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欧盟 Wi-Fi 6 & 6E 的未来发展

  Wi-Fi 是一项国际标准,但其部署因地区而异。欧洲的 Wi-Fi 部署有何不同?Igor Lilicevic 考察分析了欧盟的 Wi-Fi 部署情况,以帮助工程师从容应对各种复杂难题。

  如今,Wi-Fi 技术为我们的家庭和企业打造了一条无线高速路。它将游戏、通信、视频以及更多应用提升到全新水平,可实现更快的响应时间和更高容量。本文中,Igor Lalicevic 对当今 Wi-Fi 标准和功能在欧洲(欧盟)的实施状况提出了一些见解,以帮助您了解如何设计自己的 Wi-Fi 产品。

  问

  Wi-Fi 联盟如何影响和管理欧盟的 Wi-Fi 标准?

  Wi-Fi 联盟是由 Wi-Fi 生态系统中的半导体公司、运营商、终端客户以及其他组织共同组成的联盟。其目标是使用基于 Wi-Fi 标准的网络技术展开协作,共同促进和推广开放式无线通信。

  电气与电子工程师学会 (IEEE) 负责制定标准,规定 Wi-Fi 必须遵守的技术规范。Wi-Fi 联盟根据这些规范制定测试计划、服务以及认证计划。这可确保 Wi-Fi 产品符合相互兼容的规范指南并提供预期的性能和功能。

  该联盟是全球 Wi-Fi 通信的国际倡导者,如今 Wi-Fi 在我们的家里、公司、城市各个角落以及私人和公共场所(如咖啡馆、体育场等)均得到广泛使用。

  尽管 Wi-Fi 可用于全球设备的局域网和全球互联网接入,但每个国家/地区对采用的 Wi-Fi 频率、允许的 Wi-Fi 信道和最大允许传输功率 (EIRP) 存在不同的区域要求。EIRP 是在给定天线增益和射频子系统发射器功率的情况下,天线阵列所能辐射的最大功率。

  了解标准和法规之间的差异至关重要。

  产品必须符合技术条件才能在法规规定的特定频段内使用。

  为了确保投放到欧洲市场的产品符合法规,我们须遵循标准要求。

  在欧洲,ETSI(欧洲电信标准协会)是负责信息和通信技术 (ICT) 标准化的官方认可机构。

  欧洲标准 ETSI 文档规定了欧洲的最大 WLAN 传输功率水平。这些 ETSI 文档中概述的欧洲法规定义了频率分配和为 Wi-Fi 6E 产品指定的 6 GHz 频谱数量。

  例如,2020 年 1 月 17 日,英国 (UK) 监管机构英国通信管理局 (Ofcom) 发布了改善 Wi-Fi 频谱接入的提案。Ofcom 提议为 6 GHz Wi-Fi 频谱开放 480 MHz (5945 – 6425 MHz),以供欧洲地区无牌使用。在美国,相应的 6 GHz 频谱为 5925 – 7125 MHz。

  欧盟委员会的每项指令(如 Ofcom 的指令)都包含一个最后期限,欧盟各国必须在此期限之前将指令条款纳入各国法案,并就此通知委员会。此日期称为实施日期,例如 Ofcom 的较低 6 GHz 频段提案,其实施日期是 2021 年 12 月 1 日。

  Wi-Fi 联盟的作用是协助欧盟创建各类计划并建立普遍信任。此外,该联盟还会确定并推广 Wi-Fi 新用例。

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  问

  您认为 Wi-Fi 联盟在欧盟实施 Wi-Fi 技术时所面临的最大挑战是什么?

