IEEE 802.11、Wi-Fi 2013年发展动向展望
时间：2013-03-20 11:07:34
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[导读]Wi-Fi CERTIFIED Miracast看到诸多Wi-Fi芯片业者提出Wi-Fi Display（无线播放）的方案，如Intel的WiDi，或Apple提出AirPlay Mirroring应用等，Wi-Fi联盟也有意统一Wi-Fi串流播放应用的标准，进而提出Wi-Fi CERTIFIED
Wi-Fi CERTIFIED Miracast
看到诸多Wi-Fi芯片业者提出Wi-Fi Display（无线播放）的方案，如Intel的WiDi，或Apple提出AirPlay Mirroring应用等，Wi-Fi联盟也有意统一Wi-Fi串流播放应用的标准，进而提出Wi-Fi CERTIFIED Miracast（以下简称Miracast）。
Miracast在2012年6月提出，而Wi-Fi联盟正式提供认证测试的时间则为同年8月，诸多芯片业者均支持此一共通标准，包含TI、NVIDIA等，而Intel也愿意放弃自2010年即开始推行的WiDi，新版WiDi将依循Miracast标准。
不仅芯片业者支持，Google也支持Miracast，Android 4.2版即支持Miracast，而Google与LG合作的智能型手机Nexus 4也支持Miracast。而2013年1月CES期间，Wi-Fi联盟也发出新闻稿，强调持续强力推展Miracast功效及应用。
由于Miracast是纯软件方案，不用更动底层标准，因此不需要增订、修订IEEE 802.11标准也能实现，事实上Miracast也倚赖另一个底层标准Wi-Fi Direct，该标准也是纯软件方案，不需要变更硬件即可实现。
与其它家用网络保持友谊关系
家庭区域网络自1998年开始谈论，例如以电话线建构家庭网络（HomePNA），用电源电力线建构家庭网络（HomePlug）、用有线电视的同轴电缆建构家庭网络（MoCA）等，但其实最普遍使用的家庭网络却是无线的Wi-Fi（另有一小段时间流行HomeRF，然很快被Wi-Fi所取代）。
虽然Wi-Fi为家用网络最大赢家，但从Wi-Fi联盟在CES 2013期间的展示可看出，Wi-Fi联盟无意与其它有线家用网络竞争，相反地，却有共同推促家用网络的技术示范。例如Wi-Fi联盟与ZigBee联盟和HomePlug网络联盟达成合作协议，使 Wi-Fi、HomePlug 绿色实体层（Green PHY）和使用 SEP 2.0 应用协议的 ZigBee 网络设备具备可互通性。
11ac极高通量（VHT）的技术推展
所谓极高通量（Very High Throughput；VHT）指的是原生传输率突破1Gbps的Wi-Fi技术，此方面需要底层技术的支持，针对此IEEE 802.11工作小组研拟2套标准，一是IEEE 802.11ac，另一是IEEE 802.11ad。
IEEE 802.11ac使用Wi-Fi较少使用的5GHz频段（相对于2.4GHz频段较少被使用），可说是过往11g、11n速率标准的接替延伸，11ac最快可到6.93Gbps（理论值），而加速手法主要是将过往11n的技术再持续强化精进而得。
例如11n每通道带宽为20MHz或40MHz，11ac则扩增至80MHz、160MHz，又如11n最高调变为64QAM（事实上11a标准已是64QAM），而11ac增至256QAM，另外11n最多4组天线，11ac则增至8组。
比较特别的是，11ac的8组天线不能同时服务同1个终端装置，而是服务2个或2个以上的装置，同时服务2个以上的装置，也改变Wi-Fi过往的同时间仅服务1个装置的惯例，因此该功效称为MU-MIMO（Multi-User MIMO），亦即过往11n的多进多出（Multiple-Input and Multiple-Output，MIMO）技术，可同时用来服务2个以上的使用者。
由于11ac将Wi-Fi速率再往上提升，可说是Wi-Fi速率标准的第5次改版（或称第5世代），加上使用5GHz频段，因而营销多称为「5G Wi-Fi」。
11ac虽有更高速率，但尚未完成所有订立，原订2013年底可完成正式版订立，然目前观察时程恐要递延至2014年初，不过业者已等不及正式版本出炉，自2012年下半年开始，业界已用11ac草版标准来推行新芯片，目前先行的作法称为Wave 1，并未实现所有的11ac功效，如Wave 1仅有80MHz通道带宽，须至Wave 2才有160MHz通道带宽。
11ad极高通量（VHT）的技术推展
