Wi-Fi 8 IEEE 802.11 MIMO UHR Study Group 4096-QAM

挑戰高穩定低延遲抗干擾 Wi-Fi 8追求極致使用者體驗

2026-06-10
Wi-Fi 8以極高可靠度與最佳使用體驗為核心,維持Wi-Fi 7傳輸速率,強化多AP協同、遠距連線與低延遲表現。透過MIMO、MLO及新型調變與頻譜管理機制,提升高密度環境下穩定性,並對硬體設計與測試驗證帶來新挑戰。

現今的各種消費性電子產品、可攜式裝置、多媒體應用設備具備無線遠端連線能力,不論是Zigbee、Bluetooth、超寬頻(UWB)、近場通信(NFC)、LPWAN、LoRa還是Wi-Fi,這些短距離無線技術都會隨著應用領域持續擴大,技術能力與規格標準也不斷演進,使得無線技術能因應使用者需求成長以及應用技術的規格標準。

Wi-Fi對於短距離智慧家庭應用、個人設備無線通訊、商業無線應用都有著高速傳輸、高穩定性、良好相容性等諸多優勢,而成為相當多設備的短距離無線存取必定會採用的標準規範。

Wi-Fi技術是基於IEEE 802.11規範所發展的無線區域網路技術,舉凡物聯網(IoT)、元宇宙、人工智慧(AI)、雲端運算、伺服器、工業自動化、智慧醫療、AR/VR設備都會使用Wi-Fi連接到無線基地台(AP),因此Wi-Fi技術的發展對於短距離無線通訊是相當重要的。

由於這些設備隨著傳輸資料量增加、即時封包交換、低延遲影像語音傳輸、連接周邊裝置增加,以至於這些設備對於短距離無線通訊的頻寬及傳輸速率越來越高,因此短距離無線通訊中的Wi-Fi技術亦朝著寬頻、高傳輸速率的方向發展。

Wi-Fi技術從Wi-Fi 1(IEEE 802.11b)發展到Wi-Fi 7(IEEE 802.11be),Wi-Fi技術的換代最大的差異是最高速率的增加,亦即最高速率從Wi-Fi 1的11Mbps進展到Wi-Fi 7的46Gbps。

然而,當Wi-Fi技術進展到Wi-Fi 8時,Wi-Fi技術的換代不再提升最高速率,Wi-Fi 8的技術重點在於極高可靠度及最佳使用者體驗,Wi-Fi 8的最高傳輸速率與Wi-Fi 7相同,如下綜述。

Wi-Fi 8可靠度升級

Wi-Fi世代命名

Wi-Fi技術標準由Wi-Fi Alliance制定,並對應IEEE制定的802.11無線區域網路標準。早期的無線區域網路標準都是由IEEE的802.11規範,採用a/b/g/n等命名方式,而IEEE這些規範標準分別對應到不同的Wi-Fi技術標準,例如IEEE 802.11b對應到第一代Wi-Fi(Wi-Fi 1)、IEEE 802.11n對應到第四代Wi-Fi(Wi-Fi 4),然而自從第六代Wi-Fi開始,Wi-Fi技術改以數字作為世代名稱(表1)。事實上,Wi-Fi Alliance並未定義Wi-Fi 1至Wi-Fi 3的世代名稱,這可從Wi-Fi LOGO並未有Wi-Fi 1至Wi-Fi 3的LOGO觀察到。

Wi-Fi 8發展動機

Wi-Fi 8的技術核心目標為極高可靠度(Ultra-High Reliability, UHR)、最佳使用者體驗,其理論最大傳輸速率與Wi-Fi 7相同,不追求突破Wi-Fi 7的傳輸速率,但追求的是無縫切換隙的無線漫遊更加順暢、提升訊號覆蓋能力、增強上行鏈路語音封包傳輸可靠性、多個無線基地台協調及連線一致性、可避開壅塞頻段,以維持穩定傳輸效能、更低傳輸延遲、在高網路負載環境下維持穩定效能,對於AR/VR/XR應用、即時語音串流視訊會議、多使用者裝置與多路由器之網路壅塞環境、沉浸式低延遲應用、低延遲智慧醫療、工業物聯網及自動化倉儲,這些應用情境特別需要Wi-Fi 8。

