室外寬帶Wi-Fi應用起飛 GNSS定位扮演關(guān)鍵

室外寬帶Wi-Fi的應用起飛，順勢也帶來(lái)了龐大的市場(chǎng)機會(huì )，同時(shí)也面臨了全球導航衛星系統（GNSS）定位新需求。由于Wi-Fi 6E的問(wèn)世，增加了6GHz的頻段，使得數據傳輸速度大幅提升。目前已經(jīng)有不少相關(guān)的室內AP路由器產(chǎn)品上市，至于室外的應用也預計會(huì )迅速普及，相關(guān)應用場(chǎng)域包括了市民中心、校園網(wǎng)絡(luò )、體育場(chǎng)，以及其他戶(hù)外運動(dòng)設施等，特別是寬帶服務(wù)的供貨商，包括有線(xiàn)電視運營(yíng)商和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)供貨商等。

然而最大的問(wèn)題在于，6GHz這個(gè)頻段與現行5G通訊的頻段相互重迭，因此很容易造成互相干擾的問(wèn)題。美國聯(lián)邦通信委員會(huì )（FCC）為了解決這個(gè)問(wèn)題，規范了6GHz的AP路由器必須具備自動(dòng)頻率協(xié)調（Automated Frequency Coordination；AFC）功能，而Wi-Fi聯(lián)盟也對此提出了對應的規格需求書(shū)，其中室外用的AP路由器需要提供可靠的定位信息，來(lái)作為完成AFC功能的依據。由于這樣的需求，使得定位能力成為室外寬帶Wi-Fi必須具備的功能。

Wi-Fi 6E的室外寬帶應用
FCC對Wi-Fi在6GHz頻段的規定，允許了室內低功耗設備在全6GHz頻段下運行，至于室外所謂的標準功率設備，必須在A(yíng)FC功能的應用下才被允許，并且僅在U-NII-5和U-NII-7等頻段內。一旦設備欲以標準功率來(lái)運作，就必須透過(guò)AFC數據庫來(lái)查詢(xún)并認可。AFC標準可確保6GHz的Wi-Fi標準功率運作過(guò)程不會(huì )干擾6GHz頻段的現有5G訊號使用，例如使用該頻段進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)連結的公用事業(yè)與相關(guān)企業(yè)。

事實(shí)上，室外6GHz寬帶Wi-Fi對許多人來(lái)說(shuō)，都是一個(gè)巨大的商機。u-blox業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理陳曉誾指出，Wi-Fi 6E可以在6GHz的頻段中，運用多達14個(gè)額外的80MHz頻道，或7個(gè)額外的超寬160MHz頻道，來(lái)支持高清視頻傳送、虛擬現實(shí)等應用。透過(guò)這些更寬的頻道和更大的容量，即使在非常密集和擁擠的環(huán)境中，例如體育場(chǎng)、大型商場(chǎng)或其他公共場(chǎng)所等，Wi-Fi 6E的設備也能夠提供更高的網(wǎng)絡(luò )性能，并同時(shí)支持更多的Wi-Fi用戶(hù)。

Wi-Fi 6E可以帶來(lái)更大的技術(shù)進(jìn)步，因此可以導入許多新興應用，例如云端運算（cloud computing）或者AR/VR等。只不過(guò)室外6GHz寬帶Wi-Fi的出現，似乎也與現有的通訊頻段產(chǎn)生了干擾與其他問(wèn)題，特別是5G頻段由于與Wi-Fi 6E的6GHz頻段重迭，因此干擾問(wèn)題更為嚴重。

目前Wi-Fi Alliance主導制定規范和測試計劃，確保標準功率（Standard Power）的Wi-Fi設備在6GHz的頻譜中可以順利運行，并避免對現有的設備產(chǎn)生干擾。為了支持這一點(diǎn)，FCC制定了針對自動(dòng)頻率協(xié)調（AFC）系統的法規，來(lái)避免與現有的授權頻段產(chǎn)生相互干擾的問(wèn)題。（值得注意的是，對于僅限室內使用的低功耗Low Power Wi-Fi設備，則不受AFC法規的限制。因為FCC認為，結合低功率和強制性室內使用，已經(jīng)足以為6GHz頻段的現有設備提供保護。）

