室外宽带Wi-Fi应用起飞 GNSS定位扮演关键

室外宽带Wi-Fi的应用起飞，顺势也带来了庞大的市场机会，同时也面临了全球导航卫星系统（GNSS）定位新需求。由于Wi-Fi 6E的问世，增加了6GHz的频段，使得数据传输速度大幅提升。目前已经有不少相关的室内AP路由器产品上市，至于室外的应用也预计会迅速普及，相关应用场域包括了市民中心、校园网络、体育场，以及其他户外运动设施等，特别是宽带服务的供货商，包括有线电视运营商和无线网络服务供货商等。

然而最大的问题在于，6GHz这个频段与现行5G通讯的频段相互重迭，因此很容易造成互相干扰的问题。美国联邦通信委员会（FCC）为了解决这个问题，规范了6GHz的AP路由器必须具备自动频率协调（Automated Frequency Coordination；AFC）功能，而Wi-Fi联盟也对此提出了对应的规格需求书，其中室外用的AP路由器需要提供可靠的定位信息，来作为完成AFC功能的依据。由于这样的需求，使得定位能力成为室外宽带Wi-Fi必须具备的功能。

Wi-Fi 6E的室外宽带应用
FCC对Wi-Fi在6GHz频段的规定，允许了室内低功耗设备在全6GHz频段下运行，至于室外所谓的标准功率设备，必须在AFC功能的应用下才被允许，并且仅在U-NII-5和U-NII-7等频段内。一旦设备欲以标准功率来运作，就必须透过AFC数据库来查询并认可。AFC标准可确保6GHz的Wi-Fi标准功率运作过程不会干扰6GHz频段的现有5G讯号使用，例如使用该频段进行点对点连结的公用事业与相关企业。

事实上，室外6GHz宽带Wi-Fi对许多人来说，都是一个巨大的商机。u-blox业务开发经理陈晓誾指出，Wi-Fi 6E可以在6GHz的频段中，运用多达14个额外的80MHz频道，或7个额外的超宽160MHz频道，来支持高清视频传送、虚拟现实等应用。透过这些更宽的频道和更大的容量，即使在非常密集和拥挤的环境中，例如体育场、大型商场或其他公共场所等，Wi-Fi 6E的设备也能够提供更高的网络性能，并同时支持更多的Wi-Fi用户。

Wi-Fi 6E可以带来更大的技术进步，因此可以导入许多新兴应用，例如云端运算（cloud computing）或者AR/VR等。只不过室外6GHz宽带Wi-Fi的出现，似乎也与现有的通讯频段产生了干扰与其他问题，特别是5G频段由于与Wi-Fi 6E的6GHz频段重迭，因此干扰问题更为严重。

目前Wi-Fi Alliance主导制定规范和测试计划，确保标准功率（Standard Power）的Wi-Fi设备在6GHz的频谱中可以顺利运行，并避免对现有的设备产生干扰。为了支持这一点，FCC制定了针对自动频率协调（AFC）系统的法规，来避免与现有的授权频段产生相互干扰的问题。（值得注意的是，对于仅限室内使用的低功耗Low Power Wi-Fi设备，则不受AFC法规的限制。因为FCC认为，结合低功率和强制性室内使用，已经足以为6GHz频段的现有设备提供保护。）

透过GNSS定位并回报位置，是标准功率Wi-Fi设备为了符合AFC规范的最主要解决方案。然而，由于这是全新的规范，因此许多Wi-Fi AP客户初期对于GNSS的设计及测试并不熟悉。此外，有些客户的标准功率设备，可能也会用于室内环境。因此GNSS接收卫星讯号的灵敏度（采用L1 vs. L1+L5）、GNSS天线的设计（采用L1+L5频段的天线需要更大面积且成本更昂贵）、如何在价格与规格之间取得平衡，以至于是否必须纳入消费者将Wi-Fi AP布建在室内的哪个位置的种种不同考虑，都成为Wi-Fi产品在开发过程中所面临到的课题。

GNSS解决方案优势
u-blox是专业的GNSS解决方案提供商，产品皆采用自主研发的芯片，并具备完整的产品家族，其中包含了系统级封装（SIP）模块产品，不仅尺寸更小，也提供了价格上的优势。针对现阶段Wi-Fi 6E以及未来的Wi-Fi 7标准功率设备，u-blox也推出了第十代的MIA系列，其尺寸仅有4.5mm x 4.5mm，且内建SAW、LNA，可同时支持GPS、GLONASS、Galileo以及北斗等主要卫星系统。目前MIA-M10可援单一频段L1，MIA-F10则可支持L1+L5双频段。

MIA-M10是以超低功耗u-blox M10 GNSS平台为基础，其节能特性很适用于尺寸受限的电池供电资产追踪装置。MIA-M10可同步接收四个GNSS卫星讯号，来达到最大的卫星讯号可用性。另外也支持u-blox AssistNow辅助GNSS服务，这是透过因特网提供轨道数据的一种服务，可缩短MIA-M10在启动时确定其初始位置的时间，因此能够立即追踪卫星，无需等待缓慢的卫星数据下载才能完成。针对需要超长电源续航性的应用，则可透过u-blox的CloudLocate服务，利用把耗电的定位运算转移到云端，来延长IoT装置的使用寿命。

这款仅芯片大小、且实时可用的GNSS模块不需要任何的外部组件，不仅减少了工程和测试工作，还可节省成本和资源，加速上市时程。结合其射频灵敏度，这款GNSS模块可为具备小型天线的设备，以及在微弱卫星讯号环境中运作的装置（例如大楼林立的都会区），提供更精确的定位效能。在应用方面，包括Wi-Fi 6E的室外宽带设备，以及人员、宠物和牲畜追?器，还有工业传感器和消费性商品等，都是这款产品非常适用的领域。


 
图 : GNSS卫星定位芯片在室外宽带Wi-Fi应用扮演重要角色。

u-blox自从成立以来，已经25周年的时间。该公司过去长期深耕于车用领域，由于车用严苛的应用环境与安全考虑，也使得u-blox产品本身在开发阶段，就设立了严密的规格及质量把关，来因应气候等外在环境带来对GNSS稳定性、耐受性等考验。

结语
u-blox业务开发经理陈晓誾认为，日渐广泛的户外宽带应用，使得GNSS定位的应用需求持续增加。尤其是随着Wi-Fi技术的不断演进，使得Wi-Fi在5G时代中，将继续扮演消费者生活中不可或缺的连网媒介。

而整体消费市场对于GNSS需求的增加，也让长期深耕于车用市场的厂商必须调整脚步，不论是产品开发的成本、开发时程、理解新的应用需求等不同层面，相关厂商（例如u-blox）都在进行产品与技术的升级，期望开发更贴近消费市场的产品，以打进更广泛的消费市场应用领域。