11ac外的另一Gbps级标准为IEEE 802.11ad，11ad使用60GHz频段，由于频率过高，电波发波后即快速衰减，因此不适合长距离传输（10公尺内），也不能穿墙传输（视线内传输Line-Of-Sight，LOS），然优点是传输率高，目前点对点传输可至7Gbps，理论值则在10Gbps、20Gbps以上，未来能仍有加速潜力空间。
11ad也尚未完成正式版标准订立，且其推行的名称为WiGig（Wireless Gigabit Alliance），于2009年开始推展，但2013年初已确定WiGig将与Wi-Fi融合整并，Wi-Fi联盟在CES 2013期间也力推此一标准技术，但改以「Multi-gigabit point-to-point wireless」一称推行。另外，Wi-Fi联盟未称11ac为5G Wi-Fi，而是称「Gigabit Wi-Fi」。
11ad的正式标准也预计在2014年才能完成，估计在此之前业者也是以草拟版标准先行在市场推展，11ad在基频（Baseband，BB）与低阶媒体存取控制（Lower Media Access Control，MAC）层方面兼容于IEEE 802.11标准，因此未来的Wi-Fi产品有可能同时兼具11n与11ad，或是兼具11ac与11ad，并可视应用情境（有无穿墙传输需求、10公尺外传输需求等）而自动侦测切换，或手动切换等。
分流（Offloading）机制标准Wi-Fi Passpoint
随着智能型手机日益普及，愈来愈多人使用手机上网，此大量耗损3G基地台的数据带宽，但过往为鼓励大众使用行动数据服务，对数据服务的收费采行大方的吃到饱费率，过低的费率使电信商收入微薄，从而无法再建置、投资新的3G基地台来纾缓服务需求。
针对此，各国电信商与电信设备商开始有各种因应，美国4大电信商全面取消吃到饱服务，台湾也有意跟进，欧洲则维持吃到饱，但对于重度用户耗用过多带宽与传输量后，局端会开始对该用户限速。另外基地台业者开始推行比较平价低廉的小型基地台（Small Cell Base Station），好降低电信商扩建的财务负担。
除了上述修正措施外，业界也提出Wi-Fi分流（Wi-Fi Offloading，卸除负荷）方案，即Wi-Fi基地台相当便宜，仅100美元不到就可以得到约80~140公尺距离、150~450Mbps通量速率。因此，电信业者开始在重点区域布建Wi-Fi基地台，如机场、饭店、餐厅等，用Wi-Fi基地台来分担3G基地台的数据服务负荷量。
严格而论，Wi-Fi基地台只能部份分担3G数据服务的负荷，而无法完全取代，一是Wi-Fi基地台覆盖面积太小，另一是Wi-Fi基地台间的换手机制（Hand-Off）不够快，无法支持行车（高速移动下）通讯，只能定点（零速度）或走动（低速）。虽然Wi-Fi分流有其限制，但Wi-Fi能以廉价布建来满足外出的定点、低速数据服务需求，在现阶段已难得可贵。
Wi-Fi分流作法虽理想，但终端消费者若要自己查找Wi-Fi的SSID，进而自行输入帐号口令才能使用数据服务，未免不便，为此业界开始提出各种无缝切换机制，让终端装置自动侦测附近可用的Wi-Fi基地台，也自动输入帐号口令，让使用者使用Wi-Fi分流服务，与使用3G行动数据般一样无形便利。[!--empirenews.page--]
不过，现阶段业界提出各种不同的无缝切换机制，鉴于平顺切换机制的紊乱，Wi-Fi联盟提出Wi-Fi Passpoint，Wi-Fi Passpoint以IEEE 802.11u及Hot Spot 2.0标准为基础，期望Wi-Fi Passpoint成为日后一统的平顺切换机制。
IEEE 802.11af（Super Wi-Fi/TV White Space）
虽然Wi-Fi的底层技术倚仗的是IEEE 802.11标准，但不代表Wi-Fi会采行所有IEEE 802.11订立的标准，或IEEE 802.11订立的标准必成为Wi-Fi，在后续的IEEE 802.11标准订立中，就有部份不确定会否与Wi-Fi兼容互通。
以IEEE 802.11af为例，它是运用过往电视白区（TV White Space，TVWS）的频段所订立标准，另一个也是使用该区频段的无线标准为IEEE 802.22。由于使用白区频段（VHS的54MHz～216MHz及UHF的470MHz～698MHz），有时IEEE 802.11af也称为White-Fi（取Wi-Fi一词的衍生变化）。
除了White-Fi外，IEEE 802.11af也被称为Super Wi-Fi，原因是白区频段的频率低，单一基地台的建立即可达高面积的覆盖，理论值可达160公里之远，远多过现有Wi-Fi的100公尺上下距离。
