今日的世界，無線信號(hào)在我們周遭早已無所不在，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求已經(jīng)不再只是上網(wǎng)瀏覽數(shù)據(jù)，一般的傳輸已無法滿足各式各樣的需求，更多的挑戰(zhàn)如高質(zhì)量的多媒體傳輸、4K甚至8K畫質(zhì)和藍(lán)光影片、甚至要能提供大量的使用者同時(shí)聯(lián)機(jī)、高效率各式各樣的無線產(chǎn)品使用等等需求，如此對(duì)于網(wǎng)絡(luò)尤其是無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境將是個(gè)很大的挑戰(zhàn)，因此在無線的技術(shù)上勢(shì)必提升更先進(jìn)的技術(shù)來滿足更強(qiáng)大的無線網(wǎng)絡(luò)需求。

成立20周年的Wi-Fi聯(lián)盟基于IEEE 802.11ax的標(biāo)準(zhǔn)，于今年9月推出了全新的Wi-Fi認(rèn)證Wi-Fi CERTIFIED 6?，Wi-Fi 第六代的推出也代表無線網(wǎng)絡(luò)正式邁入一個(gè)新的里程碑，滿足了現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)的需求，提供速度更快、安全性更高、更省電的無線傳輸。

綜觀Wi-Fi聯(lián)盟于1999年成立，至今茁壯了20年，聯(lián)盟為了無線產(chǎn)品的質(zhì)量與互操作性基于IEEE 802.11的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展了許多的測(cè)試與認(rèn)證，于2018年底開始以世代的命名方式為其支持的標(biāo)準(zhǔn)分類。從一開始的Wi-Fi CERTIFIED a/b/g成長(zhǎng)期，到2009年推出的第四代Wi-Fi CERTIFIED n將整個(gè)Wi-Fi產(chǎn)品帶入的成熟的階段，2014年推出更新的第五代Wi-Fi CERTIFIED ac更是導(dǎo)入許多的無線技術(shù)，到今年Wi-Fi聯(lián)盟推出的新時(shí)代第六代Wi-Fi 6認(rèn)證，每一個(gè)時(shí)代都代表無線網(wǎng)絡(luò)加入許多的新技術(shù)，下表是各個(gè)Wi-Fi時(shí)代的傳輸速度。

從技術(shù)的角度分析，每一代的Wi-Fi使用了不同的帶寬、調(diào)變、安全性與數(shù)據(jù)流等等，當(dāng)然有著不同的傳輸能力并且持續(xù)采用更新的技術(shù)，各項(xiàng)表現(xiàn)透過以下表格說明：

Wi-Fi 6最大的變革，除了大幅提升原有第四代與第五代的速度外，在安全性的部分也采用目前最高 WPA3 安全性等級(jí)；而長(zhǎng)久以來Wi-Fi的最大問題在于耗電的部分也有提出方案，以目前IoT產(chǎn)品充斥市面的現(xiàn)況并與網(wǎng)絡(luò)相輔相成，Wi-Fi技術(shù)在此絕不能缺席IoT的世界，因此提出了省電的技術(shù)來協(xié)助IoT兼具快速傳輸能力與提高產(chǎn)品的電力續(xù)航能力。接著Wi-Fi 6的關(guān)鍵技術(shù)討論：

A. OFDMA (orthogonal frequency division multiple access)

原本的Wi-Fi使用OFDM技術(shù)，而OFDMA在帶寬的分配上將更有效率，舉例來說：原本每位使用者擁有相同的時(shí)間槽，全部的使用者皆被分配到相同的資源，每隔一個(gè)周期被安排資源一次，但在實(shí)際的運(yùn)用上瀏覽網(wǎng)頁或傳信息的用戶在使用量上會(huì)比看電影的少，若透過OFDMA則可將資源做更細(xì)部的切割，OFDMA的資源依照使用者的需求不同而調(diào)整，因此在使用上將更有彈性的調(diào)整分配，而且分配到的周期也不再是固定的，如此更能提高帶寬使用率與降低延遲的產(chǎn)生。

