射频原理

Wi-Fi 是一项国际标准，但其部署因地区而异。欧洲的 Wi-Fi 部署有何不同？Igor Lilicevic 考察分析了欧盟的 Wi-Fi 部署情况，以帮助工程师从容应对各种复杂难题。

如今，Wi-Fi 技术为我们的家庭和企业打造了一条无线高速路。它将游戏、通信、视频以及更多应用提升到全新水平，可实现更快的响应时间和更高容量。本文中，Igor Lalicevic 对当今 Wi-Fi 标准和功能在欧洲（欧盟）的实施状况提出了一些见解，以帮助您了解如何设计自己的 Wi-Fi 产品。

问

Wi-Fi 联盟如何影响和管理欧盟的 Wi-Fi 标准？

Wi-Fi 联盟是由 Wi-Fi 生态系统中的半导体公司、运营商、终端客户以及其他组织共同组成的联盟。其目标是使用基于 Wi-Fi 标准的网络技术展开协作，共同促进和推广开放式无线通信。

电气与电子工程师学会 (IEEE) 负责制定标准，规定 Wi-Fi 必须遵守的技术规范。Wi-Fi 联盟根据这些规范制定测试计划、服务以及认证计划。这可确保 Wi-Fi 产品符合相互兼容的规范指南并提供预期的性能和功能。

该联盟是全球 Wi-Fi 通信的国际倡导者，如今 Wi-Fi 在我们的家里、公司、城市各个角落以及私人和公共场所（如咖啡馆、体育场等）均得到广泛使用。

尽管 Wi-Fi 可用于全球设备的局域网和全球互联网接入，但每个国家/地区对采用的 Wi-Fi 频率、允许的 Wi-Fi 信道和最大允许传输功率 (EIRP) 存在不同的区域要求。EIRP 是在给定天线增益和射频子系统发射器功率的情况下，天线阵列所能辐射的最大功率。

了解标准和法规之间的差异至关重要。

• 产品必须符合技术条件才能在法规规定的特定频段内使用。

• 为了确保投放到欧洲市场的产品符合法规，我们须遵循标准要求。

在欧洲，ETSI（欧洲电信标准协会）是负责信息和通信技术 (ICT) 标准化的官方认可机构。

欧洲标准 ETSI 文档规定了欧洲的最大 WLAN 传输功率水平。这些 ETSI 文档中概述的欧洲法规定义了频率分配和为 Wi-Fi 6E 产品指定的 6 GHz 频谱数量。

例如，2020 年 1 月 17 日，英国 (UK) 监管机构英国通信管理局 (Ofcom) 发布了改善 Wi-Fi 频谱接入的提案。Ofcom 提议为 6 GHz Wi-Fi 频谱开放 480 MHz (5945 – 6425 MHz)，以供欧洲地区无牌使用。在美国，相应的 6 GHz 频谱为 5925 – 7125 MHz。

欧盟委员会的每项指令（如 Ofcom 的指令）都包含一个最后期限，欧盟各国必须在此期限之前将指令条款纳入各国法案，并就此通知委员会。此日期称为实施日期，例如 Ofcom 的较低 6 GHz 频段提案，其实施日期是 2021 年 12 月 1 日。

Wi-Fi 联盟的作用是协助欧盟创建各类计划并建立普遍信任。此外，该联盟还会确定并推广 Wi-Fi 新用例。

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• Wi-Fi 演变

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问

您认为 Wi-Fi 联盟在欧盟实施 Wi-Fi 技术时所面临的最大挑战是什么？

随着 Wi-Fi 不断增加频谱（捕获 5 GHz 以上的更高频率），它会逐渐侵占其他服务所使用的频谱。运输和固定卫星系统等现有服务是在欧盟实施 Wi-Fi 的最大挑战。这些服务均使用 5 GHz 以上频段，并且与 Wi-Fi 紧密相连。

