wi-fi|中国需要Wi-Fi 6E吗?

随着WRC-23(2023年世界无线电通信大会)的临近 , 国内外关于6GHz的规划讨论 , 变得越来越火热 。
整个6GHz , 共有1200MHz(5925-7125MHz)的带宽 。 其争论的焦点在于 , 是分配给5G IMT(作为授
权频谱) , 还是以Wi-Fi 6E(作为非授权频谱) 。


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分配给5G授权频谱的呼声 , 来自于基于3GPP 5G技术的IMT阵营 。

对于IMT 5G来说 , 6GHz是继3.5GHz(3.3-4.2GHz, 3GPP n77)之后 , 另外一个中频段频谱 。 相比于毫米
波频段 , 中频段有更强的覆盖 。 相比于低频段 , 中频段有更充裕的频谱资源 。 所以说 , 它是5G最为重要的
频段支撑 。

6GHz可以用于移动宽带(eMBB) , 借助于高增益定向天线和波束成形后 , 也可以用于无线宽带(Fixed
 Wireless Access) 。 GSMA最近甚至呼吁:“各国政府如果不能将6GHz作为授权频谱使用 , 将危及5G
在全球的发展前景 。 ”

基于IEEE802.11技术的Wi-Fi阵营 , 提出了不同的看法:Wi-Fi对家庭、企业意义重大 , 尤其是在2020年新
冠疫情期间 , Wi-Fi更是承担了主要的数据业务 。 目前 , 只能提供几百MHz的2.4GHz和5GHz Wi-Fi频段已
经变得非常拥挤 , 影响用户体验 。 Wi-Fi需要更多的频谱 , 以支撑不断增加的需求 。 6GHz作为目前5GHz
频段的延申 , 对于未来的Wi-Fi生态系统至关重要 。


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▉ 6GHz的分配现状

全球看来 , 目前ITU Region 2地区(美国 , 加拿大 , 拉丁美洲)已经板上钉钉 , 要把整个1.2GHz给Wi-Fi
使用 。 最突出的是美国和加拿大 , 在部分频段允许4W EIRP的标准输出功率AP 。

欧洲则采取均衡的态度 , 欧洲CEPT和英国Ofcom把低频段(5925-6425MHz)开放给了低功率Wi-Fi
(200-250mW) , 而高频段6425-7125MHz目前欧洲并没有下定论 。 在WRC-23的议程1.2中 , 欧洲将考
虑把6425-7125MHz规划给IMT移动通信使用 。

在Region 3亚太地区 , 日本和韩国不约而同地将整个频段全部开放给了非授权Wi-Fi 。 澳大利亚和新西兰先
后开始公开征集意见 , 其主要规划与欧洲接近 , 即开放低频段给非授权使用 , 高频段持观望态度 。

尽管各国频谱管理局采用的都是“技术标准中立”的政策 , 即Wi-Fi、5G NR unlicensed都可以用 , 但从
目前的设备生态系统和过去5GHz的经验来看 , 只要频段是非授权 , Wi-Fi就可以凭借着低成本 , 易部署 ,
多玩家的策略主导市场 。

在全球纷纷将6GHz部分或全部开放给Wi-Fi 6E使用的形势下 , 作为通信发展势头最好的国家 , 我们中国目
前的主张是将6GHz全部分配给5G授权频谱使用 。


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考虑到目前中国领先世界的4G、5G网络覆盖 , 似乎消费者对Wi-Fi网络的依赖并没有过去那么大 。 那么 ,
未来中国还有必要考虑支持Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7吗?

该不该将6GHz分配给5G IMT , 该分配多少给Wi-Fi , 对于这些问题 , 笔者在之前规划新西兰6GHz的过程
中 , 做了一些研究 。 笔者认为 , 6GHz的规划 , 从技术宏观层面 , 需要考虑以下几点:

▉ 一、光纤覆盖程度

前面说到 , 6GHz作为5G中频段频谱 , 拥有很高的重要性 。 这一点对于光纤基础设施较为薄弱、建设成本高
的国家 , 非常有吸引力 。

利用6GHz充足的频谱资源 , FWA可以达到Wireless Fibre“无线光纤”的效果 , 同时 , FWA在建设成本和
网络部署速度上 , 都可能比光纤更加有优势 。

然而 , 如果光纤到户渗透率高 , 那么6GHz作为移动宽带或者是无线宽带的重要性 , 就相应的降低了 。

比如笔者所在的新西兰 , 政府规划的GPON光纤网络将在2022年覆盖到87%的人口 。 光纤的性能稳定 , 价
格优势 , 能耗更低 , 未来依旧是用户宽带接入的首选 。

欧洲那边 , 由于建设的成本和难度 , 光纤的渗透程度上没有那么高 。 如果一味的追求光纤到户(FTTH)的
人口覆盖率 , 经济效益上不一定会有优势 。 此时 , 采用基于5G的FWA技术来做到最后1公里的接入 , 对于
运营商和用户来说都会非常受益 。

光纤的普及 , 一方面会减少用户对FWA或者移动宽带eMBB的依赖 , 另外一方面 , 会增加用户对Wi-Fi网络
的依赖 。 Wi-Fi作为网络中最后几十米的接入 , 需要与光纤的速率相匹配 , 才能全面体现光纤的容量优势 。

