身處於資訊洪流，一般人早已習慣於隨時隨地連線，掌握所有資訊。為了連接全球各地的資料，每個人都同時擁有多個可互相連接的裝置，例如電腦、智慧型手機、平板電腦、印表機、遊戲主機、媒體伺服器、掃描器等。此外，某些公司估計，到2020年，物聯網(IoT)將串連多達五百億個無線裝置，因而需要更多的網路功能與容量。採用802.11無線區域網路(WLAN)標準的設備，預計將是滿足此通訊需求的主要裝置。
因應WLAN迫切需求 制訂標準腳步未歇
IEEE 802.11是WLAN通訊部署之媒體存取控制(MAC)與實體層(PHY)規格。所有標示Wi-Fi聯盟(Wi-Fi Alliance)旗下Wi-Fi標誌的無線網路產品，皆須符合這個由IEEE LAN/MAN Standards Committee(IEEE 802)所制定與維護的標準。
IEEE標準協會(IEEE Standards Association)目前僅制定一套WLAN標準，其表示方式是在IEEE 802.11後面接上發布日期。目前最新發布的版本為IEEE 802.11-2012。而IEEE工作小組(Task Group, TG)則負責對此標準進行規格修訂與更新。工作小組與所完成的文件，則以802.11後接小寫字母表示。雖然每一個修訂版在整合入最新版標準後就會正式撤銷，但業界傾向支援修訂版標準，因為可簡要地說明產品功能。因此，市面上修訂版標準(如802.11ac)便成了被認可的產品功能區分方式。
更新802.11標準則是TGm工作小組的責任。制定新版標準時，TGm會結合舊版與所有已公布的修訂版標準，並向業界提供發布文件之說明與解釋。Wi-Fi聯盟是擁有Wi-Fi商標的產業協會，所有Wi-Fi產品須經過其認證才能販售。
現在，有越來越多消費性產品皆已整合入WLAN架構，如高畫質攝影機與智慧型電視，使得更高傳輸速率與更同步連線的需求也不斷攀升。在企業環境中採用WLAN，可簡化辦公室的布線並減少網路部署成本，同時還可提高系統安全性及運作品質。
為進一步讓全球使用者及物聯網能夠「隨時隨地永保連線」，IEEE 802.11將其涵蓋範圍進一步擴展至利基應用、未使用頻譜，以及持續發展中的新應用模式。除了原本的2.4GHz與5GHz頻段以及隨後增加的3.6GHz頻段外，現在還新增了多個WLAN修訂標準，例如汽車應用(802.11p)、電視閒置頻段頻率(802.11af)、次要1GHz應用(802.11ah)，以及超高傳輸速率版本(涵蓋5GHz的802.11ac以及60GHz的802.11ad)，以支援更廣泛的應用。
雖然802.11為國際標準，WLAN裝置仍須符合當地規定。IEEE使用regdomain一詞表示法律規範區域。各國皆規範了許可的發射器功率等級、頻道占用時間，以及不同的可用頻道。美國、加拿大、ETSI(歐洲)、日本以及中國皆有指定之區域代碼。大多數經認證的裝置皆預設為regdomain 0，以表示最小公分母設定值，即裝置所發射的功率將不會超過任一國家之許可功率，亦不會使用任何國家不許可的頻率。任一裝置的regdomain設定值通常不易變更或無法變更，以免使用者抵觸當地法規。
因應高速要求 802.11ac出線
為滿足使用者與時俱進的上網需求，802.11已制定兩項超高傳輸速率(VHT)的新修訂規格。802.11ac是通用型802.11n的高速與高容量延伸版，能在現有的5GHz頻段中運作，並可在單一空間串流中提供至少290Mbit/s的傳輸速率；在多重空間串流下，其傳輸速率最高可達6.9Gbit/s。其實體層是現有802.11n標準的超集合(Superset)，而且顧及現有的龐大用戶端裝置數量，可完全向後相容。表1說明了802.11ac的實體層特色，並列出802.11n的強制性與選擇性延伸特色。
如表1所示，802.11ac有兩個主要的選擇性改變：調變類型改為較高密度的256 QAM調變，而且空間串流數增加(亦即分別傳輸不同資料的獨立傳輸/接收通道，在接收後會進行資料重組)。這兩項改變的目的皆為透過提升實體層的能力來提高傳輸速率。
