元宇宙、自動駕駛、AIoT等新應用概念持續發酵,Wi-Fi 6/7讓無線高速傳輸更有效率,應用發展出現更多想像空間,以物聯網概念為主的製造業自動化、醫療、影音視訊、AR/VR、智慧家庭等,都將出現嶄新的發展。
Smart Sensor物聯網應用越見廣泛
(承前文)Wi-Fi 6除了傳輸速率之外,還強化了許多網路管理功能,希望可以提升網路效率,並改善多使用者擁擠環境的聯網表現,提升傳輸速率與電池使用時間。針對Wi-Fi 6的物聯網應用,芯科科技(Silicon Labs)資深應用工程師郭少青(圖3)提到,該公司SiWx917系列無線SoC是使用Wi-Fi、藍牙、Matter和IP網路實現安全雲連接的超低功耗物聯網無線設備解決方案。SiWx917的Wi-Fi 6除支援密集無線環境的高性能運行外,還具有雙核架構、用於無線連接的四執行緒ThreadArch處理器和用於使用者應用程式處理的ARM Cortex M4F與AI/ML加速器,可以支援AI邊緣運算。計畫於2023年第三季量產。
在物聯網應用中,大量導入各式各樣的感測器(Sensor),郭少青進一步解釋,根據產業研究機構調查,有五個發展趨勢,分別是智慧感測器、功率效率感測器、軟體/虛擬感測器、感測融合(Sensor Fusion)、生物感測器(Biosensors)。傳統的感測器以收集物理資訊為主,Smart Sensor會搭配具備運算能力的MCU與聯網功能,除了取得資訊之外,也可以即時進行運算與傳送,可以達成智慧化的控制與管理功能。
2022年底正式發表的Matter,是一個跨平台的通訊協議,讓不同平台的裝置可以互聯互通,也有助於Smart Sensor未來的發展,郭少青指出,Matter支援跨平台互聯,同時具備更高的資訊安全保護,不需要透過閘道器(Gateway),低功耗等功能。SiWx917通過Matter認證,可以利用內建的MCU與外部的傳統感測器連接,讀取外部的溫、濕度、聲音訊息等。透過主動模式(Active Mode)、待機模式(Standby Mode)、休眠模式(Sleep Mode)、深度休眠模式(Deep Sleep Mode),控制裝置的耗電量。
近期最熱門的功能就是AI/ML的導入,郭少青認為,可以透過邊緣運算的協助降低延遲,強化安全性,更多運算在終端裝置處理,不需要將資料傳到雲端處理,有利降低網路資源與功耗,也可以讓裝置不需要長時間保持連線狀態,最後則是可以降低整體成本。
Wi-Fi 7測試驗證摩拳擦掌
根據Wi-Fi技術制定組織IEEE的規劃,Wi-Fi 7預計於2024年3月發表第一個官方版本規範。不過因為許多廠商已經迫不及待,所以已有許多廠商投入開發與應用,DEKRA德凱認證無線性能測試資深經理曹庭維(圖4)指出,由於2023年12月Wi-Fi協會將開始第一波官方認證活動,只要產品完成度高,廠商有機會於2024年1月CES展覽期間,搶先發表第一波通過認證的產品。
曹庭維進一步說明,MLO是Wi-Fi 7技術的亮點之一,不過該技術需要同時針對不同的頻率或通道進行發送或接收,在設計與成本控制上都相對困難;如果只有單一訊號的時候稱為MLSR(Multi-Link Single Radio),而可進一步智慧化的調整傳送與接收稱為EMLSR(Enhanced Multi-Link Single Radio),最複雜的多天線模式MLO稱為STR(Simultaneous Transmit and Receive)。
Wi-Fi 7的官方認證內容於2024年才會正式發布,在現階段廠商要取得未來Wi-Fi 7的認證,可以預先進行準備,曹庭維建議,由於Wi-Fi標準向下相容的特性,可以先取得Wi-Fi 6與Wi-Fi 6E認證,未來在重複項目的認證上可以節省一些時間,與資安相關的WPA3認證亦可以提前完成。另外,MLO的連接狀況相對複雜,可能產生新的資安漏洞,預計會將新連接模式的資安防護導入測試驗證項目。
各國陸續開放6GHz頻段商用
因應6GHz頻譜的應用成為趨勢,台灣也在2023年正式宣布開放6GHz頻譜的商用,電信技術中心研究企劃組副研究員王資寧(圖5)指出,開放6GHz頻段之優點為該頻段有1,200MHz頻寬,更寬的頻道(160MHz)可實現Gigabit等級傳輸速率,更寬的頻道可降低延遲及功耗。6GHz頻段是指5925~7125MHz這段頻譜,區分為L6(5925~6425MHz)、U6(6425~7125MHz)兩段,各國政府目前L6與U6的分配有四種模式。
各國依其國內頻段既有使用者使用情形、未來發展規劃、市場頻寬需求以及設備生態成熟度等因素,決定開放頻段。王資寧說明,歐盟執委會於2021年6月底公布L6頻段和諧使用於無線接取系統含無線區域網路之決定,以不干擾與不保護原則下開放免執照使用;日本總務省於2022年4月公告6GHz頻段無限區域網路技術標準,開放L6頻段供Wi-Fi 6E使用;美國FCC於2020年4月公告通過6GHz頻段免執照使用之報告與命令,全部L6與U6頻段可使用免執照設備。
王資寧說,台灣數位發展部於2023年8月25日公告修正「中華民國無線電頻率分配表」,開放5945~6425MHz供U-NII設備等低功率射頻器材使用,並修正「無線電頻率供應計畫」。5925~5945MHz保留為護衛頻段,設備功率限制為最大EIRP 14dBm以下及室內23dBm以下低功率,其中,遙控無人機不得使用5945~6425MHz頻段。
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