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6 GHz 频段 Wi-Fi 6E 频谱简介

2022年6月15日 - 技术文献

尽管 2020 年带来了所有不确定性,但今年对于无线行业来说是一个激动人心的变化。4 月 23 日,FCC 一致投票决定开放 6 GHz 频段供 Wi-Fi 使用。英国、巴西、韩国和欧盟的其他监管机构已经批准或正在批准在 6 GHz 频段运行 WLAN,从而在全球范围内推动免许可频谱的发展。在此公告之前,Wi-Fi 已经有近 20 年没有增加频谱了。Wi-Fi 6E 频谱是无线行业的一个重要里程碑,将彻底改变 Wi-Fi 用户体验。

关于 Wi-Fi 6E 的一些速览

6 GHz 频段代表 1200 MHz 的频谱,可用于从 5.925 GHz 到 7.125 GHz。请记住,2.4 GHz 频段只有 11 个信道,有了新频谱,Wi-Fi 将可以访问 59 个 20-MHz 信道、29 个 40-MHz 信道、14 个 80-MHz 信道和 7 160-MHz 信道。这不仅代表了很多频道,还代表了许多可以解锁最高 Wi-Fi 数据速度的宽频道。

由于 802.11ax 标准(Wi-Fi 6)也在 2.4GHz 和 5GHz 频段运行,因此 6GHz 频段的 Wi-Fi 将通过名称标识无线网络 6E. 这个命名是由Wi-Fi 联盟以避免混淆同样支持 6 GHz 的 802.11ax 设备。“6”代表第六代Wi-Fi,“E”代表扩展。Wi-Fi 联盟预计将在 2021 年初制定一个认证计划,以确保 Wi-Fi 6E 设备的互操作性和合规性。

为什么需要更多频谱?

几十年来,Wi-Fi 已经用很少的频谱做了很多事情。从历史上看,Wi-Fi 在 2.4 GHz 频段只有 80 MHz 的频谱,在 5 GHz 频段只有 500 MHz。在这 500 MHz 中,动态频率选择 (DFS) 信道通常不可用或未部署。

但作为最流行的无线连接技术,Wi-Fi 成为了自身成功的牺牲品。由于可用的信道如此之少,所有信道最终都会出现拥塞,太多的接入点 (AP) 和客户端共享同一信道,尤其是在机场和会议中心等大量用户想要连接的密集区域。

受限的 DFS 通道留下了非常有限的连续频谱。这使得很难找到或启用 80 MHz 或 160 MHz 信道,但只有通过这些宽信道才能实现最高的 Wi-Fi 数据速度。这意味着即使设备的数据表可以说是多千兆速度,但直到现在,在大多数地方几乎不可能达到这种速度。

凭借 59 个 20-MHz 信道,Wi-Fi 6E 将立即消除拥塞问题。至少在可预见的未来,总会有至少一个 20 MHz 信道可用而不会出现拥塞。由于连续频谱和 14 个 80-MHz 信道或 7 160-MHz 信道可供选择,用户将能够找到一个没有拥塞的可用信道。这使该技术能够提供最高速度。

U-NII 5、U-NII 6、U-NII 7 和 U-NII 8 频段的现有用户

美国联邦通信委员会发布了一份订单报告建立未经许可的设备(如 Wi-Fi 设备)必须遵守的规则,以便在 6 GHz 频段运行并与现有现有服务共存。为了理解这些规则,让我们来看看乐队的现有用户。

该频段有数以万计的已部署在职人员。未经许可的国家信息基础设施 (U-NII) 5 和 U-NII 7 频段主要用于固定服务,例如与地球静止卫星的卫星链路通信。运营商为无线回程部署的点对点微波链路也使用它。这些链路也部署用于公用事业等关键服务,以及公共安全和紧急服务。U-NII 6 和 U-NII 8 频段主要用于移动服务,例如新闻工作人员使用移动卡车将信号传递回电视演播室。

所有现有用户都代表关键用户,因此 FCC 为未经许可的设备定义的操作规则旨在确保这些设备不会对现有用户造成有害干扰。

正在定义几类 AP 以适应它们将运行的 U-NII 频段和条件。标准功率 (SP) AP 和低功率室内 (LPI) AP 和超低功率 (VLP) AP。

具有 AFC 的 6 GHz 频段中的标准功率 (SP) 接入点

标准功率 AP 可以在室内或室外的 U-NII 5 和 U-NII 7 频段以全功率运行,但它们必须在自动频率协调 (AFC) 系统的控制下运行。AFC 是 Wi-Fi 的一个新概念,要求 AP 连接到由 AFC 运营商维护的数据库,该数据库包含 AP 所在地理位置的现有服务使用的频率。然后,AFC 系统将根据 AP 可以在不干扰任何现有固定微波接收器的情况下安全运行的位置为 AP 分配频率列表。

标准功率 AP 可以在 36 dBm 的最大有效全向辐射功率 (EIRP) 或 23 dBm/MHz 的最大频谱密度下运行。该功率等级的定义方式是 20 MHz 信道具有最高的功率谱密度。

连接到标准电源 AP 的客户端设备运行时低 6 dB。客户端设备不需要 AFC 系统,因为它们必须跟随它们所连接的 AP,并且 AP 本身在 AFC 下运行。

6 GHz 频段的低功率室内 (LPI) 接入点

低功率 AP 能够在整个 6 GHz 频段(U-NII 5、U-NII 6、U-NII 7 和 U-NII 8)上运行,仅用于室内运行,无需 AFC。FCC 决定允许低功率接入点在整个 6 GHz 频段运行非常重要,因为这将加速不需要复杂 AFC 实施的设备的部署。

LPI AP 的最大允许 EIRP 为 30 dBm 或 5 dBm/MHz PSD。与标准功率 AP 不同,低功率 AP 的功率规则旨在激励更广泛的信道部署,从而实现最高功率。连接到 LPI AP 的客户端设备运行时低 6 dB。

为确保室内 AP 保持在室内,这些设备不能具有耐候性外壳,不能使用电池供电,它们将具有集成天线,并且它们的设计应防止安装外部天线。

6 GHz 频带中的超低功率 (VLP) 接入点

超低功率 AP 类设计用于在整个 6 GHz 频段上在室内或室外的短距离移动应用中运行,无需 AFC 要求,权衡是这些设备只能在 14 dBm EIRP 或 -8 dBm/ 的超低功率下运行兆赫 PSD。在撰写本文时,VLP 类是 FCC 的提议规则制定进一步通知 (FNPRM) 的一部分。

Wi-Fi 6E 是一项激动人心的新标准,将为无线设备带来重大的功能升级。为了取得成功,Wi-Fi 6E 设备将需要完成测试验证和性能验证以确保它们在 6 GHz 频段内运行。

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