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| 表1 IEEE802.11ac主要規格，其中802.11n強制增加部分以反白顯示 |
此外，選擇性功能還加入較寬的160MHz和80+80MHz通道頻寬，這將成晶片與裝置開發的重點。如此一來，測試設備供應商所推出的新模擬模型及訊號產品與分析工具，必須將非相連頻率區塊納入考量，並須滿足在5GHz下提供160MHz調變頻寬的需求。在設計與開發發射器時，目前的向量訊號分析儀(VSA)必須能夠因應使用兩個頻率區塊、正交頻分多工(OFDM)調變，以及在標準許可範圍下，可能包含多達八個多重輸入多重輸出(MIMO)資料串流的無線訊號之正確解調變、分析與顯示。圖1為802.11ac解調變結果的範例畫面，其中顯示八個MIMO發射串流以及結果的摘要表。
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| 圖1 802.11ac 8×8 MIMO解調變範例 |
此時，接收器須還原多個同步訊號，並對這些訊號適度解調變與解碼。接收器設計與開發所需的訊號產生設備，須具備與發射器相同的整體頻率、頻寬以及多重資料串流。此外，還須要提供廣泛的應力測試條件，包括各個MIMO路徑的可重複決定性動態衰減，並加入各種干擾情境，以確保接收器的設計足以因應實際應用之最惡劣狀況。工程師可能必須使用一部多通道模組化訊號產生器，或最多八個單機式訊號產生器，來產生所需的MIMO通道。同時，還須使用額外的產生器來提供干擾。
短距超高速傳輸 寄望802.11ad
802.11ac是現行802.11n標準的延伸標準，而802.11ad卻是嶄新的標準，主要用於在短距範圍內實現超高速傳輸。802.11ad修訂標準定義了向後相容至IEEE 802.11-2012規格的延伸版本，如有需要可延伸媒體存取控制與實體層定義，使得無線裝置能夠在不到10公尺的短距離內，透過ad-hoc網路(在60GHz未授權頻段中，以2GHz調變頻寬和高達約7Gbit/s的資料速率)彼此互傳資料。TGad工作小組與WiGig聯盟共同制定了此修訂標準。
在2013年，WiGig聯盟與Wi-Fi聯盟密切合作，以推動WiGig技術以及Wi-Fi聯盟的認證開發。國際電信聯盟(ITU-R)針對802.11ad占用訊號指定了全球通道和相對應的頻譜波罩，而802.11ad包含四個通道，每個通道寬度皆為2.16GHz，並分別集中於58.32GHz、60.48GHz、62.64GHz和64.80GHz。全球適用的Channel 2，為使用此頻段運作設備之預設通道。使用波束定向(Beam-steering)的多天線配置，是此標準的選擇性特色。波束定向技術有助於避開微小的障礙物，例如在房內移動的人員或擋住直視傳輸的家具。802.11標準亦支援2.4GHz、5GHz以及60GHz頻段內連線交換。
802.11ad與其他無線通訊系統的主要差異，在於更寬的調變頻寬以及裝置的實體結構，其中天線與射頻(RF)元件為一體成型，無法進行直接金屬連接。圖2所示的系統在單一軟體控制套件內，結合了發射器與接收器之設計與開發所需的所有設備，並針對在60GHz頻段中執行的高頻寬應用，提供訊號產生與分析能力。該系統允許使用經過校正的喇叭式天線，來克服缺乏實體連接的問題。該系統也可搭配是德(Keysight) SystemVue設計程式庫使用，以便分析並比較實際量測與設計模擬預測值的差異。
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| 圖2 802.11ad實體層訊號產生與分析系統 |
802.11 WLAN標準仍持續不斷地演進中。對於重視可靠性的應用，或在某些關鍵情況下，連線能力推動了許多新發展，以滿足各種不同應用的需求。無線裝置廠商須具備全面的設計與測試能力，以便成功地開發與部署可獲得企業與終端使用者青睞的全新與修訂功能。
(本文作者任職於是德科技)