不光是手機、平板等行動裝置,基於消費市場的家用物聯網,在這10年間成為一種趨勢,也使得家庭成為了高度密集型態的 Wi-Fi 使用場域,促使無線技術不斷進行突破,在 Wi-Fi 4、Wi-Fi 5仍具有一定比例使用者的狀態之下,今年博通、高通和聯發科三大廠商都陸續發表了 Wi-Fi 7的晶片與解決方案,也讓 Wi-Fi 7在近期產生了高度的話題性,究竟 Wi-Fi 7代表的意義是什麼?而受限於台灣法規,而遲遲等不到的 Wi-Fi 6E 產品又有何差異?透過本篇特別企畫,我們就以現在普及的 Wi-Fi 6為起點,來看看 Wi-Fi 6E 與 Wi-Fi 7新一代無線技術的改變。
文章目錄
Wi-Fi 6技術的發展方向
Wi-Fi 6作為目前主流的無線標準,你是否有感覺到,它的生命週期好像過得特別快,似乎家裡的網路才剛升級替換沒多久,有關新一代無線網路技術的消息,就已經頻繁地在媒體上出現,對於某些從 Wi-Fi 5升上來的用戶來說,甚至沒有特別明顯的速度提升感,因此也對於即將到來的 Wi-Fi 6E、Wi-Fi 7興趣缺缺,會出現這種狀況,還是得先從 Wi-Fi 6的重點訴求開始說起。
以多裝置連接為前提
其實每次無線技術進行改朝換代,理論傳輸速度都會大幅攀升,例如同樣在80MHz頻道頻寬、單一空間流的狀態下,Wi-Fi 6傳輸速度即可達到600Mbps,比 Wi-Fi 5的433Mbps要高出不少,隨著頻道頻寬的增加以及調變技術的升級,傳輸速率的差距也會等比增加,但與此同時,想要達到更高的速度,終端設備(例如手機、筆電等裝置)的速度是否跟得上去,往往是常被忽略的盲點,並不是說更換了高規格的 Wi-Fi 6路由器,原有電腦、手機下載速度就會直接翻倍,因此在選擇路由器速度規格時,要依據家中連網裝置的數量與使用情境來考量,不是想要多快,就能多快。
除了無線速度之外,Wi-Fi 6還引入了兩項重點核心技術:首先,Wi-Fi 6改以 OFDMA 技術取代 Wi-Fi 5的 OFDM 通訊傳輸模式,讓來自不同裝置的資料封包,能夠合併進行傳送,以減少頻寬的佔用,提高無線網路封包傳輸的效率;再搭配 MU-MIMO 技術同時與多裝置進行通訊,就能避免過去 MIMO 模式下,需要排隊進行傳輸的狀況,可以有效降低延遲。這些新技術的目標,主要針對多裝置的同時間傳輸進行改良,能夠更有效率的運用頻譜資源,如果家裡本來連網設備就不多,平常也不太會同時使用,那麼對於 Wi-Fi 6的升級感受自然就比較有限。
理論與實際的落差
在物聯網發展的趨勢下,自 Wi-Fi 6開始,無線技術的方向已經開始轉變,把重點放在服務多裝置的高效傳輸,這可說是 Wi-Fi 6有別於前代標準的最大優勢,不過,這個優勢必然需要更大的頻寬來加以支撐才行,Wi-Fi聯盟在 Wi-Fi 6標準制訂之初,就已經預見到2.4GHz、5GHz兩個工作頻段,將會隨著裝置數量增加以及頻道干擾狀況日益嚴重,需要額外的譜頻支援,因此有納入6GHz頻段的規劃,不過由於各國無線通訊的頻譜分配向來由政府統一監管,因此必須等待相關法規的開放,才可能有進一步突破的契機。
Wi-Fi 6E解決了什麼問題?