B. 1024 QAM (quadrature amplitude modulation)

正交振幅調(diào)變是透過在載波上進(jìn)行振幅調(diào)變的方式傳送信號(hào)，在802.11n 使用64QAM，到了802.11ac則使用了256QAM，最新的Wi-Fi 6則使用更高的1024QAM?？煽吹?024 QAM在星座圖上更為密集，由于載波之間的間隔更密集，因此對(duì)EVM的要求更為嚴(yán)格，也因?yàn)榭萍嫉倪M(jìn)步讓電子組件更為可靠、震蕩器更為精準(zhǔn)，因此原視為極限的256 QAM能繼續(xù)向上發(fā)展。透過如下的星座圖可以看到802.11ax使用的1024QAM 比802.11ac使用的256QAM，在傳送時(shí)可以增加更多的容量，Wi-Fi 6使用1024 QAM單一技術(shù)就能比上一代增加1/4的速度，同時(shí)在MCS 的部分則定義支持更多從0~11的調(diào)變編碼。

C. MU-MIMO (Multi-user multiple input, multiple output)

MIMO多進(jìn)多出的技術(shù)并非新的技術(shù)，在802.11n即有設(shè)備開始運(yùn)用，以往的單一使用者SU(Single User)僅能在一個(gè)時(shí)間內(nèi)提供一位使用者M(jìn)IMO的傳輸，漸漸802.11ac提升到多使用者M(jìn)U(Multi User) 在Downlink時(shí)候能提供最大4位(4 Spatial Streams)服務(wù)，最新的Wi-Fi 6 支持到最高8天線的設(shè)計(jì)，則能同時(shí)提供MU Downlink 和Uplink 同時(shí)8 Spatial Streams的傳輸進(jìn)行。

D. TWT (Target wake time)

Wi-Fi 6 擁有傳輸速度快、構(gòu)建成本低等優(yōu)勢(shì)，且在生活上早已廣為被接受，但其缺點(diǎn)為較為耗電、待機(jī)時(shí)間短，然而，今日在智能生活的架構(gòu)下，各種IoT產(chǎn)品早廣為人們所使用，IoT其需要的特性為待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，事實(shí)上許多傳感器的待機(jī)時(shí)間高達(dá)95%，因此Wi-Fi 6也針對(duì)這一需求，加入TWT技術(shù)來改善待機(jī)與電力消耗問題。

TWT技術(shù)能定義每個(gè)裝置的Wake Time，讓裝置在不使用時(shí)進(jìn)行休眠，一段時(shí)間才回到Awake。以下圖來看，Access Point在Beacon信息里面表示了TW時(shí)間，不同的設(shè)備定義了不同的TW時(shí)間，舉例來說物體傳感器的TW會(huì)較短，溫濕度偵測(cè)器的TW可以較長(zhǎng)，在TW時(shí)間到達(dá)時(shí)才送出Trigger信息讓設(shè)備Wake up后進(jìn)行運(yùn)作，在此之前的設(shè)備皆在休眠的狀況，如此即能簡(jiǎn)單且有效的達(dá)到省電的效果。

E. BSS coloring

以往的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，當(dāng)環(huán)境過于忙碌時(shí)，數(shù)據(jù)就會(huì)產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致不停的重傳影響效率，因此使用了CSMA/CD機(jī)制來避免數(shù)據(jù)的碰撞，CSMA/CD做法為當(dāng)每次要傳輸前，先監(jiān)聽通道是否正在傳輸，若通道凈空則可以傳輸，如此機(jī)制雖然容易設(shè)計(jì)，但在若遇到忙碌的無線環(huán)境下，將導(dǎo)致過多的等待時(shí)間。

而BSS coloring則利用一個(gè)Header，來標(biāo)記每個(gè)存取點(diǎn)所屬于的顏色，以圖來說明，被標(biāo)示為同一個(gè)顏色的?BSS Color，在傳輸時(shí)會(huì)忽略其他?顏色的BSS Color，即使是同一個(gè)頻道，也會(huì)因?yàn)楹雎粤似渌鸅SS Color的干擾，因此可減少等待的時(shí)間，尤其在目前無線網(wǎng)絡(luò)普遍存在擁擠的狀況下，如此機(jī)制能對(duì)抗干擾與有效提高傳輸效率。

