因應無線網路的聯網設備不斷增加，加上高解析度串流媒體影像、社交媒體及雲端應用的迅速普及，Wi-Fi聯盟宣布推出新一代Wi-Fi標準「802.11ax(Wi-Fi 6)」期能在人潮眾多的環境下，為更多使用者提供一致且穩定的資料流，並將使用者密集環境中的每位使用者平均傳輸率提升四倍以上。
為搶攻Wi-Fi 6商機，半導體業者也已開始積極布局，像是高通(Qualcomm)、聯發科、博通(Broadcom)等皆已發表新款Wi-Fi 6晶片；而隨著近日Wi-Fi聯盟宣布Wi-Fi 6相關認證計畫將在2019年第三季上線後，可以想見，在認證計畫上路之後，終端產品的導入速度勢將加快。
多裝置傳輸需求增 WiFi 6應運而生
萬物聯網世代到來，需要使用無線網路的聯網裝置急速增加，再加上高解析度影像、串流媒體、社群媒體、雲端應用服務等快速普及，資料傳輸量大增；進而使無線網路在人潮眾多的環境下，越來越難提供一致的性能和可靠性。
在個人、家庭及企業用戶要求更智慧、更快速和更高頻寬的無線系統的情況下，Wi-Fi聯盟遂提出Wi-Fi 6，希望能在人潮眾多的環境下，為更多使用者提供一致且穩定的資料流，並將使用者密集環境中的每位使用者平均傳輸率提升四倍以上，為家庭在內的應用場域建構更穩定、更順暢的網路環境。
英特爾技術行銷經理盧進忠(圖1)表示，近年來越來越多智慧聯網裝置出現，家中需要Wi-Fi聯網的產品顯著增加，像是智慧音箱、監控攝影機、電視機等。每個裝置所需要的頻寬皆不相同，而由於占據Wi-Fi通道的裝置眾多，因此在傳輸數據時，依照過往802.11ac的規範，在同一時間只能先傳輸其中一部裝置的數據，其他裝置則先等候，因而無法提供穩定、一致的聯網效果。
羅德史瓦茲(R&S)無線通訊量測事業部業務經理程世豪(圖2)則指出，Wi-Fi標準的演進主要以頻寬和傳輸效能為主。而隨著現今消費者紛紛在社群媒體中上傳、下載影片，加上影片畫質不斷提升，使得因而對於穩定的聯網環境有更殷切的需求，Wi-Fi 6便因此而誕生。
為了在室內、室外以及人口密集區域提供更可靠的性能，並實現更好的終端裝置電池續航力，Wi-Fi 6除了著重於速率與效能的提升(運行於2.4GHz/5GHz)，更重要的是，導入了正交分頻多工存取(OFDMA)及上行多用戶多重輸入多重輸出(Uplink MU-MIMO)等全新的傳輸機制。
多使用者MIMO特性，是使用波束成形技術將封包同步導向位於不同空間的使用者。也就是說，AP(Access Point)將為每位使用者計算通道矩陣，然後將同步波束導向不同使用者，而每道波束都會包含適用於所屬目標使用者的特定封包。Wi-Fi 6技術協議則是在上行和下行鏈路都能支援MU-MIMO，如此一來，透過協調機制能使得流量分配更為合理，大幅增加網路容量及效率(圖3)。
圖片來源：NI
根據國家儀器(NI)資料指出，Wi-Fi 6每次最多可傳送8個多使用者MIMO傳輸，遠高於802.11ac的4個。此外，每個MU-MIMO傳輸都具備專屬的調變與編碼組合(MCS)以及不同數量的空間串流。舉例而言，使用MU-MIMO空間多工時，AP的角色就等同於乙太網路交換器，能減少自大型電腦網路至單一連接埠的網域衝突。
而為了讓相同通道頻寬的更多使用者進行多工，Wi-Fi 6使用802.11ac的正交頻分多工(OFDM)數位調變架構為基礎，加入OFDMA機制。此一機制會將特定子載波集進一步指派給個別使用者，這表示，它會使用數量已預先定義的子載波，將現有的802.11通道(20、40、80與160MHz)劃分成較小的子通道。此外，802.11ax標準也仿效現代化的LTE專有名詞，將最小的子通道稱為「資源單位(RU)」，而當中至少包含26個子載波。
AP會根據多使用者的流量需求來判斷如何配置通道，持續指派下鏈中所有可用的RU。它可能會將整個通道一次配置給一名使用者(如同現行的802.11ac)，也有可能將通道進行分配，以便同時服務多使用者(圖4)。
圖片來源：NI
