效能躍進今非昔比　Wi-Fi高速奔向下一個十年

只有當網路內是4×4的用戶端設備時，802.11n 4×4 MIMO規格的無線網路接取點(Access Point)才能發揮其4傳送/4接收的威力，然而幾乎不存在這樣的機會。 偶爾出現配備了2×2或3×3的用戶端設備，通常是筆電和Chromebook，才享受得到較高的資料傳輸速率(Data Rate)。由於802.11n支援2.4GHz/5GHz雙頻，若無 線存取點與用戶端裝置均支援雙頻且以5GHz頻段建立連線，還能更增添其效能。 802.11ac第一波(Wave 1)持續挺進，但把使用5GHz變成強制規定，換言之802.11ac只能運作於5GHz頻段之中。當然，一般的產品仍會支援雙頻以便向下相容。 802.11ac亦允許使用更寬的頻道，進一步促成更高的傳輸速率。

應用多元化　Wi-Fi朝高頻前進

時至今日，Wi-Fi已經進展到802.11ac第二波(Wave 2)多用戶多重輸入多重輸出(MU-MIMO)和802.11ad無線標準(WiGig)，成長潛力一片樂觀。Wi-Fi產品應用範 圍完整涵蓋了個人電腦、平板電腦、穿戴式裝置，以及數量龐大的智慧型手機、電視、機上盒(STB)、智慧家庭產品、機器人和各種物聯網產品。

在企業環境中，讓密集充斥的個人電腦、平板電腦、智慧型手機和穿戴式裝置都能任意連結，是至為重要的，如此一來使用者才能更容易地存取工作所需的資 訊。

寬頻(Broadband)服務供應商與行動營運商紛紛揮軍布局Wi-Fi市場，前者考慮如何提供更好的家用接取點給家庭寬頻用戶；後者則是使用Wi-Fi熱點和小型蜂 巢式基地台(Small Cell)支援LTE和Wi-Fi的網路聚合技術(Link Aggregation)。

回顧Wi-Fi產業十年的歷史，頻道(Channel)頻寬已從20∼40MHz躍升至80GHz頻寬(甚至是802.11ac Wave 2的160GHz頻寬)，以及接下來802.11ad的2GHz頻寬。

然而，頻譜的擴增只是一個面向，另一個面向則是日趨複雜的天線技術。為了緩解家庭、企業以及公網營運服務的無線網路擁擠問題，Wi-Fi市場採取了兩種 區別迥異的途徑。其一是使用MU-MIMO技術以及在5GHz頻段中更寬的802.11ac Wave 2頻道。其二則是在60GHz頻段中藉由802.11ad(即WiGig)的超寬頻(Ultra- wideband, UWB)頻道，部署天線陣列(Array)來運用波束成形技術。

聯網裝置數量/流量暴增5GHz Wi-Fi躍居主流

因應物聯網聯網裝置數量以及影音內容流量急遽暴增，導致所需頻寬日益龐大，將5GHz頻段推升至Wi-Fi應用主流地位，由今年銷售的大多數產品看來，已有 68%的Wi-Fi裝置同時運行在2.4GHz與5GHz雙頻段；加上Wi-Fi聯盟甫於日前推出第二波IEEE 802.11ac認證測試標準，增強了對5GHz頻道支援，扮演著加速平板 電腦、智慧型手機和消費性產品轉換至5GHz應用推手，帶動2.4GHz結合5GHz雙頻支援的應用風潮。

Wi-Fi聯盟行銷副總裁Kevin Robinson(圖1)表示，5GHz頻段具備更多頻道，可有效減少在重疊頻道上的資料連線，因此網路干擾與壅塞的情況可明顯改善。根 據研究機構ABI統計，由不同頻段的Wi-Fi與WiGig晶片組出貨量顯示，雙頻802.11n(2.4GHz)與802.11ac市占率將會持續攀升，預計2020年，將有高達96%的裝 置支援雙頻。