距離 Wi-Fi聯盟剛推出 Wi-Fi CERTIFIED 6認證計劃後不久,2020年1月 Wi-Fi 聯盟隨即發布了 Wi-Fi 6的後續標準 Wi-Fi 6E ,目的是用來識別具備 Wi-Fi 6E 特性與功能的設備產品,雖然在無線技術層面上,包含 OFDMA、MU-MIMO、BSS Coloring、TwT 等,Wi-Fi 6E 與 Wi-Fi 6可說是完全一致,不過 Wi-Fi 6E 卻是自 Wi-Fi 無線標準出現以來,首度將工作頻段拓展到6GHz,可以說是一項重大的革新,與此同時,美國聯邦通訊委員會(FCC)也完成了6GHz頻譜的清理,開放5.925GHz~7.125GHz共計1200MHz的頻譜資源,給非授權、免特許執照使用,英國、南韓等國家也陸續跟進,至今全球已有數十個國家已經開放6GHz頻段支援 Wi-Fi 6E 使用。
更多可用頻道
Wi-Fi 6E 作為 Wi-Fi 6的升級版,透過加入6GHz頻段所帶來的最大好處,就是能夠提供更多可用的頻道。舉2.4GHz為例,由於頻譜範圍只有不到100MHz,只能支援20、40MHz的頻道頻寬,也因此限制了2.4GHz的最高傳輸速度;至於5GHz雖然擁有500MHz的頻譜範圍,在 Wi-Fi 6標準下的頻道頻寬上限也提高至160MHz,不過由於5GHz所開放的譜頻範圍並不連續,導致頂多只有2個160MHz頻道可用,當 Wi-Fi 6裝置進一步普及之後,就很容易與周遭的用戶互相干擾,此外5GHz頻段中其中更包含了與航空、氣象雷達系統共用的 DFS頻道,這些都是讓5GHz訊號出現不穩定的因素,但新的6 GHz頻段為連續頻譜,能夠提供額外14個80 MHz頻道或7個160 MHz超寬頻道,且6 GHz頻段比起2.4GHz、5GHz也相對「乾淨」許多,不會出現採用舊式標準的無線設備拖慢整體速度。
硬體設備需更換
Wi-Fi聯盟預期 Wi-Fi 6E 將會在許多領域有所貢獻,包含統一通信、雲端計算、VR/AR 設備以及遙現(TelePresense)等需要高速傳輸的高頻寬應用。但要注意的是,由於6GHz頻段的特殊性,既有的 Wi-Fi 6無線路由器,無法簡單地透過韌體升級方式更新為 Wi-Fi 6E,需要硬體的支援才能連接至6GHz頻道,而裝置端同樣也要支援才行。另外,由於6GHz的頻率較高,無線波長比5GHz更短,在遇到障礙物時,訊號衰減程度也越大,在實際運用上,依據用戶所處環境的不同,還是需要與2.4GHz、5GHz等頻段互相搭配。
Wi-Fi 7的全面進化
基於 IEEE 802.11be協議的 Wi-Fi 7無線標準,目前仍處在草案的階段,將會接任 Wi-Fi 6而成為新一代的無線標準,預計2024年正式推出,不過就目前發展趨勢來看,這個時程或許還會再提前,其中聯發科於今年初就率先完成 Wi-Fi 7技術展示,並於今年5月發表 Wi-Fi 7無線連網平台解決方案「Filogic 880 和 Filogic 380」;高通亦在 MWC 2022大會亮相 Wi-Fi 7晶片方案「FastConnect 7800」;而博通不但已發表首款 Wi-Fi 7 SoC 晶片BCM4916,更發布一系列涵蓋消費端、企業端與移動設備的生態系組合,三大廠均積極投入 Wi-Fi 7的市場佈局。
理論速度達46Gbps
根據已發佈的草案,Wi-Fi 7將會延續現有的 Wi-Fi 6E 標準,擁有2.4GHz、5GHz以及6GHz等3個工作頻率,除了速度方面的升級之外,也將會納入新的功能。 Wi-Fi 7將頻道頻寬從160MHz提高至320MHz,讓6 GHz頻段可以支援多達6個重疊320 MHz頻道和3個非重疊頻道,由於頻寬增加,速度也隨之翻倍;此外,Wi-Fi 7支援最多16x16 MIMO,16道空間串流透過MU-MINO能同時連接更多裝置,提供雙倍的輸送量,並且在上行與下行鏈路都能夠運作。 Wi-Fi 7還將調製模式提高至4K QAM(4096-QAM),讓每個封包能夠承載更多的資料,相比 Wi-Fi 6的1024-QAM,峰值傳輸效能約可提升20%。綜合結算下來,Wi-Fi 7的理論傳輸速度應能達到46Gbps以上,擁有將近五倍於 Wi-Fi 6與 Wi-Fi 6E 的速度。