虽称为Super Wi-Fi，但其实尚未确定与Wi-Fi兼容，且正式的11af标准也要等到2014年6月才能底定，2012年初Wi-Fi联盟已经对Super Wi-Fi一称有些微词，并发表新闻稿声明，此一名称有让用户误以为Super Wi-Fi与Wi-Fi相通，Wi-Fi联盟对此表示关切等。
IEEE 802.11ah（WSN/IoT）
除11af外，11ah是另一个与Wi-Fi关连性不高的IEEE 802.11标准，11ah是订立一个低于1GHz以下的频段标准，该标准将用来支持无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN），以及支持物联网（Internet of Thing，IoT）、智能型电网（Smart Grid）的智能电表（Smart Meter）等应用，即类似ZigBee的功效应用。
事实上Wi-Fi联盟确实有往其它应用领域发展的意向，特别是工业控制、医疗等过往的垂直应用市场等，例如2012年初示范过Wi-Fi与ZigBee互通，ZigBee部份是使用SEP 2（Smart Energy Profile 2）的应用型态，言下之意ZigBee部份是用来进行输配电、供电用电等侦测之用。11ah目前仍在订立中，预估2015年5月可以完成正式版标准。
IEEE 802.11aj（大陆60GHz微米波标准）
前面谈及IEEE 802.11ad为60GHz频段的标准，60GHz一般为不需要授权即可使用的频段，然严格而论，此频段各国仍有部份的差异。例如韩国是57GHz～64GHz，日本是59GHz～66GHz，而欧洲、北美也各有不同，澳洲甚至只59.4GHz～62.9GHz范畴，带宽明显较其它国家为小。
由于各国的不同，因而有针对大陆所订立的毫米（公厘等级）波标准，所谓毫米波指的是电波的波长，即光速除以频率，每秒299,792,458公尺除以60GHz，约为5毫米左右。大陆版的60GHz频段标准，即为IEEE 802.11aj，一般称为CMMW（China MilliMeter Wave）。
小幅调修的11ai、11mc
除上述IEEE 802.11标准外，也有若干小标准在研拟中，但主要是补强现有IEEE 802.11标准的一些小缺漏，使整体标准更加完备。例如IEEE 802.11ai是用来加速Wi-Fi初始连结设定的速度之用，预计2014年9月可以完成订立。又如IEEE 802.11mc，该标准无具体重大变革，只针对网络的维护管理方面提出更多的补强与修正，预计2015年3月完成标准。
看到诸多Wi-Fi芯片业者提出Wi-Fi Display（无线播放）的方案，如Intel的WiDi，或Apple提出AirPlay Mirroring应用等，Wi-Fi联盟也有意统一Wi-Fi串流播放应用的标准，进而提出Wi-Fi CERTIFIED Miracast（以下简称Miracast）。
Miracast在2012年6月提出，而Wi-Fi联盟正式提供认证测试的时间则为同年8月，诸多芯片业者均支持此一共通标准，包含TI、NVIDIA等，而Intel也愿意放弃自2010年即开始推行的WiDi，新版WiDi将依循Miracast标准。
不仅芯片业者支持，Google也支持Miracast，Android 4.2版即支持Miracast，而Google与LG合作的智能型手机Nexus 4也支持Miracast。而2013年1月CES期间，Wi-Fi联盟也发出新闻稿，强调持续强力推展Miracast功效及应用。
由于Miracast是纯软件方案，不用更动底层标准，因此不需要增订、修订IEEE 802.11标准也能实现，事实上Miracast也倚赖另一个底层标准Wi-Fi Direct，该标准也是纯软件方案，不需要变更硬件即可实现。
与其它家用网络保持友谊关系
家庭区域网络自1998年开始谈论，例如以电话线建构家庭网络（HomePNA），用电源电力线建构家庭网络（HomePlug）、用有线电视的同轴电缆建构家庭网络（MoCA）等，但其实最普遍使用的家庭网络却是无线的Wi-Fi（另有一小段时间流行HomeRF，然很快被Wi-Fi所取代）。
虽然Wi-Fi为家用网络最大赢家，但从Wi-Fi联盟在CES 2013期间的展示可看出，Wi-Fi联盟无意与其它有线家用网络竞争，相反地，却有共同推促家用网络的技术示范。例如Wi-Fi联盟与ZigBee联盟和HomePlug网络联盟达成合作协议，使 Wi-Fi、HomePlug 绿色实体层（Green PHY）和使用 SEP 2.0 应用协议的 ZigBee 网络设备具备可互通性。