  随着 Wi-Fi 不断增加频谱(捕获 5 GHz 以上的更高频率),它会逐渐侵占其他服务所使用的频谱。运输和固定卫星系统等现有服务是在欧盟实施 Wi-Fi 的最大挑战。这些服务均使用 5 GHz 以上频段,并且与 Wi-Fi 紧密相连。

  传输

  对于列车而言,新型的基于通信的列车控制 (CBTC) 系统将会提高运量、效率和安全性。该系统可使列车摒弃可靠性较低的老式有线系统,而替换为更加可靠的无线系统。CBTC 网络的工作频谱位于 5905 - 5935 MHz 之间,最高保护频段为 5945 MHz。这主要是位于“无牌国家信息基础设施 4” (U-NII-4) 频段的 30 MHz 频谱,最高达到 U-NII-5 频段起始处。CBTC 频谱与 U-NII-3 5 GHz Wi-Fi 频段紧密相连(在 5850 MHz 处结束)。为保证持续共存,必须采用适当的滤波技术来确保 Wi-Fi 和 CBTC 频谱之间没有干扰。

  对于汽车而言,其挑战在于智能交通系统 (ITS) 标准 ITS-G5。在全球,电信和汽车行业的跨行业协会5G 汽车协会 (5GAA) 在推进 C-V2X(蜂窝网络 - 车对万物)技术发展。C-V2X 基于蜂窝技术,使汽车可通过蜂窝网络系统进行通信。该技术在全球拥有许多支持者,如福特、爱立信、高通、英特尔和三星。然而,在欧盟的情况就不同了。欧盟的 CAR 2 CAR 通信联盟提倡使用无线上网协议 IEEE 802.11p 和相关标准 ITS-G5。尽管有些人主张这两种方案可以共存,但仍存在争议。

  卫星

  不仅 Wi-Fi 生态系统要求监管机构考虑免许可接入较高 6 GHz 频段,卫星运营商也同样如此。卫星运营商对于扩展无线连接方面发挥着关键作用。在欧盟,EMEA 卫星运营商协会 (ESOA) 曾提交一份意见稿鼓励 ATU 主管部门评估 Wi-Fi 应用对 6425 - 7125 MHz 频段的使用需求。以下是 Wi-Fi 必须遵循的卫星频率列表。

  -- 6425 – 6525 MHz 固定

  -- 6525 – 7075 MHz 固定–空对地/地对空

  -- 6700 – 7075 Mhz 固定卫星–空对地

  -- 7075 – 7250 MHz 固定

  问

  与美国相比,欧盟的 Wi-Fi 功率水平是否不同?如果是这样,Qorvo 如何应对它们带来的差异和挑战?

  在全球,不同的 Wi-Fi 无线电频段需要使用不同的监管功率限制。您购买的每台设备都不得超过相关监管域设定的任何功率限制。在欧盟,ETSI 定义了适用于 Wi-Fi 的功率限制。欧盟的功率水平实际上低于美国。这带来了射频范围的一些难题,但有利于减少欧洲碳足迹和提高网关功率效率。

  例如,2.4 Ghz 频段限制设定为 20 dBm (100 mW),而在美国,2.4 GHz 频段的 FCC 功率限制稍高一些,为 30 dBm (1 W)。此外,欧盟使用信道 12 和 13,而美国不使用这些信道。对于 5 GHz Wi-Fi,美国 FCC 设定的功率限制高于欧盟。例如在 U-NII-1 频段,FCC 限制为 30 dBm,而 EU 限制为 23 dBm。下面是对欧盟与美国在 2.4 GHz 和 5 GHz 时 Wi-Fi 功率限制的高水平比较。

  这些情况给 Qorvo 带来的挑战微乎其微。Qorvo 通常针对多个全球指定的功率水平来开发其 Wi-Fi 产品,并且许多产品在必要时可以进行匹配调谐,以降低功率水平的要求。

  对于 5 GHz 以上的较新频段(例如欧洲频谱的 6 GHz 频段)定义了两种设备级别,并且不同于 5 GHz 频段,对动态频率选择 (DFS) 没有相关限制。但是为欧洲大陆和英国设定了不同的最大传输功率限制。对于极低功率 (VLP) 设备,欧洲大陆的最大传输功率限制设为 14dBm (25mW) EIRP - 室内和室外均如此。英国室外限制相同,但室内最大传输功率限制设为 24dBm (250mW) EIRP。此外,对于低功率室内 (LPI) 设备,欧洲大陆的最大传输功率限制设为 23dBm (200mW) EIRP,而对于英国,该限制设为 24dBm (250mW) EIRP。

  问

  您认为在欧洲实现 Wi-Fi 6E 和 Wi-Fi 7 的速度和容量目标的主要障碍是什么?