目前商业化的光纤已经到达了10-GPON的水准 , 上下行的对称速率10Gbs , ITU在GPON的标准也已经演
化到了50G的上下行速率 。


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基于5GHz Wi-Fi 6支持的理论速率在9.6Gbs , 但这是在无线环境非常理想的情况下才有可能出现的结
果 。 实际部署场景中 , 通常是多台Wi-Fi设备连接一个热点 , 以及多个热点在同一地点共存 , 设备和热点间的
co-channel或者adjacent channel干扰不可避免 。

Wi-Fi采用的载波侦听多路访问(CSMA)技术 , 既设备需要在确定频段没有被占有的情况下才能发送 , 频
段的拥塞程度将对Wi-Fi网络的性能产生重大影响 。

技术标准上 , IEEE802.11小组目前也在紧锣密鼓的规划Wi-Fi 7的标准 。

Wi-Fi 7将基于6E , 采用相同的频段 , 支持320MHz的载波 。 目前的2.4GHz和5GHz都不具备这样的条件 。
换句话说 , 如果没有6GHz的支持 , Wi-Fi 7未来带来的性能提升将被削弱 。

中国的双千兆基建项目进行得如火如荼 , 三大运营商早在2017年 , 就已经开始将其光网络逐渐升级到10G
光纤 。

根据中国宽带发展白皮书(2019年)的数据 , “我国互联网宽带接入端口数量达 9.03亿个 , 光纤网络已经
通达了98%的行政村” 。 可以看出 , 中国在光纤的渗透率已经非常高 。 将部分频谱分配给Wi-Fi , 有助于充
分利用到10G-PON光纤网络带来的提升 , 将来可以为企业、零售业以及宽带需求高的家庭 , 带来社会和经
济效益 。

▉ 二、3.5GHz频谱富余程度

3.5GHz与6GHz都是IMT 5G最为重要的中频段 。 前面已经提到 , 要想真正享受到5G移动通信带来的提升 ,
中频段的频谱容量非常关键 。

各国站在宏观层面规划时 , 如果在3.5GHz没有足够频谱资源的话 , 需要在6GHz上找到中频段的补充 。

从下面高通和GSMA发布的数据来看 , 中国在3.5GHz的5G频谱目前有300MHz , 其中还包括3.3-3.4GHz
的室内使用 , 中频段频谱总量少于欧盟、北美以及日韩 。

未来看来 , C band(3.3-4.2GHz)的卫星业务还将在中国继续应用于广播、气象等重要业务 。 3.6GHz以
上还存在大量的微波传输业务 , 短期内用于5G的频谱开发空间不大 。

想进一步提升5G以及后5G , 还需要更多的中频段频谱来支撑 。 从这一方面来看 , 6GHz规划为5G显得非常
合理 。


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高通——全球5G频谱分配


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GSMA——全球3.5GHz 5G频谱持有量

▉ 三、频谱重耕难度

频谱规划 , 不可避免涉及到要考虑目前占用情况 。 如何合理地共享共存或者清理历史遗留的通信设备 , 这
在许多国家是个很棘手的问题 。

比如在最近FCC的3.7GHz频谱拍卖中 , 81亿美金的频谱拍卖收入中 , 有13亿要用于搬迁目前的C band卫
星占用 。

目前 , 6GHz在欧洲和北美都有大量的点对点微波传输通信系统 。 为了解决共享使用问题 , 欧洲只允许
23dBm室内和14dBm室外的小功率Wi-Fi使用 。 而美国和加拿大 , 采用了一种Automatic Frequency
 Coordination的智能数据库协调使用方式 , 这种类似于动态频谱共享(Dynamic Spectrum Sharing)的
方式 , 将自动评估新的Wi-Fi AP对固定业务的影响 , 从而分配频谱和功率 。

6GHz在中国也同样被分配给了点对点微波传输业务 。 同时 , 中国无线电管理局的特别CHN21脚注中 , 强
调了新建业务需要保护微波通信 。 即使中国决定将6GHz全部用于5G , 未来在规划实施上 , 还将会有很多工
作需要进行 。


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综上所述 , 6GHz在中国作为下一个5G的重要频段有理有据 , 在国家的5G战略层面上也至关重要 。

但同时将部分6GHz作为非授权的Wi-Fi使用 , 也能让目前发达的光纤接入锦上添花 。 同时开放更多未授权
Wi-Fi频谱 , 也能支撑未来Wi-Fi 7生态系统在中国的发展 。 这对于中国的芯片、通信设备、消费电子等行
业 , 也会有很大的促进作用 。

究竟6GHz花落谁家 , 让我们拭目以待吧!

本文作者唐欣博士 , 长期从事通信行业研发、规划工作 , 曾就职于爱立信、诺基亚、新西兰频谱规划局 。
文章仅代表作者本人观点 。

参考文献:

[1] Qualcomm, 5G spectrum innovation and global update. December 8th, 2020
[2] GSMA, The WRC Series, 3.5 GHz in the 5G Era Preparing for New Services in 3.3-4.2 GHz. April
 2021
[3] Cisco, IEEE 802.11ax: The Sixth Generation of Wi-Fi White Paper. Apr 2020
[4] Khorov, E., Levitsky, I., & Akyildiz, I. F. (2020). Current status and directions of IEEE 802.11be,
 the future Wi-Fi 7. IEEE Access, 8, 88664-88688.
【wi-fi|中国需要Wi-Fi 6E吗?】[5] 中国无线电管理——中华人民共和国无线电频率划分规定

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