11ac极高通量（VHT）的技术推展
所谓极高通量（Very High Throughput；VHT）指的是原生传输率突破1Gbps的Wi-Fi技术，此方面需要底层技术的支持，针对此IEEE 802.11工作小组研拟2套标准，一是IEEE 802.11ac，另一是IEEE 802.11ad。
IEEE 802.11ac使用Wi-Fi较少使用的5GHz频段（相对于2.4GHz频段较少被使用），可说是过往11g、11n速率标准的接替延伸，11ac最快可到6.93Gbps（理论值），而加速手法主要是将过往11n的技术再持续强化精进而得。
例如11n每通道带宽为20MHz或40MHz，11ac则扩增至80MHz、160MHz，又如11n最高调变为64QAM（事实上11a标准已是64QAM），而11ac增至256QAM，另外11n最多4组天线，11ac则增至8组。
比较特别的是，11ac的8组天线不能同时服务同1个终端装置，而是服务2个或2个以上的装置，同时服务2个以上的装置，也改变Wi-Fi过往的同时间仅服务1个装置的惯例，因此该功效称为MU-MIMO（Multi-User MIMO），亦即过往11n的多进多出（Multiple-Input and Multiple-Output，MIMO）技术，可同时用来服务2个以上的使用者。
由于11ac将Wi-Fi速率再往上提升，可说是Wi-Fi速率标准的第5次改版（或称第5世代），加上使用5GHz频段，因而营销多称为「5G Wi-Fi」。
11ac虽有更高速率，但尚未完成所有订立，原订2013年底可完成正式版订立，然目前观察时程恐要递延至2014年初，不过业者已等不及正式版本出炉，自2012年下半年开始，业界已用11ac草版标准来推行新芯片，目前先行的作法称为Wave 1，并未实现所有的11ac功效，如Wave 1仅有80MHz通道带宽，须至Wave 2才有160MHz通道带宽。
11ad极高通量（VHT）的技术推展
11ac外的另一Gbps级标准为IEEE 802.11ad，11ad使用60GHz频段，由于频率过高，电波发波后即快速衰减，因此不适合长距离传输（10公尺内），也不能穿墙传输（视线内传输Line-Of-Sight，LOS），然优点是传输率高，目前点对点传输可至7Gbps，理论值则在10Gbps、20Gbps以上，未来能仍有加速潜力空间。
11ad也尚未完成正式版标准订立，且其推行的名称为WiGig（Wireless Gigabit Alliance），于2009年开始推展，但2013年初已确定WiGig将与Wi-Fi融合整并，Wi-Fi联盟在CES 2013期间也力推此一标准技术，但改以「Multi-gigabit point-to-point wireless」一称推行。另外，Wi-Fi联盟未称11ac为5G Wi-Fi，而是称「Gigabit Wi-Fi」。
11ad的正式标准也预计在2014年才能完成，估计在此之前业者也是以草拟版标准先行在市场推展，11ad在基频（Baseband，BB）与低阶媒体存取控制（Lower Media Access Control，MAC）层方面兼容于IEEE 802.11标准，因此未来的Wi-Fi产品有可能同时兼具11n与11ad，或是兼具11ac与11ad，并可视应用情境（有无穿墙传输需求、10公尺外传输需求等）而自动侦测切换，或手动切换等。
分流（Offloading）机制标准Wi-Fi Passpoint
随着智能型手机日益普及，愈来愈多人使用手机上网，此大量耗损3G基地台的数据带宽，但过往为鼓励大众使用行动数据服务，对数据服务的收费采行大方的吃到饱费率，过低的费率使电信商收入微薄，从而无法再建置、投资新的3G基地台来纾缓服务需求。
针对此，各国电信商与电信设备商开始有各种因应，美国4大电信商全面取消吃到饱服务，台湾也有意跟进，欧洲则维持吃到饱，但对于重度用户耗用过多带宽与传输量后，局端会开始对该用户限速。另外基地台业者开始推行比较平价低廉的小型基地台（Small Cell Base Station），好降低电信商扩建的财务负担。
除了上述修正措施外，业界也提出Wi-Fi分流（Wi-Fi Offloading，卸除负荷）方案，即Wi-Fi基地台相当便宜，仅100美元不到就可以得到约80~140公尺距离、150~450Mbps通量速率。因此，电信业者开始在重点区域布建Wi-Fi基地台，如机场、饭店、餐厅等，用Wi-Fi基地台来分担3G基地台的数据服务负荷量。