  在全球,只有 44% 的宽带连接速度高于 50 Mbps。多年来,家庭住所的连接容量和速度一直是个瓶颈。英国和西欧的目标是到 2025 年至少达到 85% 的光纤覆盖率(入户光纤可实现千兆连接)!这对于 Wi-Fi 的发展来说是个好消息。但如今,英国的光纤覆盖率为 24%,西欧为 43%,因此要实现 2025 年的目标还有很多工作要做。要充分发挥 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 7 网关的优势,需要将光纤连接准备就绪。Wi-Fi 6 / 6E 的 Wi-Fi 演变可作为一种解决方案在终端设备上实现近光纤体验——使用 8x8 MIMO 和 160 MHz 信道提供约 10 Gbps 的速度。同时,Wi-Fi 7(将于 2024 年左右推出)以终端设备的光纤体验为目标,将使用 320 MHz 信道实现 30Gbps 的总体连接目标。使用 Wi-Fi 7 将为 Wi-Fi 带来更快的速度和更低的延迟。

  问

  Wi-Fi 联盟和制造组织如何与欧盟和欧盟监管机构合作?

  欧洲、中东和非洲 (EMEA) 地区的 Wi-Fi 联盟对监管活动和管理当局的反应与美国 FCC 的做法相同。通常,Wi-Fi 联盟会对监管机构的咨询作出正式回应,Wi-Fi 联盟各个工作组也会适时发表一些针对性文章。Wi-Fi 联盟与欧盟委员会定期举行会议,Qorvo 等公司也会参加此类会议。Wi-Fi 联盟成员参加一些监管机构的会议,并将监管会议上的意见带到欧盟委员会的会议。Qorvo 经常参加 EMEA 地区的监管小组和会议。有人还建议 Qorvo 等 Wi-Fi 联盟成员针对会议中讨论的措施以书面形式回应。

  问

  Wi-Fi 联盟对未来有何展望?

  Wi-Fi 联盟的一项主要职能是在整个生态系统中推广无线技术和互操作性,致力于激励创新和促进 Wi-Fi 6 / 6E 和 Wi-Fi 7 等新一代生态系统的发展。

  Wi-Fi 联盟的愿景是 2022 年 Wi-Fi 6 产品出货量超过 35 亿台。Wi-Fi 联盟预计,今年将有近 20% 的 Wi-Fi 6 设备出货量支持 6 GHz,到 2025 年 Wi-Fi 6 产品出货量将达到 52 亿台,其中将有 41% 是 Wi-Fi 6E 设备。

  基于 Wi-Fi 6 / 6E 标准的 Wi-Fi 6E 频率扩展实现了真正互联的智能家居,能够同时支持多个用户和互联设备以数千兆 Wi-Fi 网速进行流式传输。

  Igor 的结语

  大家都知道为什么互联网被认为是现代最重要的发明。它几乎影响着我们生活的方方面面——有近 50 亿人每天都在使用互联网。这是世界总人口的 63.2%!

  从 2000 年到 2020 年,互联网使用量增长了 1266%。在欧洲,有 7.82 亿人每天访问互联网,相当于欧盟人口的 87%,仅次于北美 90.3% 的普及率。

  Wi-Fi 也追随同样的互联网趋势,因此现在对于 Wi-Fi 来说是一个激动人心的时代!自从 1997 年第一个 Wi-Fi 802.11 标准问世以来,我们见证了吞吐量增长 1000 倍的历程。新的 Wi-Fi 6E 和即将到来的 Wi-Fi 7 标准正在彻底改变无线连接。它们能在设备层实现如光纤般的网速,打开了新连接时代的大门,并将 Qorvo“每间房一个 Pod”的长远愿景变成现实。


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