頻寬不再是唯一目標　Wi-Fi 8實現UHR高可靠體驗(1)

英國作家狄更斯在「雙城記」的開頭寫著：「這是最好的時代，也是最壞的時代」。

這句話若套用在現今Wi-Fi的市場現況，相似度何嘗不驚人？Wi-Fi從發明至今經過了20幾年的迭代，2019年，Wi-Fi 6憑藉著多使用者多重輸入與多重輸出(MU-MIMO)、1024QAM、正交分頻多重存取(OFDMA)等「革命性創新」技術，大幅增進Wi-Fi本身的效能，讓Wi-Fi 6在短短3~4年內成為Wi-Fi規格的主流；2021年，Wi-Fi 6E橫空出世，挾著6GHz的頻寬優勢，讓Wi-Fi正式成為真正三頻(Real Tri-Band)共存的通訊技術；2024年，科學家再次憑藉著4096QAM、多路鏈結運作(Multi-Link Operation, MLO)、多重資源單元(Multi-Resource Unit, MRU)、320MHz頻寬等「破壞性創新」技術，將Wi-Fi的吞吐量(Throughput)與傳輸效率推升至前所未有的高度。您以為這樣就結束了嗎？並沒有！Wi-Fi的發展依舊持續前進，並未就此停止。

據了解，市場上主流的Wi-Fi晶片廠商與制定Wi-Fi通訊、測試法規與標準(Regulations)的機構已經開始著手進行Wi-Fi 8相關技術功能的制定討論與研究。沒有意外，Wi-Fi 7的下一代就是Wi-Fi 8，如同市面上智慧型手機的命名方式，Wi-Fi 8將接續Wi-Fi 7成為下一代Wi-Fi。目前，Wi-Fi 7的技術已經正式落地，晶片與解決方案供應商與電信服務營運商也已經開始布建並逐漸完成Wi-Fi 7的生態系統，廠商正試圖趁著這個勢頭延續Wi-Fi 6所帶來的高光時刻，讓Wi-Fi 7成為下一個Wi-Fi通訊技術的主流。

然而，根據筆者觀察，目前Wi-Fi 7市場的狀況並不如預期。由於Wi-Fi 7本身存在的問題，包括6GHz頻段並沒有全球開放、Wi-Fi 7裝置的製造與建置成本高於Wi-Fi 6、Wi-Fi 7所帶來的「剛性需求」與「不可取代性」並不明顯，市場上Wi-Fi 7的成長力道與速度沒有之前Wi-Fi 6的強勁，呼應了文章開頭所說的，現在對於Wi-Fi來說是最壞的時代。即使如此，現在對於Wi-Fi來說卻也是最好的時代，因為科技創新與自我調整，「校正回歸」的速度越來越快，現在就斷言Wi-Fi 7的失敗也許過早，但是現在開始討論Wi-Fi 8也並不會太過突兀。

Wi-Fi市場及歷史演進

在討論Wi-Fi 8的技術規格之前，首先來回顧一下Wi-Fi目前的市場規模。根據Wi-Fi聯盟(Wi-Fi Alliance)所發布的統計資料(圖1)，截至2024年，Wi-Fi所貢獻的經濟產值為4.3兆美元，年度出貨41億台帶有Wi-Fi的裝置，共累積出貨459億台帶有Wi-Fi的裝置，有211億台Wi-Fi裝置正在運行使用，共出貨了2.69億台Wi-Fi 7的裝置、8.07億台支援6GHz頻段的Wi-Fi裝置，以及1.7億台支援6GHz頻段的Wi-Fi存取點(AP)。

再來看看Wi-Fi的歷史演進過程。表1整理了Wi-Fi技術的演變歷程與差異，其中包含了對於Wi-Fi 8在IEEE規範的正式標準文件名稱與最高吞吐量的預估，無線頻段的部分維持2.4GHz、5GHz與6GHz，標準正式發布年分2028年則為業界預估，真正的標準制定完成日期依舊以IEEE與Wi-Fi Alliance工作小組的進度為準。

圖2為IEEE正在進行的802.11bn(Wi-Fi 8)標準化工作時間表，其中，超高可靠性(UHR)研究小組(UHR Study Group, UHR SG)成立於2022年7月，其目的在於討論關於UHR項目授權請求(UHR Project Authorization Request)。有了研究小組，再來需要一個工作小組(Task Group)來落實並執行相關的規範制定，UHR工作小組(TGbn)於2023年11月成立，將持續推動802.11bn標準化直到符合Wi-Fi 8標準及完整通過認證的產品問世為止。

