WiFi 7性能成倍的提升,背后需要一個非常核心的資源的支持——無線電頻譜,WiFi 7最終能夠發(fā)揮其所宣稱的作用,高度依賴各國無線電頻譜政策。
前不久,聯(lián)發(fā)科在其技術(shù)峰會上預(yù)告將會在CES 2022上演示下一代WiFi 7技術(shù),又引起了業(yè)界對WiFi 7一輪熱議。
作為新一代的WiFi技術(shù),WiFi 7速度是當(dāng)前開始商用的WiFi 6E的2.4倍,帶來更快的速度、更低的延時,抗干擾能力也更強。不過,性能成倍的提升,背后需要一個非常核心的資源的支持——無線電頻譜,WiFi 7最終能夠發(fā)揮其所宣稱的作用,高度依賴各國無線電頻譜政策,當(dāng)頻譜政策不利時,WiFi7的商用也將遭遇“卡脖子”。
給社會帶來巨大價值,WiFi持續(xù)演進
從WiFi問世至今,這一技術(shù)已經(jīng)給全球帶來巨大的經(jīng)濟和社會價值,全球各地的個人、家庭、政府,每天都在依賴WiFi連接,也為各行各業(yè)注入通信手段,帶來大量就業(yè)。WiFi聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2021年WiFi為全球經(jīng)濟帶來的價值約為3.3萬億美元,到2025年,這一價值預(yù)計將增長至4.9萬億美元。
WiFi已經(jīng)成為我們?nèi)粘I詈凸ぷ髦胁豢苫蛉钡脑?。根?jù)WiFi聯(lián)盟統(tǒng)計,截至目前,搭載WiFi的設(shè)備累計出貨量達(dá)到375億臺,在用設(shè)備為164億臺,2021年出貨量預(yù)計達(dá)到42億臺。WiFi有效地分擔(dān)了移動通信網(wǎng)絡(luò)的流量,大約63%的移動通信流量是由WiFi來分流。
WiFi相關(guān)數(shù)據(jù)(來源:WiFi聯(lián)盟)
目前,WiFi 6作為最新一代商用的技術(shù),已經(jīng)在全球22億設(shè)備上使用,而WiFi 6的增強版WiFi6E雖然商用時間不長,但發(fā)展速度很快,目前已有超過3億的出貨量。
在移動通信技術(shù)快速發(fā)展的背景下,尤其是以5G為代表的蜂窩網(wǎng)絡(luò)已成為全球的焦點,WiFi技術(shù)也在不斷演進,很多性能與蜂窩網(wǎng)絡(luò)性能形成對標(biāo)。WiFi 7(802.11be)作為在研的新一代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),即將在未來2-3年后面世,彼時5G Advanced(R18)可能也完成凍結(jié),蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)絡(luò)演進形成齊頭并進的態(tài)勢。
從5G問世起,業(yè)界一直存在5G和WiFi 6競爭替代的爭論。當(dāng)然,兩者主要的應(yīng)用場景各有側(cè)重,而且WiFi在配合蜂窩網(wǎng)絡(luò)流量卸載中發(fā)揮重要作用,兩者的互補協(xié)同性看似更加明顯。不過,蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)同樣需要無線電頻譜,而且兩者可用的無線電頻譜資源非常稀缺,尤其是針對一些還未明確用途的頻段,對頻譜資源的競爭日益激烈。
開辟新的頻段支持無線技術(shù)發(fā)展
此前,WiFi一直使用2.4GH和5GHz頻段部署。早在2017年,WiFi聯(lián)盟就委托一家咨詢公司對未來頻譜需求做了深入研究和規(guī)劃,考慮到未來的無線設(shè)備的能力以及商業(yè)、住宅和公共場所的部署需求,以及支持高帶寬流量所需的信道數(shù)量,最終研究結(jié)果顯示:
到2020年,WiFI設(shè)備的數(shù)量和多樣性不斷增加,連接速度和數(shù)據(jù)流量也不斷增加,將超過5GHz頻段的頻譜容量;
全球各地可能需要500MHz至1GHz的額外頻譜,以支持WiFi網(wǎng)絡(luò)的預(yù)期增長;
如果對WiFi網(wǎng)絡(luò)的需求超過預(yù)期,那么到2025年全球可能需要1.3GHz至1.8GHz的額外頻譜;
WiFi需要足夠帶寬的連續(xù)頻譜,以支持160MHz的信道,這是支持越來越多的帶寬密集型應(yīng)用和實現(xiàn)最大無線效益所必需的。
從目前情況來看,這一預(yù)期基本都得到了驗證,WiFi產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對無線電頻譜資源的需求非常迫切。
因此,在今年年初正式商用推廣的WiFi 6增強版本W(wǎng)iFi 6E就將Wi-Fi 6從原有2.4GHz和5GHz載波頻段擴充到支持6GHz載波頻段,頻段范圍為5925-7125MHz之間,共計1200MHz的帶寬。因此,WiFi 6E的頻段就包含了2.4GHz(2400~2483MHz)、5.8GHz(5150~5850MHz)和6GHz(5925-7125MHz)。
WiFi6E支持頻段(來源:高通公司)
6GHz頻段包含7個160MHz信道、14個80MHz信道、29個40MHz信道、60個20MHz信道,總計110個信道,而5Ghz只有總計45個信道,2.4Ghz僅有4個信道,因此WiFi 6E能夠做到吞吐量大幅提升。目前2.4 GHz和5 GHz頻段擁擠的現(xiàn)狀,使得一些新興的應(yīng)用無法保證服務(wù)質(zhì)量,如VR/AR、云游戲應(yīng)用的大帶寬和低延遲無法做到。
而正在研究的WiFi 7也將使用6GHz載波頻段,為了達(dá)到性能進一步提升,WiFi 7還將支持新的帶寬模式,包括連續(xù)240MHz、非連續(xù)160+80MHz、連續(xù)320 MHz和非連續(xù)160+160 MHz。其中,連續(xù)信道帶寬高達(dá)320MHz對無線電頻譜資源提出很高要求,需要獲得連續(xù)的頻譜資源。
為什么要將頻段擴展至6GHz?源于這一頻段是少有的未被割裂分配、能獲得連續(xù)帶寬的頻段。當(dāng)然,盯著這一頻段的并非只有WiFi,蜂窩網(wǎng)絡(luò)也想使用這一頻段。因此,近年來蜂窩通信陣營和WiFi陣營針對這一資源展開爭奪,而頻譜資源作為各個國家掌握的公共資源,還需要各國政策來明確頻段的用途,因而6GHz的政策就成為關(guān)鍵點。
針對6GHz頻譜的政策,決定WiFi7的命運
目前,對于6GHz(5925-7125MHz)頻段,各國表現(xiàn)出不同的態(tài)度,這種態(tài)度直接決定了WiFi 6E以及WiFi 7的命運。這些政策主要集中是否將該頻段作為非授權(quán)頻段允許WiFi接入,包括在三種方案:
(1)6GHz全部(5925-7125 MHz)作為非授權(quán)頻段可供WiFi使用
(2)6GHz中部分(5925-6425MHz)作為非授權(quán)頻段可供WiFi使用
(3)6GHz全部(5925-7125 MHz)作為授權(quán)頻段給蜂窩網(wǎng)絡(luò)及其他授權(quán)接入
對于WiFi玩家來說,第一種方案是最理想的方案,可以使用1200MHz連續(xù)頻率;第二種方案可以使用500MHz連續(xù)頻率,基本能夠滿足目前規(guī)劃的需求;第三種方案是最不希望出現(xiàn)的,這意味著WiFi 6E和WiFi 7擴展至6GHz的計劃無法實現(xiàn),商用的可能性很小。
截至今年10月,全球各國針對6GHz的政策情況如下圖所示:
全球各國6GHz政策情況(來源:WiFi聯(lián)盟)
