3 倍速！802.11ac 來襲：標配與選配頻寬，應用技術全面剖析

2013年下半年當中，無線傳輸界大事除了台灣的4G執照終於塵埃落定，標到的業者可正式著手建構基地台之外，跟個人比較相關的網路應用方面，就是各家802.11ac產品陸續推出，市面上叫得出名字的廠商大多有推出相對應產品，正式宣告802.11n即將沒落，轉而投入802.11ac世代。

新世代正式邁入市場

大約在年底時，已經可以看見Intel支援802.11ac的產品，其中Dual Band Wireless-AC 7260 miniPCI-E網路卡陸續搭著主機板與筆電出貨，這對市場上有著重要意義。原先市場上先行使用802.11ac無線裝置的行動產品僅有Apple筆電、New HTC One、Samsung Galaxy S4等，802.11ac總體無線網路市場的佔有率並不高，加上手機類產品的效能有限，並不見得能夠充分利用802.11ac的頻寬。

Intel過去以Centrino強力行銷，綁定處理器、晶片組、無線網路3類型晶片，以及給予品牌商折扣空間，使得市面上筆電若是採用Intel處理器和晶片組，也有很大的機會同時出現Intel的無線網路。Intel推出支援802.11ac的無線網路晶片的意義在於，正式帶領筆電從802.11n切進802.11ac世代，也宣告2014年是802.11ac普及元年。

draft草案版先行

不論是最初版的802.11，還是目前的802.11ac，皆由IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，電機電子工程師學會）負責制定，會員中當然有許多無線網路產品的製造商，因此每當表決新版標準時，就是確保自身利益的拉鋸戰，各家廠商都希望自己擁護的規格能夠變成最終版的標準，以便能夠在最快速的時間內推出產品，或是以專利授權方式從其他廠商撈一筆，因此每次的標準制訂都相當費時。

這其中牽扯的利益糾葛旁人看也看不清，但這次做了非常正確決策，負責測試無線網路產品的Wi-Fi聯盟，已經針對正式標準前的802.11ac draft 3.0當中，已經確立的技術進行認證，讓各方產品能夠互通有無，不會再發生第一代802.11n draft產品相容性不好的憾事。目前最新的802.11ac規範為2013年10月23日的draft D7.0，已經確定99％的最終標準，相信再過不久，正式版即可問世。

80MHz標配、160MHz選配

802.11n以前使用20MHz的頻寬（Bandwidth），802.11n開始使用40MHz的頻寬，更大的頻寬意味著更快的速度。以市場上常用的行銷術語來解釋，就是馬路上擁有更多條線道，可同時容納更多的車子行走。802.11ac標準將馬路拓展成802.11n的2倍寬，達到80MHz，並有選配的規格拓展為160MHz。就各國開放的ISM頻段來說，部分國家有可能沒有辦法配置1個連續的160MHz給802.11aac使用，所以802.11ac也支援2個不連續的80MHz頻寬合併傳輸。目前市面上的產品皆無法支援160MHz頻寬，筆者猜測應該要到今年各家廠商推出第二代的產品，才有可能正式支援。

2.4GHz不夠、改換5GHz

從前我們就曾談過頻譜合法使用的問題，因為無線通訊並不像有線通信，具有專線專用、不會影響他人、頻寬隨著線材的架設成等比例成長的優點。無線通信具有開放的特質，在空間內以特定的場（field）散佈，因此當你使用了某個頻段，附近其他的人便無法使用，如果硬是在已經被占用的頻段上進行通訊，則會相互造成干擾，雙方的通訊效率將下降甚至是完全斷訊。

就因為頻譜資源如此珍貴，大部分無線頻率皆要向在地政府繳交使用權利金之後，才可使用。但是世界上也有不需付費、可使用的頻率範圍，此種頻段稱為ISM（Industrial, Scientific and Medical，工業、科學、醫療），在一定傳輸功率以內，以及不干擾其他頻率的前提下，皆可免費使用。就各國通用、且具備802.11傳輸效能需求的頻段來看，就是2.4GHz這個頻段擁有超過20MHz頻寬的使用資源，且頻率較低、傳輸範圍較廣、硬體製造成本便宜，所以很多的無線產品皆以2.4GHz傳輸。

成也免費、敗也免費，就是因為2.4GHz的產品太氾濫了，相互干擾嚴重，所以在802.11n導入了同樣是免費的5GHz頻段列為選配。802.11ac則是因為其標準為使用80MHz頻寬，免費的2.4GHz頻段不夠塞，因此改採5GHz進行傳輸，以台灣開放的5725MHz～5825MHz來計算，就有100MHz的頻寬。除5725MHz～5825MHz這段外，世界上各國針對5GHz頻段還有其他的開放頻率，但通常要求須有DFS（Dynamic Frequency Selection，動態頻率選擇）和TPC（Transmit Power Control，傳輸功率控制功能），甚至是要求其發射功率或限制在家庭內使用（台灣地區5.25GHz～5.35GHz限於室內使用），控制上較為複雜，因此絕大部分的5GHz產品僅能運作於5.8GHz左右（歐洲為5.2GHz～5.3GHz），或是上市後再以更新韌體的方式提供其他5GHz頻段的支援。

▲筆者在西門町打開手機掃瞄Wi-Fi頻率，可見到2.4GHz中擠了相當多的AP，但5GHz卻半個都沒有。

256-QAM調變

由於QAM的原理比較複雜，我們之前也曾經於精神時光書的部分也說明過，請讀者參閱電腦王110期第125頁，或是參考http://www.techbang.com/posts/15863。原先802.11n採用64-QAM調變，藉由2個正交訊號的振幅差異，變化出64種訊號，1次便可傳輸6bit資料，802.11ac則是進化到了256-QAM，一次即可傳輸8bit資料，但對於訊號造訊比的要求也更為提高。

▲在固定的能量範圍內塞入更高階的QAM，意味著每點之間的距離更小，容易受到雜訊干擾而導致速度下降。