頻譜數量裡面,對更多資料進行編碼,進而增加Wi-Fi設備的網路吞吐量。相較之下,現行的802.11ac只能支援256 QAM,802.11n則是64 QAM。


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