可以看出,北美和南美是第一種方案的積極支持者。其中,美國最具代表性和影響力,2020年4月,美國通訊委員會(FCC)批準(zhǔn)的方案中,5925-7125MHz之間的1200MHz帶寬用于非授權(quán)頻譜用途,這為WiFi擴展至6GHz創(chuàng)造了條件。
歐洲則采取第二種方案,多個國家將5925-6425MHz的頻段劃分為非授權(quán)頻段,可以開放給WiFi使用,為WiFi 6E以及WiFi7商用打下基礎(chǔ);而對于6425-7125MHz頻段目前并沒有下定論。
我國尚未對6GHz給出明確的政策,但從公開資料來看,似乎更加傾向于將該頻段作為授權(quán)頻段,供5G、6G移動通信使用。當(dāng)前,我國5G發(fā)展全球領(lǐng)先優(yōu)勢已建立,我國無線電管理部門也從頻率高效使用和長遠(yuǎn)規(guī)劃的角度出發(fā),一直致力于為5G和未來6G技術(shù)尋求更多的IMT頻率資源。
早在2019年世界無線電通信大會上,中國代表團就在大力推動將5925-7125 MHz的IMT(國際移動通信系統(tǒng))標(biāo)注立項作為2023年世界無線電通信大會的新議題。最終,大會決定將6425-7125MHz頻段新增IMT(5G或6G)使用標(biāo)注列入2023年世界無線電通信大會議題,對6425-7025MHz成為區(qū)域性IMT新頻段和7025-7125MHz成為全球性IMT新頻段進行立項研究。
6GHz頻譜新增IMT使用劃分的成功立項,意味著6GHz頻段將成為IMT(5G或6G)全球潛在新增頻段,未來各國將在頻譜政策上會優(yōu)先考慮將該頻段授予5G和6G。當(dāng)然,目前多個國家已將6425-7125MHz頻段分配給移動通信做了保留,也符合未來6GHz頻段用于移動通信的潛在要求。
從目前的情況來看,6425-7125MHz頻段在我國用于5G和6G的概率很大,那么焦點就在于非授權(quán)頻段政策是否能擴展至5925-6425MHz頻段,若這一頻段劃分未非授權(quán)頻段,則給WiFi 6E和WiFi 7在國內(nèi)規(guī)?;逃娩伷降缆?。然而,若這一頻段也劃分為授權(quán)頻段,則WiFi 6E和WiFi 7未來在國內(nèi)商用前景就非常不明朗。
目前,WiFi在2.4GHz和5GHz頻段已非常擁擠,急需擴大頻段范圍,而WiFi在國內(nèi)可用頻段資源更少。根據(jù)最新發(fā)布的《工業(yè)和信息化部關(guān)于加強和規(guī)范2400MHz、5100MHz和5800MHz頻段無線電管理有關(guān)事宜的通知》,WiFi可用頻段資源主要包括以下范圍:
可以看出,與WiFi聯(lián)盟公布的WiFi可用頻譜資源相比,國內(nèi)WiFi可用頻段資源相對較少。以5GHz為例,在美國市場,Wi-Fi 6可支持4個80MHz和2個160MHz信道,國內(nèi)則只有2個80MHz信道。
WiFi已成為我們?nèi)粘I畹摹皠傂琛?,WiFi也在不斷演進中,WiFi 7更是能到達(dá)30Gbps的峰值速率,讓人非常期待。然而,現(xiàn)實并不一定如意,WiFi 7對于無線電頻譜的需求使其和5G/6G移動通信開始了正面核心資源的爭奪,沒有獲得頻譜的支持,則商用前景堪憂。
筆者上周撰寫的《美國5G部署暫停!原來也是被“卡脖子”了......》一文中提到,美國運營商正是因為中頻段頻譜的限制暫停了5G部署,頻譜已經(jīng)成為無線通信“卡脖子”的核心資源。未來,WiFi 7在國內(nèi)的命運如何,國內(nèi)頻譜政策至關(guān)重要。
本文來自微信公眾號“物聯(lián)網(wǎng)智庫”(ID:iot101),作者:趙小飛,36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。
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