传输

• 对于列车而言，新型的基于通信的列车控制 (CBTC) 系统将会提高运量、效率和安全性。该系统可使列车摒弃可靠性较低的老式有线系统，而替换为更加可靠的无线系统。CBTC 网络的工作频谱位于 5905 - 5935 MHz 之间，最高保护频段为 5945 MHz。这主要是位于“无牌国家信息基础设施 4” (U-NII-4) 频段的 30 MHz 频谱，最高达到 U-NII-5 频段起始处。CBTC 频谱与 U-NII-3 5 GHz Wi-Fi 频段紧密相连（在 5850 MHz 处结束）。为保证持续共存，必须采用适当的滤波技术来确保 Wi-Fi 和 CBTC 频谱之间没有干扰。

  
  

• 对于汽车而言，其挑战在于智能交通系统 (ITS) 标准 ITS-G5。在全球，电信和汽车行业的跨行业协会5G 汽车协会 (5GAA) 在推进 C-V2X（蜂窝网络 - 车对万物）技术发展。C-V2X 基于蜂窝技术，使汽车可通过蜂窝网络系统进行通信。该技术在全球拥有许多支持者，如福特、爱立信、高通、英特尔和三星。然而，在欧盟的情况就不同了。欧盟的 CAR 2 CAR 通信联盟提倡使用无线上网协议 IEEE 802.11p 和相关标准 ITS-G5。尽管有些人主张这两种方案可以共存，但仍存在争议。

卫星

• 不仅 Wi-Fi 生态系统要求监管机构考虑免许可接入较高 6 GHz 频段，卫星运营商也同样如此。卫星运营商对于扩展无线连接方面发挥着关键作用。在欧盟，EMEA 卫星运营商协会 (ESOA) 曾提交一份意见稿鼓励 ATU 主管部门评估 Wi-Fi 应用对 6425 - 7125 MHz 频段的使用需求。以下是 Wi-Fi 必须遵循的卫星频率列表。

-- 6425 – 6525 MHz 固定

-- 6525 – 7075 MHz 固定–空对地/地对空

-- 6700 – 7075 Mhz 固定卫星–空对地

-- 7075 – 7250 MHz 固定

问

与美国相比，欧盟的 Wi-Fi 功率水平是否不同？如果是这样，Qorvo 如何应对它们带来的差异和挑战？

在全球，不同的 Wi-Fi 无线电频段需要使用不同的监管功率限制。您购买的每台设备都不得超过相关监管域设定的任何功率限制。在欧盟，ETSI 定义了适用于 Wi-Fi 的功率限制。欧盟的功率水平实际上低于美国。这带来了射频范围的一些难题，但有利于减少欧洲碳足迹和提高网关功率效率。

例如，2.4 Ghz 频段限制设定为 20 dBm (100 mW)，而在美国，2.4 GHz 频段的 FCC 功率限制稍高一些，为 30 dBm (1 W)。此外，欧盟使用信道 12 和 13，而美国不使用这些信道。对于 5 GHz Wi-Fi，美国 FCC 设定的功率限制高于欧盟。例如在 U-NII-1 频段，FCC 限制为 30 dBm，而 EU 限制为 23 dBm。下面是对欧盟与美国在 2.4 GHz 和 5 GHz 时 Wi-Fi 功率限制的高水平比较。

这些情况给 Qorvo 带来的挑战微乎其微。Qorvo 通常针对多个全球指定的功率水平来开发其 Wi-Fi 产品，并且许多产品在必要时可以进行匹配调谐，以降低功率水平的要求。

对于 5 GHz 以上的较新频段（例如欧洲频谱的 6 GHz 频段）定义了两种设备级别，并且不同于 5 GHz 频段，对动态频率选择 (DFS) 没有相关限制。但是为欧洲大陆和英国设定了不同的最大传输功率限制。对于极低功率 (VLP) 设备，欧洲大陆的最大传输功率限制设为 14dBm (25mW) EIRP - 室内和室外均如此。英国室外限制相同，但室内最大传输功率限制设为 24dBm (250mW) EIRP。此外，对于低功率室内 (LPI) 设备，欧洲大陆的最大传输功率限制设为 23dBm (200mW) EIRP，而对于英国，该限制设为 24dBm (250mW) EIRP。

