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。
隨著5G行動通訊已經成為主流，上網速率可以輕易突破1Gbps，而發展超過20年的Wi-Fi，因應高速傳輸需求，Wi-Fi 6/6E於2020~2021也逐步接棒Wi-Fi 5成為產業主流。更值得注意的是，預計於2024年才會完成標準制訂的Wi-Fi 7(IEEE 802.11be)於2022年初引發一股熱潮，提前點燃市場卡位戰。Wi-Fi 7最高網速可達46.4Gbps，是Wi-Fi 6的4.8倍，而除了傳輸速率之外，亦導入多項新興技術，有助於大幅提升網路效能。
在元宇宙、自動駕駛、AIoT等新應用的概念下，Wi-Fi 6/6E讓無線高速傳輸更有效率，對於製造業自動化、醫療、影音視訊、AR/VR及諸多產業相關的物聯網裝置來說，也扮演了舉足輕重的地位。Wi-Fi 6/6E/7發展出現更多想像空間，本活動探討Wi-Fi產業發展趨勢，Wi-Fi 6/6E產業應用實例，Wi-Fi 7晶片設計眉角，以及Wi-Fi 7與新興應用的互動關係。
Wi-Fi 7射頻前端設計新挑戰
多年來Wi-Fi已經發展成為最通用的無線技術，帶動產業產值約3.3兆美元，每年有40億個Wi-Fi裝置出貨，使用中的Wi-Fi裝置更高達160億個。Qorvo高級行銷經理林健富(圖1)表示，2024年即將發表的Wi-Fi 7標準，傳輸速率提升到46Gbps，技術效能全面提升，如多路鏈結運作(Multi-Link Operation, MLO)，允許不同頻率通道同時運作與彈性調配，更高階的正交振幅調變技術，4096QAM(Quadrature Amplitude Modulation)可以承載更多訊號，單一通道最大頻寬達320MHz，上述技術與射頻前端(RFFM)高度相關。
圖1 Qorvo高級行銷經理林健富表示，Wi-Fi 7技術越來越複雜，也產生更多熱的問題與技術挑戰
其他如目標喚醒時間(Target Wake Time, TWT)降低耗電量，Bandwidth Puncturing能夠使用同一高速通道中未使用的其他部分，將資料切割成更小的封包，無須避開部分使用的多通道頻段，更快且更可靠地將資料封包送達目的地，還有更嚴謹的資安機制GCMP-256，等與射頻無關的技術。而為了提升效能，林健富指出，Wi-Fi 7技術越來越複雜，也產生更多熱的問題與技術挑戰，功率放大器(PA)與射頻模組外掛式設計成為未來主流。
再者，林健富說明，降低耗電成為Wi-Fi系統設計的目標，所以就有廠商採用非線性的設計架構，相較之下增益(Gain)較小，可以有效省電，非線性射頻前端(Non-Linear RFFE)在線性度表現較差的狀況下，透過數位預失真(Digital Pre-Distortion, DPD)可以搭配非線性PA，透過訊號補償得到線性的結果。實現DPD的演算法目前主要有GMP(Generalized Memory Polynomial)與LUT(Loop Up Table)兩種。
Wi-Fi 6/BLE整合模組主導IoT應用
物聯網時代降臨，根據產業研究機構統計，搭載Wi-Fi功能的物聯網應用在未來幾年將持續成長，u-blox應用工程師巫坤樹(圖2)認為，Wi-Fi 4應用數量於2021年達到顛峰，之後逐漸下降，Wi-Fi 6預計在2026年將成為產業主流。更進一步分析，多標準的Wi-Fi與藍牙(Bluetooth)整合模組，將會占據大部分比重。應用領域包括：電動車充電(EV Charging)、智慧建築(Smart Building)、物流/倉儲、健康照護(Healthcare)、智慧家庭(Smart Home)、工業自動化(Industrial Automation)等。
圖2 u-blox應用工程師巫坤樹認為，Wi-Fi 4應用於2021年達到顛峰，Wi-Fi 6預計在2026年將成為產業主流
Wi-Fi 6相較於Wi-Fi 5或前代技術有幾項特點，巫坤樹解釋，包括更多用戶、更低耗電、更高傳輸速率、更低延遲、更長連接距離與更大頻寬等。主要技術有MU-OFDMA(Multi-User Orthogonal Frequency Division Multiple Access)調變、MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output)連接、高階正交振幅調變1024QAM、BSS著色機制(BSS coloring)與TWT等。
在解決方案部分，巫坤樹說，u-blox IRIS-W1，是首款結合雙頻Wi-Fi 6、藍牙低功耗(BLE)5.3和Thread的單機式Wi-Fi模組，並支援Matter。該款整合恩智浦RW612微處理器的雙頻Wi-Fi 6單機式模組，可降低功耗、提高網路效率以及服務的客戶端數量，設計方式適用於電池供電裝置，嵌入式Arm Cortex-M33 MCU免除了對外部處理單元的需求，可降低設計成本並節省空間。
另外，u-blox MAYA-W2三射頻模組，支援Wi-Fi 6、藍牙低功耗5.2和IEEE 802.15.4(Thread和Zigbee)，其具備更低的延遲，和比上一代Wi-Fi標準更大的傳輸範圍，建議應用在Host類型裝置，最高頻寬可以支援到80MHz。MAYA-W2所需的Linux、Android和FreeRTOS軟體驅動程式均為開源軟體。FreeRTOS軟體驅動程式已整合到MCUXpresso軟體開發套件，Android和Linux軟體驅動程式也整合於恩智浦i.MX應用處理器的電路板支援套件，可減少設計工作，簡化軟體整合與測試工作。
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