再來回顧一下表1，在Wi-Fi的技術演進過程中可以明顯發現最直接獲得改善的部分是「吞吐量」。表2列出IEEE 802.11規範所定義的傳輸向量格式(Transmission Vector Format)，檢視該表格，可以看到Wi-Fi 4、Wi-Fi 5、Wi-Fi 6所定義的傳輸向量格式名稱直接就稱作高傳輸模式(High Throughput, HT)、超高傳輸模式(Very High Throughput, VHT)，以及極高傳輸模式(Extreme High Throughput, EHT)。Wi-Fi 6因為採用了OFDMA、MU-MIMO與目標喚醒時間(TWT)，解決了Wi-Fi本身傳輸效率與等待的痛點，於是在定義傳輸向量格式名稱時特別取名為HE(High Efficiency)，到了Wi-Fi 7，因為有了4096QAM、320MHz頻寬的加持，再將吞吐量提升到另一個層次，因此賦予了EHT(Extreme High Throughput)的名稱。

到了Wi-Fi 8，IEEE將802.11bn傳輸向量格式的名稱定義為UHR，從字面上解讀，可以判斷Wi-Fi 8所追求的已經不再是更高的吞吐量、更大的傳輸頻寬或是更多新的頻段，4096QAM、320MHz頻寬與6GHz等技術將在Wi-Fi 8的規範中繼續沿用。

Wi-Fi 7技術重點回顧

那麼，Wi-Fi 8到底暗藏了多少新的科技與創新的概念？這些新的科技與概念又能解決那些問題呢？在開始Wi-Fi 8的討論之前，首先溫習一下Wi-Fi 7的兩個關鍵技術：MLO與MRU。

多路鏈結運作(MLO)

多路鏈結運作(Multi-Link Operation, MLO)的主要目的是讓Wi-Fi裝置能夠透過不同的頻段(2.4GHz/5GHz/6GHz)與通道(Channel)同時傳送並接收資料，並根據當時的交通狀況與需求來進行負載平衡(Load Balance)或是資料匯流(Data Aggregation)。由於所有工作都可以跨頻段與通道，MLO大幅提升整個網路系統的傳輸速度並降低多使用者同時連線傳輸所產生的延遲現象，圖3為Wi-Fi 7 MLO透過不同頻段同時傳輸的示意圖。

多重資源單元(MRU)

Wi-Fi 7基於OFDMA的射頻單元(RU)，提出了稱為多重資源單元(Multi-Resource Unit, MRU)的技術。Wi-Fi 7所提出的MRU與Wi-Fi 6的RU不同的地方在於，Wi-Fi 6的RU分配上，一個節點只能被分配一個RU，並且不能夠跨RU分配，而在Wi-Fi 7的MRU，一個節點可以被允許分配到多個RU。

MRU的另一個好處是能減低干擾對可用通道的影響，並且加強OFDMA的效率。前導碼刪除(Preamble Puncturing)的技術在Wi-Fi 6引進，而在Wi-Fi 7中配合MRU的特性，Preamble Puncturing的工作機制更加靈活。在Wi-Fi 6的架構下，執行完Preamble Puncturing之後，其RU還是需要透過OFDMA的機制來分配給「多個」使用者，也就是說，在單一使用者的使用場景下，Preamble Puncturing將無法發揮功用；透過MRU，執行完Preamble Puncturing的RU可以全部分配給單一使用者，並且就算在不連續的頻譜(Non-continuous Spectrum)下，同樣可以執行Preamble Puncturing。

圖4顯示Wi-Fi 7的MRU能讓RU將訊號干擾所造成的可用通道損耗從75%降到25%，這也是為什麼支援MRU功能的Wi-Fi 7 Station相對於Wi-Fi 6的Station 在多使用者與高密度的網路環境下能夠將通道頻寬的可用性提升三倍的原因。除了提升頻寬的可用性，支援MRU功能的Wi-Fi 7 AP也能顯著降低多使用者同時傳輸的使用場景中所造成的延遲。

Wi-Fi 8新技術輪廓初現

2025年二月，台灣無線方案解決方案供應商暨通訊晶片廠商聯發科技(MediaTek)發表了關於其Filogic晶片與Wi-Fi 8相關的技術白皮書^[2]，文章中提到幾項創新的技術，包括非主要通道存取(NPCA)、裝置內共存(IDC)、高優先級EDCA(HIP EDCA)、傳輸機會搶占(TXOP Preemption)，旨在實現更穩定且更有效率的Wi-Fi連結，以實現UHR SG所追求的超高可靠性，從MediaTek Wi-Fi 8 Filogic的白皮書中可窺見欲實現UHR所蘊含的關鍵技術。

新技術解決了Wi-Fi系統的不同問題，帶來性能提升。本文第二部分將解析各式Wi-Fi 8技術的運作原理及應用場景，說明下世代Wi-Fi將如何借力創新技術實現高可靠願景。

(本文作者為Qorvo連接事業部高級行銷經理)

參考資料

[1] Wi-Fi Alliance (https://www.wi-fi.org)

[2] Pioneering the Future with Wi-Fi 8 - MediaTek Filogic While Paper

[3] What Will Wi-Fi 8 Be? A Primer on IEEE 802.11bn Ultra High Reliability (https://arxiv.org/pdf/2303.10442)