羅德史瓦茲應用工程部資深應用工程師鍾曜鴻(圖5)說明，導入OFDMA調變機制後，能支援更多用戶同時在同一通道中運行，進而提升Wi-Fi的傳輸效率與傳輸量，並降低延遲性。除此之外，802.11ax還可支援更高的QAM調變階次，搭配1024-QAM提供新的調變與編碼組合(MCS 10、11)，實現比802.11ac高25%的傳輸量；並且提供更大的OFDM FFT、更窄的子載波間距及更長的符碼時間。
盧進忠則指出，簡而言之，Wi-Fi 6的重點並不在於提升傳輸速度，而是強調傳輸的效率和穩定度，依據不同的數據量切割封包、安排傳輸通道等，進而讓所有的裝置都能順利地上傳、下載資料，實現高效率的傳輸結果。也因此，可以說Wi-Fi 6是個很大的革新，因為過往的Wi-Fi標準在制定時都是從電腦連網的需求進行討論，因過往的聯網裝置不多，大概就是筆記型電腦、桌上型電腦，再加上手機。然而，隨著智慧聯網裝置越來越多，以往的Wi-Fi標準已逐漸無法負荷，因此，便制訂出了802.11ax的規範，以滿足多裝置聯網的需求。
WiFi 6商機起 晶片出貨量將起飛
因應無線網路的聯網設備不斷增加，加上高解析度串流媒體影像、社交媒體及雲端應用的迅速普及，Wi-Fi聯盟宣布推出Wi-Fi 6，其商用腳步也全面啟動。
研究機構ABI資深分析師Andrew Zignani指出，無線通訊的裝置越來越多，流量也不斷提升，一個無線AP要支援的用戶也持續增加，因而增加蜂巢式網路負載。此外，Wi-Fi網路布建密度提升、無線通訊戶外連線需求漸增的趨勢，加上應用對於無線通訊技術的功率與頻譜效率要求越來越高，這些都是催生Wi-Fi 6的因素。
Zignani又進一步說明，Wi-Fi 6在高人口密度環境中具備更強的傳輸效能，將對企業應用與整個連網市場產生強大的吸引力。因此，比起Wi-Fi 5(802.11ac)，業者投入Wi-Fi 6技術發展的意願會更高；預期Wi-Fi 6導入市場的腳步，甚至會比5G發展快上許多，Wi-Fi 6晶片組的年出貨量有望在其展開商業部署的第三年(即2022年)突破10億大關。
晶片商磨刀霍霍 手機/AP先行導入
Wi-Fi 6商用全面啟動，根據研究機構ABI調查指出，Wi-Fi 6裝置的成長動力，主要來自智慧型手機市場。2019年起，智慧型手機市場將從Wi-Fi 5逐步過渡到Wi-Fi 6。而在2020年後，Wi-Fi 6產品完全通過認證，加上領導品牌旗艦機種陸續導入，會有更明顯的成長，而目前也已經有許多晶片大廠推出Wi-Fi 6的解決方案。
像是高通推出針對行動和運算終端裝置的連接系統單晶片(SoC)「QCA6390」，提供更快的連接速度、效率、覆蓋範圍、功耗和安全性等差異化體驗。據悉，該產品支援OFDMA和MU-MIMO技術，可改善頻譜效率、整體容量並幫助確保在擁擠網路中實現無縫體驗；並擁用擴大的覆蓋範圍，在將同步雙頻2×2 MIMO運作和8流探測機制結合，使其傳輸量效能提高達一倍，整體覆蓋範圍擴大提高達50%。
另外，和上一代產品相比，新推出的QCA6390，其14奈米製程與先進的電源管理架構相結合，可將電源效率提高達50%；以及結合目標喚醒時間(Target Wakeup Time, TWT)特性，使得裝置在運行如串流、Wi-Fi通話等耗電應用時，可實現高達67%的功耗降低。
另一方面，博通也推出BCM43752晶片，為智慧手機提供更高性能的連接解決方案。該產品同樣支援OFDMA、MU-MIMO技術、多頻段操作(MBO)的高級漫遊功能及WPA3安全協議，可在擁擠的環境中提供更好的性能，使智慧手機Wi-Fi連網能更穩定、快速。
博通無線通訊和連接部門營銷副總裁Vijay Nagarajan指出，該公司致力為全球的智慧手機提供先進的連接技術，而透過BCM43752將Wi-Fi 6技術導入廣泛的手機市場，且該產品將功率放大器(PA)和低噪音放大器(LNA)等RF元件都整合至同一元件中，可有效降低設計成本。
除了智慧手機之外，AP產品也是推升Wi-Fi 6成長的其中一項重要應用。程世豪表示，要推動Wi-Fi 6，首先得先建立完善的基礎設施，AP便是其中一項。因此，目前也有許多OEM業者發表支援Wi-Fi 6的路由器產品，像是NETGEAR旗下的新款智慧無線路由器「RAX80」，以及華碩日前在2019 CES展會上亮相的ASUS RT-AX88U雙頻無線路由器，皆是支援Wi-Fi 6。