草案當中 Wi-Fi 7還將引入新的多重連接(MLO)技術,這項技術允許設備能夠同時連接到5GHz及6GHz頻段,透過建立聚合連接來發送和接收數據,藉此提供更高的傳輸性能,也有助於減少延遲,甚至還可以動態進行切換。另外 Wi-Fi 7針對現有的 OFDMA、MU-MIMO 等技術,也都進行了效率方面的增強。
著重企業端應用
由於 Wi-Fi 7的超高傳輸量及低延遲特性,未來將會首先應用於商業及工業的範疇,甚至有機會取代有線網路,畢竟 Wi-Fi 7的速度遠比目前數據中心的10Gbps乙太網路要高出太多,且具備無線的便利性。另外,市場也預料 Wi-Fi 7可以加速8K影音串流、雲端遊戲、擴增實境與VR、醫用遠距手術等應用的實現與普及,至於在消費端,由於固網環境大多維持在1Gbps,需進一步升級網路基礎建設,才能有讓 Wi-Fi 7大展身手的環境。
Wi-Fi 7與 Wi-Fi 6/6E 技術對比
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Wi-Fi 6 |
Wi-Fi 6E |
Wi-Fi 7 |
IEEE協議 |
802.11ax |
802.11be |
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工作頻率 |
2.4GHz、5GHz |
2.4GHz、5GHz、6GHz |
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加密協定 |
WPA3 |
WPA3 |
WPA3 |
頻道頻寬 |
最高至160MHz |
最高至320MHz |
|
調變技術 |
1024-QAM OFDMA |
4096-QAM OFDMA |
|
MIMO |
8x8 MU-MIMO |
16x16 MU-MIMO |
|
理論速度 |
9.6Gbps |
46Gbps |
蓄勢待發的新一代無線路由器
就台灣市場來說,由於政府仍未正式開放6GHz頻段、網路基礎環境的建置有待完善,以及多數裝置尚不支援等諸多問題,因此直到本文截稿之時,台灣消費者若想購置新一代的無線路由器,大多還是只能尋求國外網購手段,除了 Wi-Fi 7將先以商用領域為主,面向消費端的 Wi-Fi 6E 產品可以說已經基本到位,就只差政府的臨門一腳,有風聲指出,最快在今年第四季,應該就會有明確的消息了,這邊就列舉數款國內外已經上市,或即將上市的機種。
Synology RT6600ax:搶先支援U-NII-4 Wi-Fi頻段
產品規格
● SoC晶片:Qualcomm Cypress IPQ6018
● 無線速度:600Mbps(2.4GHz)+4800Mbps(5GHz-1)+1200Mbps(5GHz-2)
● 天線數:6根
● 尺寸:175x320x200mm廠商資訊
● 群暉科技
● www.synology.com/zh-tw
● 建議售價:新台幣9,999元
以 NAS 設備為人所知的 Synology,近期所推出的 RT6600ax 無線路由器,雖未提升到 Wi-Fi 6E 規格,不過卻也是市場上首批支援5.9 GHz頻段的機種,與現有主流的 Wi-Fi 6產品相比,RT6600ax 所多出的5.9 GHz頻段,能夠降低頻道的擁擠與干擾,惟需等政府開放。RT6600ax 的另一項優勢在於軟體層面,透過 Synology 所開發的作業系統 SRM,不但能安裝應用自行擴充路由器功能,還能支援更完整的 VLAN 設置,用戶可新增獨立的虛擬區域網路,與主要網路進行區隔,而專屬 SSL VPN 服務和強大的防火牆,也都讓 RT6600ax 具備了商用等級的安全防護。
TP-Link Deco XE75:運用6GHz頻段作為Mesh回程
產品規格
● 處理晶片:Broadcom 1.7 GHz雙核心CPU
● 無線速度:574Mbps(2.4GHz)+2402Mbps(5GHz)+2402Mbps(6GHz)
● 天線數:4根(每台)
● 尺寸:105×105×169mm廠商資訊
● 台灣普聯研發
● www.tp-link.com/tw/
