浅谈 Wi-Fi 6E 的技术革新与市场前景

Wi-Fi 6的下一步：Wi-Fi 6E

2020 年因为新冠疫情，整个世界无论在日常生活还是经济活动都陷入了停滞状态，但是，对于 Wi-Fi 无线通信技术的革新并没有因为疫情而中断，也因为疫情的影响，许多人改变了原本的生活方式，在家上班、在家学习、远程视频，因为隔离，观看大量影音串流与线上游戏等行为也让人们对于 Wi-Fi 更加地依赖。

Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) 通信技术于 2018 年面市，到 2021 年 Wi-Fi 6 俨然已成为市场的主流标准，根据 Omdia 的预估（图 1），到 2022 年，Wi-Fi 6 的主芯片出货量将会趋近 5 亿颗，Wi-Fi 5 将会持续地成为中低阶产品主要的 Wi-Fi 规格，而 Wi-Fi 4 将会稳定地往新兴的物联网 (IoT)、智能家庭 (Smart Home)、自动控制 (Automation) 等应用与市场拓展。

图 1：WLAN IC 不同技术的出货量 (2018-2024)

就在 Wi-Fi 6 前途一片光明的美好氛围下，IEEE (电机电子工程师协会) 与 Wi-Fi Alliance（Wi-Fi 联盟）的专家们提出了新的 Wi-Fi 技术规格，一举将 Wi-Fi 的频谱从原先的 2.4GHz 与 5GHz 推升到了 6GHz，更多的频谱、更宽的频带与更高的频率让 Wi-Fi 在实际应用上更有弹性与想象空间，也为整个通信市场带来新的冲击与创新。

在 2018 年年底，Wi-Fi Alliance 为了简化复杂的 Wi-Fi 标准命名，于是正式将原有的 802.11ax 改名为 Wi-Fi 6，同时溯及既往，将既有的 802.11ac 改为 Wi-Fi 5，802.11n 则改名 为Wi-Fi 4（图 2）。

图 2：新的 Wi-Fi 标准命名

2020 年 1 月，Wi-Fi Alliance 正式宣布开放 6GHz (5925MHz – 7125MHz)，并给予了一个新的名称 ‒ Wi-Fi 6E，同年 4 月美国 FCC（联邦通信委员会）也投票通过了开放 6GHz 频谱为非授权频带，允许供 Wi-Fi 使用，Wi-Fi 也正式地迈入了“三频”时代，除了 Wi-Fi 6 与前代 Wi-Fi 所使用的 2.4GHz 与 5GHz 频段，Wi-Fi 6E 也能在 6GHz 频段下运作。

6GHz 频段对 Wi-Fi 带来哪些优势呢？在无线通信的世界里，频谱是最重要也是最有价值的东西，愈大的频段表示可以传输的资料吞吐量愈大，也表示传输的速率愈快、效率愈好；根据 W-Fi Alliance 的规划，Wi-Fi 6E 开放了 14 个额外的 80MHz 信道，以及额外 7 个 160MHz 信道，这些额外的信道彼此不重迭，新的频段与信道可以帮助降低现有 Wi-Fi 频段的拥塞，尤其是在已有多种且多个不同频段与相同频段无线网络同时运作下的区域，例如大型的公共设施与人群密集的场所，如学校、大型卖场、体育馆、商店街、演艺厅等等。

图 3 为 Wi-Fi 允许使用的免授权开放频段与信道列表。

图3：Wi-Fi 使用的免授权频谱

如以上所述，现有的 Wi-Fi 技术大多运行在 2.4GHz 与 5GHz 这两个开放频段，由于是开放的频段，许多的无线技术都同时运行在这些频段尤其是 2.4GHz，除了 Wi-Fi，Bluetooth、Zigbee 甚至是家用无线电话与微波炉等家电用品都挤在 2.4GHz 这个窄窄的频段；也因为如此，5GHz 的频段才会更广泛地运用在 Wi-Fi 技术上并成为 Wi-Fi 装置的标准配置，相对于 2.4GHz，5GHz 频带整整比 2.4GHz 多了 10 倍 (70MHz vs 700MHz)，为了让 5GHz 频段使用效率更高并避免频段拥塞与干扰，利用相关硬件如外挂的前端射频放大器（PA 或 FEM）、滤波器、双工器与软件 (Mesh、Indoor Roaming) 的配合，将 5GHz 分成两个单独的子频段 U-NII 1-2a（低频段）与 U-NII 2c-3（高频段）结合 2.4GHz 所组成的 Wi-Fi 三频段无线网络架构也是目前中高阶 Wi-Fi 设备常见的配置（如图 4）。