Wi-Fi 6 透過加入了前述的新技術(shù)能有效增加原有的傳輸速度、在資源的使用上也更為有效率，更強(qiáng)的抗干擾與同時(shí)多人多任務(wù)傳輸、并且具電力管理的省電機(jī)制。除此之外Wi-Fi 6也具有向下兼容的能力?802.11a/?b/?g/?n/?ac，也提升了安全性與優(yōu)化的頻譜運(yùn)用，因此Wi-Fi 6的測(cè)試認(rèn)證除Wi-Fi 6本身之外還需要執(zhí)行以下相關(guān)的測(cè)試，全部通過即表示產(chǎn)品擁有Wi-Fi 6的絕對(duì)高質(zhì)量與性能。圖案小三角形為Wi-Fi 5認(rèn)證所必須執(zhí)行項(xiàng)目，大三角形為Wi-Fi 6所必須執(zhí)行項(xiàng)目。

1. Wi-Fi CERTIFIED? n
2. Wi-Fi CERTIFED? ac
3. Wi-Fi CERTIFED WPA3?
4. Wi-Fi CERTIFIED Agile Multiband? (MBO)
5. Protected Management Frames (PMF)

百佳泰在眾多實(shí)驗(yàn)室中，目前擁有3套Wi-Fi 聯(lián)盟認(rèn)可的Wi-Fi 6測(cè)試設(shè)備，是目前擁有最多設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室，也有最高效率的測(cè)試時(shí)間；另外協(xié)會(huì)推出的其他30項(xiàng)的測(cè)試項(xiàng)目，目前亞洲地區(qū)的認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室中，也僅有百佳泰能完全執(zhí)行全部項(xiàng)目，可以說是目前測(cè)試能量最強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)室，請(qǐng)讓百佳泰支持您的產(chǎn)品取得Wi-Fi 6的認(rèn)證方案或來信至cn_service@allion.com.cn。

如果是少數(shù)人使用高流量網(wǎng)絡(luò)，因網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠不會(huì)發(fā)生問題，但是如果是多人同時(shí)使用網(wǎng)絡(luò)的情況下，每個(gè)人被分配到的網(wǎng)絡(luò)帶寬就會(huì)變小，造成看影片時(shí)會(huì)有延遲的情況發(fā)生，使用視頻電話也會(huì)發(fā)生斷斷續(xù)續(xù)的狀況。那如何改善這些狀況呢？辦法不外乎加大網(wǎng)絡(luò)的帶寬或是調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級(jí)(QoS )來解決。

無線網(wǎng)絡(luò)有分2.4GHz與5GHz這兩個(gè)頻段且各自獨(dú)立，最好的情況下是這兩個(gè)頻段能夠分開使用以增進(jìn)整體的流量。單純就規(guī)格來看，802.11n、2×2、2.4GHz可以達(dá)到144 Mbps的速度；802.11ac、2×2、5GHz則可以達(dá)到866Mbps速度。所以如果兩個(gè)頻段同時(shí)使用，整體的流量可以達(dá)到1Gbps。

但是實(shí)際上比較常遇到的狀況是，大家都是用預(yù)設(shè)聯(lián)機(jī)而使用2.4GHz的頻段，反而沒有去使用5GHz 頻段，導(dǎo)致會(huì)有使用起來覺得速度很慢的現(xiàn)象。這是因?yàn)榇蠹夜餐趽屜嗤馁Y源，所以每人分配到的流量就很小。

新的無線AP技術(shù)可以改善這種狀況，分配用戶到使用率低的頻段去，這部分之后會(huì)另外有文章說明；這里主要探討AP會(huì)不會(huì)因?yàn)?.4GHz與5GHz兩個(gè)頻段同時(shí)使用，而造成本身性能的降低。這個(gè)項(xiàng)目目前也在寬帶論壇(Broadband Forum)熱烈討論中，預(yù)計(jì)會(huì)在下一版的TR-398 增加這項(xiàng)性能項(xiàng)目的測(cè)試規(guī)范。

接下來我們分別針對(duì)Wi-Fi 5 (802.11ac) 與Wi-Fi 6 (802.11ax) 不同品牌的家用無線基地臺(tái)雙頻(2.4G與5G)同時(shí)使用時(shí)的性能差異比較。我們選了2臺(tái)筆記本電腦、2支手機(jī)與3臺(tái)802.11ac無線基地臺(tái)(如下表)來進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

No	Brand	Model	Picture	Price
1	Netgear	R7800		NT5,600
2	ASUS	RT-AC86U		NT 5450
3	TP-Link	Archer C8		NT4388