Wi-Fi 8商用進度

超高可靠性研究小組(UHR Study Group, UHR SG)成立於2022年底,成立目的在於推動與討論所有UHR項目的授權請求(Project Authorization Request, PAR),Wi-Fi 8的技術基礎並由IEEE的802.11bn任務組(Task Group bn, TGbn)負責制定,並在2025年1月推出D0.1草案,2026年5月推出D2.0草案,預計2027年1月推出D3.0版本。

在CES 2026期間,包含華碩及TP-LINK等多家業者皆在場展出Wi-Fi 8測試平台並展示實際傳輸成果,因此Wi-Fi 8的消費級產品預計最快在2026年下半年或2027年上市,而Wi-Fi Alliance預計將於2028年1月啟動認證程序,Wi-Fi 8的技術標準定案預計在2028年3月左右完成最終標準批准。

Wi-Fi 8核心能力

Wi-Fi 8為了滿足極高可靠度、最佳使用者體驗,導入許多新的技術,讓使用者在Wi-Fi 8的無線區域網路下,在維持Wi-Fi 7高傳輸速率的同時,也能提供更穩定的連線品質與最佳使用體驗,包含以下新技術特性(表2):

高密度AP協同運作

現在的高密度住宅社區眾多,這也導致小範圍內擁有高密度的無線基地台(AP),使得相當近的範圍內多台無線路由器的Wi-Fi訊號容易產生同頻干擾。Wi-Fi 8導入了嶄新的抗干擾機制及頻譜協調機制,使得在有高密度AP干擾的情況下能提供穩定無線連線品質。

為達成上述目標,Wi-Fi 8採用的新技術包括:協同波束成形(Coordinated Beamforming, Co-BF)、協同空間重用(Coordinated Spatial Reuse, Co-SR)、協同分時多重存取(Coordinated Time-Division Multiple Access, Co-TDMA)、非主通道存取(Non-Primary Channel Access, NPCA)、多鏈路運作(Multi-Link Operation, MLO)機制的無縫漫遊。

提升傳輸效率與降低延遲

當一個無線路由器/無線基地台的訊號覆蓋範圍內有多個連線裝置同時有資料傳輸需求時,會導致Wi-Fi網路壅塞,且會受限於裝置支援頻寬,無法使用路由器/無線基地台所提供的最大頻寬。透過以下Wi-Fi 8採用的新技術,透過提升頻譜效率與動態通道排程,讓路由器能將閒置子頻道分配給其他裝置使用,同步傳輸資料,以提升資料傳輸速率、降低延遲,這些新技術包括:動態子頻段運作(Dynamic Sub- Band Operation, DSO)、增強型分散式頻道存取(Enhanced Distributed Channel Access, EDCA)。

提升雙向傳輸穩定性

裝置端發射功率通常低於無線路由器/無線基地台,這是受限於成本及功率譜密度(PSD),因此為了強化上行鏈路品質,使低功率或是較遠距離的設備能夠與無線路由器/無線基地台之間有更好的上行鏈路連線,Wi-Fi 8採用的新技術包括:分散式頻率資源單元(Distributed-Tone Resource Units, DRU)、增強型長距離傳輸(Enhanced Long Range, ELR)。

遠距離傳輸穩定性

當裝置越遠離無線路由器/無線基地台的訊號覆蓋範圍時,常會遇到訊號品質不穩定且資料傳輸速度大幅下降,特別是在跨樓層或隔牆等多重遮蔽環境下,更容易發生此類問題,為了緩解由於阻礙物阻隔或是距離較遠時的資料傳輸速度陡降問題,Wi-Fi 8採用的新技術包括:非對稱調變(Unequal Modulation, UEQM)、增加新的調變與編碼機制(Modulation and Coding Schemes, MCS)。

Wi-Fi 8的技術挑戰

Wi-Fi 8的技術特性強調極高可靠度與最佳使用者體驗,主要應用情境包括複雜網路架構、多使用者、多AP的無線環境下能穩定解決網路壅塞及連線不穩定的問題,透過多AP協調與連線一致性管理、避開壅塞頻段及穩定傳輸速率、在高網路負載下維持穩定效能來達成強化鏈路穩定性的目的;並透過無縫無線漫遊及增強遠端訊號覆蓋來達成廣域低延遲無線連線。可以預期,Wi-Fi 8的技術優勢相當適合在高密度住宅區域、智慧工廠與無人倉儲、AI醫療相關應用、沉浸式AR/VR/XR應用、大範圍公共空間無線網路、AI相關應用、邊緣運算設備間通訊、車聯網低延遲通訊。