透過(guò)GNSS定位并回報位置，是標準功率Wi-Fi設備為了符合AFC規范的最主要解決方案。然而，由于這是全新的規范，因此許多Wi-Fi AP客戶(hù)初期對于GNSS的設計及測試并不熟悉。此外，有些客戶(hù)的標準功率設備，可能也會(huì )用于室內環(huán)境。因此GNSS接收衛星訊號的靈敏度（采用L1 vs. L1+L5）、GNSS天線(xiàn)的設計（采用L1+L5頻段的天線(xiàn)需要更大面積且成本更昂貴）、如何在價(jià)格與規格之間取得平衡，以至于是否必須納入消費者將Wi-Fi AP布建在室內的哪個(gè)位置的種種不同考慮，都成為Wi-Fi產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)過(guò)程中所面臨到的課題。

GNSS解決方案優(yōu)勢
u-blox是專(zhuān)業(yè)的GNSS解決方案提供商，產(chǎn)品皆采用自主研發(fā)的芯片，并具備完整的產(chǎn)品家族，其中包含了系統級封裝（SIP）模塊產(chǎn)品，不僅尺寸更小，也提供了價(jià)格上的優(yōu)勢。針對現階段Wi-Fi 6E以及未來(lái)的Wi-Fi 7標準功率設備，u-blox也推出了第十代的MIA系列，其尺寸僅有4.5mm x 4.5mm，且內建SAW、LNA，可同時(shí)支持GPS、GLONASS、Galileo以及北斗等主要衛星系統。目前MIA-M10可援單一頻段L1，MIA-F10則可支持L1+L5雙頻段。

MIA-M10是以超低功耗u-blox M10 GNSS平臺為基礎，其節能特性很適用于尺寸受限的電池供電資產(chǎn)追蹤裝置。MIA-M10可同步接收四個(gè)GNSS衛星訊號，來(lái)達到最大的衛星訊號可用性。另外也支持u-blox AssistNow輔助GNSS服務(wù)，這是透過(guò)因特網(wǎng)提供軌道數據的一種服務(wù)，可縮短MIA-M10在啟動(dòng)時(shí)確定其初始位置的時(shí)間，因此能夠立即追蹤衛星，無(wú)需等待緩慢的衛星數據下載才能完成。針對需要超長(cháng)電源續航性的應用，則可透過(guò)u-blox的CloudLocate服務(wù)，利用把耗電的定位運算轉移到云端，來(lái)延長(cháng)IoT裝置的使用壽命。

這款僅芯片大小、且實(shí)時(shí)可用的GNSS模塊不需要任何的外部組件，不僅減少了工程和測試工作，還可節省成本和資源，加速上市時(shí)程。結合其射頻靈敏度，這款GNSS模塊可為具備小型天線(xiàn)的設備，以及在微弱衛星訊號環(huán)境中運作的裝置（例如大樓林立的都會(huì )區），提供更精確的定位效能。在應用方面，包括Wi-Fi 6E的室外寬帶設備，以及人員、寵物和牲畜追?器，還有工業(yè)傳感器和消費性商品等，都是這款產(chǎn)品非常適用的領(lǐng)域。


 
圖 : GNSS衛星定位芯片在室外寬帶Wi-Fi應用扮演重要角色。

u-blox自從成立以來(lái)，已經(jīng)25周年的時(shí)間。該公司過(guò)去長(cháng)期深耕于車(chē)用領(lǐng)域，由于車(chē)用嚴苛的應用環(huán)境與安全考慮，也使得u-blox產(chǎn)品本身在開(kāi)發(fā)階段，就設立了嚴密的規格及質(zhì)量把關(guān)，來(lái)因應氣候等外在環(huán)境帶來(lái)對GNSS穩定性、耐受性等考驗。

結語(yǔ)
u-blox業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理陳曉誾認為，日漸廣泛的戶(hù)外寬帶應用，使得GNSS定位的應用需求持續增加。尤其是隨著(zhù)Wi-Fi技術(shù)的不斷演進(jìn)，使得Wi-Fi在5G時(shí)代中，將繼續扮演消費者生活中不可或缺的連網(wǎng)媒介。

而整體消費市場(chǎng)對于GNSS需求的增加，也讓長(cháng)期深耕于車(chē)用市場(chǎng)的廠(chǎng)商必須調整腳步，不論是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本、開(kāi)發(fā)時(shí)程、理解新的應用需求等不同層面，相關(guān)廠(chǎng)商（例如u-blox）都在進(jìn)行產(chǎn)品與技術(shù)的升級，期望開(kāi)發(fā)更貼近消費市場(chǎng)的產(chǎn)品，以打進(jìn)更廣泛的消費市場(chǎng)應用領(lǐng)域。