图 4：Wi-Fi 2.4GHz 和 5GHz 使用和总结

Wi-Fi 6E 所使用的免授权频段从原先 Wi-Fi 5 的 U-NII 1-3 扩展到 U-NII 1-8，其中新增的 6GHz 频段即 U-NII 5-8，图 5 为 U-NII 5-8 的频率分布与功率限制：

图 5：Wi-Fi 6E 和 EIRP 规格的新频谱

Wi-Fi 6E 的延伸频段从 5925MHz 到 7125MHz，共有 1.2GHz 的使用频宽，相对于 5GHz (U-NII1  ̶  U-NII3) 多了近 2 倍的频宽可以使用；根据目前现有的频谱规划，美国 FCC 将会开放所有 1.2GHz 频带，而欧洲只会开放 U-NII 5 (5925MHz – 6425MHz)。

有一点需要特别关注，Wi-Fi 所开放的 6GHz 频段只支持 Wi-Fi 6 的技术规格，不能向下兼容！

图 6：Wi-Fi 6E 使用和总结

随着 Wi-Fi 6E 规格的敲定，Wi-Fi 网络系统方案提供商也将目前 Wi-Fi 三频段架构从 2.4G + 5G（低频段）+ 5G（高频段）升级到 2.4G + 5G (U-NII 1-3) + 6G (U-NII 5-8)（如图 7）。

Wi-Fi 6E 所支持的更大频宽为网络通信设备厂带来无限的遐想，尤其是针对企业级与公共热点（Wi-Fi 热点）的运用；Wi-Fi 6 可以解决Wi-Fi 5 所遇到的技术瓶颈，如网络拥堵与上传下载时程分配不均的问题，由于企业级 Wi-Fi 接入点与 热点必须能支持大量的使用者同时连线并对于频宽与安全性有完善的管理，高效率的连线与网络服务机制能允许每一台 Wi-Fi AP 连接并管理更多的使用者，让每个使用者享有更好的使用体验并且在相同覆盖面积的基础上减少 Wi-Fi AP 的部署数目，另一方面，利用 Wi-Fi 6E 这个新开放的频段具有 1.2GHz 频宽与干扰较少的特性，已有网络设备商着手计画利用这个频段来做 AP 与 AP 之间的“回程网络”，Wi-Fi 6 对于网状或分布式 Wi-Fi 网络架构在规格中已有明确的定义与说明，利用 Wi-Fi 6E 所定义的新频段来作为 AP 与 AP 之间的回程网络，让每个 AP 都能有更稳定且更高速的专属网络或通道来互相连线，进而实现一个完全无缝连接与室内漫游的室内全覆盖环境。

图 7：Wi-Fi 6 发明三频段架构

图 8 为目前全球已经承认及正在评估 Wi-Fi 6E 延伸频段的国家列表，目前为止还是以美洲与欧洲国家优先开放，有兴趣的读者可以上 Wi-Fi Alliance 的官方网站获得最新信息 。

Wi-Fi Alliance 的官方网站

https://www.wi-fi.org/countries-enabling-wi-fi-6e

图 8：Wi-Fi 6E 全球采用

时至今日，Wi-Fi 6E 的产品尚未成熟到可以在市场上大量出货，预计 2021 年第 4 季会有支持 Wi-Fi 6E 规格的商用产品开始正式发布，Qorvo 作为世界顶尖无线射频方案提供商之一，当然不会在这场激烈的竞赛中缺席，Qorvo 针对 Wi-Fi 6E 提供了完整的解决方案，同时兼顾低功耗与小封装的优势，让网络设备厂商在产品开发上拥有更大的空间与弹性。

Jeff Lin

Qorvo高级市场经理

于 2017 年加入 Qorvo，担任无线通讯部门亚太区市场部资深经理，本身致力于半导体与无线通信产业，超过 15 年，加入 Qorvo 之前，曾担任美国高通公司东南亚运营商市场开发经理与物联网产品经理。