因應AP市場，聯發科也發表用於家庭和企業網路服務的Wi-Fi 6晶片組，將支援一系列包括無線接入點、路由器、閘道和中繼器等產品；且也支援2×2以及4×4組態，同樣具備OFDMA、MU-MIMO、TWT、空間複用等特點，提升無線網路設備的效率和容量，通過下載和上行鏈路調度，確保語音、視訊影像、社交網路及遊戲等應用的頻寬，實現更高的聯網資料速率，杜絕了運行線上遊戲或觀看串流影片時的延遲，並降低聯網設備功耗和延長電池壽命。
此外，聯發科還支持並引領Wi-Fi聯盟EasyMesh標準的部署，該標準針對Wi-Fi覆蓋範圍的擴展而制定。聯發科技的智慧家居晶片組將與EasyMesh標準相容。這一新標準擴展了Wi-Fi的訊號範圍，以便使用者在室內乃至屋外均能實現全面聯網。
實現Wi-Fi 6商品化 測試首重真實環境模擬
Wi-Fi 6商用腳步如火如荼，在晶片業者紛紛推出相關解決方案的情況下，Wi-Fi 6的測試需求也隨之上揚。對此，量測儀器業者也備妥相關測試方案，例如羅德史瓦茲便備有CMW270無線通訊測試儀。
據悉，與傳統非訊令模式的量測儀器相比，該產品的優勢在於，待測物可在真實的條件下運作，並且不必透過特定軟體和控制器去控制待測物的發射和接收。而CMW270不僅符合IEEE標準，如802.11a/b/g/n/ac/ax，同時亦支援藍牙設備的多種標準；此外更支援符合IEEE 802.15.4的ZigBee和Thread相關測試。
鍾曜鴻指出，過往採用非訊令測試儀進行測試，會面臨到實驗室測試結果和實際使用環境不符的情況。舉例來說，一款可支援Wi-Fi 6的智慧手機，其在實驗室中測試的結果，顯示傳輸速度符合最高標準(如5GHz)，但消費者在日常環境使用時，因眾多因素影響(例如建築物遮蔽、身處地點等)，使得傳輸速率不見得時時能達到5GHz，消費者便因而會覺得手機業者有欺騙之嫌。
也因此，採用訊令測試儀的最大重點便是在實驗室量測時，可模擬真實使用環境，讓產品量測的表現能與消費者的使用情況一致，如此一來不僅可確保消費者能有良好的使用體驗，也有助於品牌業者維持產品品質，降低客戶投訴機率。
驗證計畫可望加速 Wi-Fi 6商品普及
Wi-Fi 6帶來了相當的討論聲量，而為加快Wi-Fi 6商用時程，並確保其互通性和互操作性，近日Wi-Fi聯盟也宣布Wi-Fi 6相關認證計畫將在2019年第三季上線。可以想見，在認證計畫上路之後，勢必也將帶動終端產品的導入速度。
Wi-Fi聯盟行銷總監Kevin Robinson表示，Wi-Fi 6支援了大量的新功能，這為互通性、互操作性(Interoperability)帶來新的挑戰。正因如此，相關的認證計畫內容，也將隨著互通性、互操作性的重要性提升，而出現許多新挑戰。
此外，Wi-Fi 6能有效提升2.4GHz和5GHz頻段的效能，此外，也能提高電源效率。因此，聯邦通訊委員會(FCC)也正在考慮將6GHz頻段納入，以因應更多免執照頻段(Unlicensed Band)需求所用。Robinson認為，業界相當期待Wi-Fi 6能夠納入6GHz頻段，IEEE也已經開始針對此需求展開工作。
盧進忠指出，Wi-Fi 6要普及，最關鍵的要素在於認證的速度，這可分為三個時間點。首先是晶片在設計時是否有先符合Wi-Fi 6的規範，接著到了模組廠的時候須進行軟硬體測試；而到了OEM業者時，更須進行系統整合。換言之，Wi-Fi 6的普及挑戰不在於技術設計，而是在於這一步一步的認證時間和速度。
而Wi-Fi 6相關認證計畫將在2019年第三季上線，意味著今年雖然會有一些pre-Wi-Fi 6，但更多的產品仍是在進行測試、驗證之中，以確保其互通性和互操作性。因此，簡而言之，要看到Wi-Fi 6商品大量上市，其時間點仍會落在2020年。
總而言之，隨著消費者、家庭及企業用戶要求更智慧、更快速、更穩定和更高頻寬的無線聯網環境，Wi-Fi 6可說是勢在必行；相關晶片、終端產品陸續問世，而在滿足設備的互操作性需求以及安全標準確立，並於2019年第三季上路後，勢必將加快普及速度，Wi-Fi 6商用產品有望在2020年大舉出籠。