● 建議售價:新台幣請洽廠商
TP-Link 於今年初在CES上發表多款 Wi-Fi 6E 系列產品,其中 Deco XE75是一款 AXE5400等級的三頻Mesh路由器,內建新一代 AI 智慧漫遊 Mesh 技術,可學習並記錄設備的漫遊習慣、分析節點負載狀況,來達到無縫且穩定的 Wi-Fi 效能,XE75並採用 Wi-Fi 6E 的6GHz頻段作為獨立專用回程,不但能夠避開傳統設備及鄰居 Wi-Fi 的干擾,對於非6E 設備的無線傳輸也有提升的作用。除了能夠連接多達200台的設備之外,單台XE75的訊號即可覆蓋81坪範圍,三台XE75所組成的 Mesh 網絡,更可廣達202坪。
Netgear Nighthawk RAXE500:夜鷹系列第一台 Wi-Fi 6E 機種
產品規格
● 處理晶片:Broadcom 1.8 GHz四核心CPU
● 無線速度:1.2Gbps(2.4GHz)、4.8Gbps(5GHz)+ 4.8Gbps (6GHz)
● 2.5G連接埠:1組廠商資訊
● 瀚錸科技
● www.netgear.com
● 建議售價:請洽廠商
去年於美國上市的 Netgear Nighthawk RAXE500,也是 Netgear 旗下第一款 Wi-Fi 6E 三頻無線路由器,同樣採取了高規格的設計,延續了夜鷹系列的流線外型,採用翼形可折疊式的天線結構,內藏8支天線已針對方向進行了最佳化,覆蓋範圍達到3500平方英呎,於2.4GHz、5GHz以及新增的6GHz等3個頻段,分別支援4x4無線傳輸模式,總計12道串流提供10.8Gbps無線速度,不過在有線網路部分,RAXE500並未支援到10G網路,而是提供一組2.5G Multi-Gig網路埠,產品定位更偏向於家庭用戶。
TP-Link Archer AXE200 Omni:仿生設計的自動化機械天線
產品規格
● 處理晶片:2.0 GHz四核心CPU
● 無線速度:1148Mbps(2.4GHz)、4804Mbps(5GHz)+ 804Mbps(6GHz)
● 10G連接埠:兩組
● 支援EasyMesh廠商資訊
● 台灣普聯研發
● www.tp-link.com/tw/
● 建議售價:新台幣尚未上市
同樣在今年 CES展上,TP-Link 所發表的 Archer AXE200 Omni,則是一款搭載機械式旋轉天線的三頻 AXE11000無線路由器,吸引了不少媒體目光,同時也獲得了 CES 2022創新獎的肯定。Archer AXE200 Omni除了支援最新 Wi-Fi 6E 技術,最大特色是在於能夠因應訊號波形而自動調整的四組可動式天線,能夠強化指定方向的 Wi-Fi 效能和穩定性,也可以自動指向使用者裝置的方向來增強訊號,目前官方雖然並未公佈更多硬體規格細節,不過應該在今年內就會推出。
ROG Rapture GT-AXE16000:全球首款四頻 Wi-Fi 6E 電競路由器
產品規格
● 處理晶片:Broadcom 2.0 GHz四核心CPU
● 無線速度:1148Mbps(2.4GHz)+4804Mbps(5GHz-1) +4804Mbps(5GHz-2)+ 4804Mbps(6GHz)
● 10G連接埠:兩組
● 支援AiMesh廠商資訊
● 華碩電腦
● www.asus.com/tw/
● 建議售價:尚未上市
繼去年的 GT-AXE11000之後,華碩 ROG 今年再接再力發表旗艦級 Rapture GT-AXE16000電競路由器,共包含2.4 GHz、兩個5 GHz及6 GHz等四個頻段,且皆能以4T4R模式進行傳輸,總頻寬高達15560Mbps,配備新一代 Broadcom Wi-Fi 晶片和處理器,最高可提升18%網路傳輸速度,內建華碩自家的 RangeBoost Plus 技術,可提升 Wi-Fi 訊號和整體覆蓋範圍。機身共配置兩個10 Gbps WAN /LAN埠、四個1 Gbps LAN埠和一個2.5 Gbps WAN埠,能同時滿足 NAS 等有線設備的高速需求,針對遊戲伺服器的連接,則提供了三段式的加速性能。
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