严格而论，Wi-Fi基地台只能部份分担3G数据服务的负荷，而无法完全取代，一是Wi-Fi基地台覆盖面积太小，另一是Wi-Fi基地台间的换手机制（Hand-Off）不够快，无法支持行车（高速移动下）通讯，只能定点（零速度）或走动（低速）。虽然Wi-Fi分流有其限制，但Wi-Fi能以廉价布建来满足外出的定点、低速数据服务需求，在现阶段已难得可贵。
Wi-Fi分流作法虽理想，但终端消费者若要自己查找Wi-Fi的SSID，进而自行输入帐号口令才能使用数据服务，未免不便，为此业界开始提出各种无缝切换机制，让终端装置自动侦测附近可用的Wi-Fi基地台，也自动输入帐号口令，让使用者使用Wi-Fi分流服务，与使用3G行动数据般一样无形便利。[!--empirenews.page--]
不过，现阶段业界提出各种不同的无缝切换机制，鉴于平顺切换机制的紊乱，Wi-Fi联盟提出Wi-Fi Passpoint，Wi-Fi Passpoint以IEEE 802.11u及Hot Spot 2.0标准为基础，期望Wi-Fi Passpoint成为日后一统的平顺切换机制。
IEEE 802.11af（Super Wi-Fi/TV White Space）
虽然Wi-Fi的底层技术倚仗的是IEEE 802.11标准，但不代表Wi-Fi会采行所有IEEE 802.11订立的标准，或IEEE 802.11订立的标准必成为Wi-Fi，在后续的IEEE 802.11标准订立中，就有部份不确定会否与Wi-Fi兼容互通。
以IEEE 802.11af为例，它是运用过往电视白区（TV White Space，TVWS）的频段所订立标准，另一个也是使用该区频段的无线标准为IEEE 802.22。由于使用白区频段（VHS的54MHz～216MHz及UHF的470MHz～698MHz），有时IEEE 802.11af也称为White-Fi（取Wi-Fi一词的衍生变化）。
除了White-Fi外，IEEE 802.11af也被称为Super Wi-Fi，原因是白区频段的频率低，单一基地台的建立即可达高面积的覆盖，理论值可达160公里之远，远多过现有Wi-Fi的100公尺上下距离。
虽称为Super Wi-Fi，但其实尚未确定与Wi-Fi兼容，且正式的11af标准也要等到2014年6月才能底定，2012年初Wi-Fi联盟已经对Super Wi-Fi一称有些微词，并发表新闻稿声明，此一名称有让用户误以为Super Wi-Fi与Wi-Fi相通，Wi-Fi联盟对此表示关切等。
IEEE 802.11ah（WSN/IoT）
除11af外，11ah是另一个与Wi-Fi关连性不高的IEEE 802.11标准，11ah是订立一个低于1GHz以下的频段标准，该标准将用来支持无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN），以及支持物联网（Internet of Thing，IoT）、智能型电网（Smart Grid）的智能电表（Smart Meter）等应用，即类似ZigBee的功效应用。
事实上Wi-Fi联盟确实有往其它应用领域发展的意向，特别是工业控制、医疗等过往的垂直应用市场等，例如2012年初示范过Wi-Fi与ZigBee互通，ZigBee部份是使用SEP 2（Smart Energy Profile 2）的应用型态，言下之意ZigBee部份是用来进行输配电、供电用电等侦测之用。11ah目前仍在订立中，预估2015年5月可以完成正式版标准。
IEEE 802.11aj（大陆60GHz微米波标准）
前面谈及IEEE 802.11ad为60GHz频段的标准，60GHz一般为不需要授权即可使用的频段，然严格而论，此频段各国仍有部份的差异。例如韩国是57GHz～64GHz，日本是59GHz～66GHz，而欧洲、北美也各有不同，澳洲甚至只59.4GHz～62.9GHz范畴，带宽明显较其它国家为小。
由于各国的不同，因而有针对大陆所订立的毫米（公厘等级）波标准，所谓毫米波指的是电波的波长，即光速除以频率，每秒299,792,458公尺除以60GHz，约为5毫米左右。大陆版的60GHz频段标准，即为IEEE 802.11aj，一般称为CMMW（China MilliMeter Wave）。
小幅调修的11ai、11mc
除上述IEEE 802.11标准外，也有若干小标准在研拟中，但主要是补强现有IEEE 802.11标准的一些小缺漏，使整体标准更加完备。例如IEEE 802.11ai是用来加速Wi-Fi初始连结设定的速度之用，预计2014年9月可以完成订立。又如IEEE 802.11mc，该标准无具体重大变革，只针对网络的维护管理方面提出更多的补强与修正，预计2015年3月完成标准。
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