室外寬帶Wi-Fi應用起飛 GNSS定位扮演關鍵

室外寬帶Wi-Fi的應用起飛，順勢也帶來了龐大的市場機會，同時也面臨了全球導航衛星系統（GNSS）定位新需求。由于Wi-Fi 6E的問世，增加了6GHz的頻段，使得數據傳輸速度大幅提升。目前已經有不少相關的室內AP路由器產品上市，至于室外的應用也預計會迅速普及，相關應用場域包括了市民中心、校園網絡、體育場，以及其他戶外運動設施等，特別是寬帶服務的供貨商，包括有線電視運營商和無線網絡服務供貨商等。

然而最大的問題在于，6GHz這個頻段與現行5G通訊的頻段相互重迭，因此很容易造成互相干擾的問題。美國聯邦通信委員會（FCC）為了解決這個問題，規范了6GHz的AP路由器必須具備自動頻率協調（Automated Frequency Coordination；AFC）功能，而Wi-Fi聯盟也對此提出了對應的規格需求書，其中室外用的AP路由器需要提供可靠的定位信息，來作為完成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AFC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運作，就必須透過AFC數據庫來查詢并認可。AFC標準可確保6GHz的Wi-Fi標準功率運作過程不會干擾6GHz頻段的現有5G訊號使用，例如使用該頻段進行點對點連結的公用事業與相關企業。

事實上，室外6GHz寬帶Wi-Fi對許多人來說，都是一個巨大的商機。u-blox業務開發經理陳曉誾指出，Wi-Fi 6E可以在6GHz的頻段中，運用多達14個額外的80MHz頻道，或7個額外的超寬160MHz頻道，來支持高清視頻傳送、虛擬現實等應用。透過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境中，例如體育場、大型商場或其他公共場所等，Wi-Fi 6E的設備也能夠提供更高的網絡性能，并同時支持更多的Wi-Fi用戶。

Wi-Fi 6E可以帶來更大的技術進步，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。只不過室外6GHz寬帶Wi-Fi的出現，似乎也與現有的通訊頻段產生了干擾與其他問題，特別是5G頻段由于與Wi-Fi 6E的6GHz頻段重迭，因此干擾問題更為嚴重。

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生干擾。為了支持這一點，FCC制定了針對自動頻率協調（AFC）系統的法規，來避免與現有的授權頻段產生相互干擾的問題。（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，已經足以為6GHz頻段的現有設備提供保護。）

透過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客戶初期對于GNSS的設計及測試并不熟悉。此外，有些客戶的標準功率設備，可能也會用于室內環境。因此GNSS接收衛星訊號的靈敏度（采用L1 vs. L1+L5）、GNSS天線的設計（采用L1+L5頻段的天線需要更大面積且成本更昂貴）、如何在價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布建在室內的哪個位置的種種不同考慮，都成為Wi-Fi產品在開發過程中所面臨到的課題。

GNSS解決方案優勢
u-blox是專業的GNSS解決方案提供商，產品皆采用自主研發的芯片，并具備完整的產品家族，其中包含了系統級封裝（SIP）模塊產品，不僅尺寸更小，也提供了價格上的優勢。針對現階段Wi-Fi 6E以及未來的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追蹤裝置。MIA-M10可同步接收四個GNSS衛星訊號，來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，這是透過因特網提供軌道數據的一種服務，可縮短MIA-M10在啟動時確定其初始位置的時間，因此能夠立即追蹤衛星，無需等待緩慢的衛星數據下載才能完成。針對需要超長電源續航性的應用，則可透過u-blox的CloudLocate服務，利用把耗電的定位運算轉移到云端，來延長IoT裝置的使用壽命。

這款僅芯片大小、且實時可用的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，加速上市時程。結合其射頻靈敏度，這款GNSS模塊可為具備小型天線的設備，以及在微弱衛星訊號環境中運作的裝置（例如大樓林立的都會區），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，還有工業傳感器和消費性商品等，都是這款產品非常適用的領域。


 
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，已經25周年的時間。該公司過去長期深耕于車用領域，由于車用嚴苛的應用環境與安全考慮，也使得u-blox產品本身在開發階段，就設立了嚴密的規格及質量把關，來因應氣候等外在環境帶來對GNSS穩定性、耐受性等考驗。

結語
u-blox業務開發經理陳曉誾認為，日漸廣泛的戶外寬帶應用，使得GNSS定位的應用需求持續增加。尤其是隨著Wi-Fi技術的不斷演進，使得Wi-Fi在5G時代中，將繼續扮演消費者生活中不可或缺的連網媒介。

而整體消費市場對于GNSS需求的增加，也讓長期深耕于車用市場的廠商必須調整腳步，不論是產品開發的成本、開發時程、理解新的應用需求等不同層面，相關廠商（例如u-blox）都在進行產品與技術的升級，期望開發更貼近消費市場的產品，以打進更廣泛的消費市場應用領域。