首先是單一頻段跑出來的數(shù)據(jù)如下表，特別注意的是Intel Wireless-AC 8265 網(wǎng)卡在2.4G上行速度不到下行速度的一半，5G部分上行速度雖然比下行差了一點(diǎn)不過沒差距這么大；反觀Broadcom BCM59355并沒有此問題。根據(jù)Intel的回復(fù)，此現(xiàn)象是OEM的版本的無線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序所造成，Intel 建議更新為最新的驅(qū)動(dòng)程序就可以解決此問題。

再來，當(dāng)同時(shí)聯(lián)機(jī)2.4G與5G，就數(shù)值來看，其實(shí)差異不大。

但是如果我們把單獨(dú)頻段使用與共同頻段使用來做比較，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一些差異。我們定義差異在5%以內(nèi)是一個(gè)合理的數(shù)值，因此Broadcom BCM59355在某些AP的表現(xiàn)會(huì)比Intel Wireless-AC 8265差異來得大，TP-Link AP 的差異會(huì)比其他品牌AP來得明顯。

看完802.11ac的數(shù)據(jù)后，那最近最燃爆的Wi-Fi 6 AP呢？我們選了一臺(tái)DIY 系統(tǒng)、1支手機(jī)與3臺(tái)802.11ax無線基地臺(tái)(如下表)來實(shí)驗(yàn)兩個(gè)頻段同時(shí)使用時(shí)，性能是否會(huì)較差。

No	Brand	Model	Picture	Price
1	Netgear	AX8		NT15,000
2	ASUS	RT-AX88U		NT 8,800
3	TP-Link	Archer AX6000		NT8,999

Wi-Fi 6單一頻段實(shí)測(cè)出來的數(shù)據(jù)如下表，特別注意到的是，這兩個(gè)Client 雖然標(biāo)榜用802.11ax技術(shù)與芯片但實(shí)際聯(lián)機(jī)我們發(fā)現(xiàn)Samsung S10+ 的連接速度只有1080Mbps (使用早期Wi-Fi 6芯片) 而Intel AX200 則是有達(dá)到2.4Gbps的速度，因此實(shí)際上跑出吞吐速度上也是有差異。

再來同時(shí)用Wi-Fi 6 設(shè)備來聯(lián)機(jī)2.4G與5G，跑完結(jié)果如下表。就整體數(shù)據(jù)來看，Netgear 與ASUS這兩臺(tái)差異并不大，不過可以注意到的是TP-Link 雖然在上行部分沒什么差異，但是在下行的部分5G 的速度大幅度下降，反而比單獨(dú)頻段使用更糟。

如果套到實(shí)際使用環(huán)境來看，當(dāng)只有一個(gè)人在5G下載時(shí)，速度是很順暢的，這時(shí)候如果其他人使用2.4G聯(lián)機(jī)，那5G的下載速度會(huì)明顯降低，用戶會(huì)覺得網(wǎng)絡(luò)速度突然下降的感覺。

再來我們做差異的比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)TP-Link的AP在下行的部分有明顯數(shù)據(jù)下滑約40%，上行部分倒是沒有變化，這應(yīng)該是該產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上所造成的問題，建議可以從板端設(shè)計(jì)或是用內(nèi)部的干擾以及固件部分去修正。

圖: 上行速度各家AP都會(huì)為兩個(gè)頻段同時(shí)使用而增加

圖: 下行速度AX8與AX88U因?yàn)閮蓚€(gè)頻段同時(shí)使用而增加，但AX6000 因?yàn)閮蓚€(gè)頻段同時(shí)反而整體速度下降

一臺(tái)好的家用無線基地臺(tái)除了功能支持要夠多，性能也必須同時(shí)兼顧。如果可以在上市前先做好質(zhì)量把關(guān)，產(chǎn)品賣到消費(fèi)者手中就會(huì)減少很多客戶投訴的問題。

針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)商、品牌商、以及ODM/OEM廠商，百佳泰能夠提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的驗(yàn)證測(cè)試服務(wù)，于產(chǎn)品開發(fā)階段就找出潛在風(fēng)險(xiǎn)與問題；針對(duì)系統(tǒng)整合商、品牌商，我們更能夠提供產(chǎn)品采購(gòu)咨詢及建議，確保銷售的系統(tǒng)整合方案擁有卓越性能，同時(shí)還可因應(yīng)需求提供客制化的使用情境模擬場(chǎng)域進(jìn)行測(cè)試。更多細(xì)節(jié)咨詢，歡迎直接聯(lián)系我們，來為您提供質(zhì)量把關(guān)協(xié)助。