這類應用對傳輸速率需求未必持續增加,但需要更複雜的演算法來達成這些優勢,因此Wi-Fi 8的技術特性也帶來不少技術挑戰。

綜合來看,Wi-Fi 8有這麼多的新技術特性,在硬體設計與生產製造層面而言,有相當多不同的挑戰,簡要說明如下。

硬體設計方面:

  • 16×16MIMO與多AP協同技術帶來功耗與散熱挑戰

由於Wi-Fi 8的新技術包含16×16 MIMO、4096-QAM、MAPC/MLO相關的多AP、多鏈路同步、Preamble Puncturing、Co-BF/Co-SR等,以上新技術皆需要較高的演算法複雜度,因此晶片運算需求提升,也使晶片散熱成為一大問題。此外,Wi-Fi 8整合毫米波(mmWave)後,基頻處理器與類比數位轉換器(ADC)、數位類比轉換器(DAC)在處理超高頻寬訊號時,也將面臨相當大的功耗問題。

  • 硬體與天線設計難度提升

此外,Wi-Fi 8將空間串流數量提升至16×16 MIMO,將導致晶片面積與成本明顯增加,電路尺寸也會隨之擴大,由於需搭配16根天線,因此天線設計與隔離要求也會大幅提高。

  • 4096-QAM提高射頻前端線性度要求

由於Wi-Fi 8導入4096-QAM,因此對硬體電路搭配的前端模組(FEM)與功率放大器(PA)之線性度要求極高,且對相位雜訊相當敏感,否則將導致雜散訊號(Spur)增加,因此需要搭配高線性度FEM/PA,也將進一步提高成本。

  • 多無線介面共存增加干擾管理難度

Wi-Fi 8的電路設計需更加重視共存問題,由於單一電路或多電路板整合時,往往還需搭配5G行動通訊、UWB、Bluetooth 6.0等多種無線介面,因此Wi-Fi 8容易受到其他介面干擾,導致接收靈敏度(Receive Sensitivity)下降,也使濾波與隔離設計變得更加重要。

生產製造方面:

  • 320MHz頻寬提高EVM量測難度

Wi-Fi 8的新技術包含320MHz通道頻寬,接收端將面臨較大的背景熱雜訊,因此在量測誤差向量振幅(EVM)時,將難以區分是儀器熱雜訊或是晶片本身的熱雜訊所造成。

  • 16×16 MIMO提高OTA測試複雜度

16×16 MIMO新技術將導致認證認證實驗室與產線在複雜的OTAMIMO測試環境中,面臨多通道同步與校準上的高度挑戰。

  • 4096-QAM提高測試環境要求

4096-QAM技術特性對產線或認證實驗室的測試環境之雜訊隔離要求相當高,同時也需要具備優異EVM特性的測試儀器。

  • mmWave OTA測試推升設備成本

Wi-Fi 8整合毫米波(mmWave)後,在產線OTA測試中,最大的挑戰之一是需要成本高昂的高頻連接器。

  • 情境化OTA測試環境需求增加

對研發端而言,RD在驗證MAPC/MLO時,需要建置場景化OTA測試環境,這是因為Wi-Fi 8相關技術需同時建置多個AP與多個頻段運作的複雜環境,以驗證無縫漫遊、干擾管理與頻寬聚合等特性,因此測試方案與測試組合數量也將大幅增加,建置成本亦高於傳統OTA測試。

  • Preamble Puncturing增加驗證複雜度

Wi-Fi 8的Preamble Puncturing技術,將使RD與認證實驗室需驗證不同Puncturing(穿刺)模式下的頻譜遮罩(Spectral Mask),由於不同穿刺模式對應不同頻譜遮罩要求,因此也將使測試方案與測試組合數量增加,進一步提高測試複雜度。

(本文作者為台灣立訊網通射頻硬體研發經理)

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