Wi-Fi聯盟行銷副總裁Kevin Robinson表示，5GHz將成為主流頻段，可有效減低網路干擾與壅塞問題。

另一方面，第二波的802.11ac認證測試，加入了MU-MIMO功能可最大限度釋放Wi-Fi網路資源潛力，使裝置能夠同時處理多項任務，從而提高網路的總體效率和 輸送量，滿足消費者、企業和服務提供者需求，進一步提升應用處理器(AP)與路由器(Router)的性能。

Robinson指出，過去的網路服務可能需要依次傳送數據封包給筆記型電腦、手機等裝置，而現在即可透過MU-MIMO技術同步傳輸資料到不同裝置上。舉例來說 ，過去使用乙太網路(Ethernet)時，有連結集線器(Hub)轉換到交換器(Switch)過程的概念，以達到同步提供資料於多個裝置的功能，相同地，MU-MIMO的技術 也類似於此概念。

值得一提的是，早於Wi-Fi聯盟發布802.11ac認證前，已有多家廠商搶先發布相關產品，包含博通(Broadcom)、邁威爾(Marvell)、聯發科、高通(Qualcomm)等 廠商。

邁威爾無線連接業務部門市場副總裁Kevin Tang表示，802.11ac的發布標誌著Wi-Fi技術另一個里程碑。隨著生活中對無線連接需求的持續增長，第二波的 802.11ac技術進一步推動Wi-Fi無論是速度、效能和網路容量的發展。該公司將提供整套支援MU-MIMO的第二代晶片組，以尖端技術提高消費者的使用體驗。

新型雙頻Wi-Fi路由器支援802.11ac Wave2標準160MHz頻寬，具有多用戶多重輸入多重輸出(MU-MIMO)功能，可因應高度成長的無線頻寬需求。(圖片來源：Netgear)

5GHz/60GHz頻段相輔相成

「用MU-MIMO技術增進5GHz的Wi-Fi效能」與「使用60GHz的WiGig技術」，並非只能二選一的解決方案。5GHz頻段在某些情況下仍有擁擠和干擾的問題，因此需 要使用60GHz頻段。相反的，5GHz頻段仍將持續被採用以滿足穿牆傳輸的需求，除非使用者在每個房間設置至少一台WiGig接取點並拉線接好10Gigabit以上甚 至100Gigabit的乙太網路實體回程(Backhaul)線路。

由於這個建置成本過於昂貴，因此未來比較可能是在影像傳輸或虛擬實境(VR)應用這種需要高傳輸量的主要房間布建WiGig接取點，而其餘的空間則由5GHz Wi-Fi來支援。

在終端裝置方面，設計時則可以有所取捨，且勢必得取捨。廠商們將推出涵蓋單頻、雙頻或三頻(Tri-band)的完整產品組合。例如智慧家庭產品可能會單獨使 用2.4GHz或採取2.4GHz結合5GHz的雙頻方式。

筆電則可能會採用三頻。至於螢幕，則或許只使用60GHz頻段以作為顯示器和擴充基座(Docking Station)使用，或者可能讓螢幕具備三頻功能，使筆電只須連 接到60GHz頻段上的一個(或多個)螢幕來進行播放顯示，同時透過它連結周邊設備和網際網路。

802.11ax助勢　營造更好相容性環境

企畫產品時最重要的考量之一，就是把802.11ac Wave 2和802.11ad(WiGig)正確定位於技術演進的脈絡之上。國際電子電機工程師學會(IEEE)已開始著手推動 下一個主要Wi-Fi通訊協議--802.11ax，該技術將持續發展於2.4GHz及5GHz頻段之中，且將增加上行MU-MIMO能力，這將支援向後相容於既有2.4GHz和5GHz協定 。目前，只要是802.11ac Wave 2產品，MU-MIMO都能最大程度實現最高效率的下行傳輸。

另一方面，針對未來Wi-Fi聯盟於5G非授權頻段技術應用的規畫藍圖，Robinson強調，Wi-Fi聯盟認為WiGig是極具潛力的技術。於2016年底將有望看到WiGig更 進一步發展，其因在於美國聯邦通訊委員會(FCC)宣布即將把WiGig技術採用的毫米波(mmWave)頻譜擴增兩倍之多，其應用商機前景看好；另外，802.11ax也將 為Wi-Fi聯盟未來5G發展的重點之一。