问

您认为在欧洲实现 Wi-Fi 6E 和 Wi-Fi 7 的速度和容量目标的主要障碍是什么？

在全球，只有 44% 的宽带连接速度高于 50 Mbps。多年来，家庭住所的连接容量和速度一直是个瓶颈。英国和西欧的目标是到 2025 年至少达到 85% 的光纤覆盖率（入户光纤可实现千兆连接）！这对于 Wi-Fi 的发展来说是个好消息。但如今，英国的光纤覆盖率为 24%，西欧为 43%，因此要实现 2025 年的目标还有很多工作要做。要充分发挥 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 7 网关的优势，需要将光纤连接准备就绪。Wi-Fi 6 / 6E 的 Wi-Fi 演变可作为一种解决方案在终端设备上实现近光纤体验——使用 8x8 MIMO 和 160 MHz 信道提供约 10 Gbps 的速度。同时，Wi-Fi 7（将于 2024 年左右推出）以终端设备的光纤体验为目标，将使用 320 MHz 信道实现 30Gbps 的总体连接目标。使用 Wi-Fi 7 将为 Wi-Fi 带来更快的速度和更低的延迟。

问

Wi-Fi 联盟和制造组织如何与欧盟和欧盟监管机构合作？

欧洲、中东和非洲 (EMEA) 地区的 Wi-Fi 联盟对监管活动和管理当局的反应与美国 FCC 的做法相同。通常，Wi-Fi 联盟会对监管机构的咨询作出正式回应，Wi-Fi 联盟各个工作组也会适时发表一些针对性文章。Wi-Fi 联盟与欧盟委员会定期举行会议，Qorvo 等公司也会参加此类会议。Wi-Fi 联盟成员参加一些监管机构的会议，并将监管会议上的意见带到欧盟委员会的会议。Qorvo 经常参加 EMEA 地区的监管小组和会议。有人还建议 Qorvo 等 Wi-Fi 联盟成员针对会议中讨论的措施以书面形式回应。

问

Wi-Fi 联盟对未来有何展望？

Wi-Fi 联盟的一项主要职能是在整个生态系统中推广无线技术和互操作性，致力于激励创新和促进 Wi-Fi 6 / 6E 和 Wi-Fi 7 等新一代生态系统的发展。

Wi-Fi 联盟的愿景是 2022 年 Wi-Fi 6 产品出货量超过 35 亿台。Wi-Fi 联盟预计，今年将有近 20% 的 Wi-Fi 6 设备出货量支持 6 GHz，到 2025 年 Wi-Fi 6 产品出货量将达到 52 亿台，其中将有 41% 是 Wi-Fi 6E 设备。

基于 Wi-Fi 6 / 6E 标准的 Wi-Fi 6E 频率扩展实现了真正互联的智能家居，能够同时支持多个用户和互联设备以数千兆 Wi-Fi 网速进行流式传输。

Igor 的结语

大家都知道为什么互联网被认为是现代最重要的发明。它几乎影响着我们生活的方方面面——有近 50 亿人每天都在使用互联网。这是世界总人口的 63.2%！

从 2000 年到 2020 年，互联网使用量增长了 1266%。在欧洲，有 7.82 亿人每天访问互联网，相当于欧盟人口的 87%，仅次于北美 90.3% 的普及率。

Wi-Fi 也追随同样的互联网趋势，因此现在对于 Wi-Fi 来说是一个激动人心的时代！自从 1997 年第一个 Wi-Fi 802.11 标准问世以来，我们见证了吞吐量增长 1000 倍的历程。新的 Wi-Fi 6E 和即将到来的 Wi-Fi 7 标准正在彻底改变无线连接。它们能在设备层实现如光纤般的网速，打开了新连接时代的大门，并将 Qorvo“每间房一个 Pod”的长远愿景变成现实。

Wi-Fi 联盟

https://www.wi-fi.org/

电气与电子工程师学会

https://standards.ieee.org/standard/802_11-2012.html?_ga=2.73580506.951114136.1641319487-856663961.1641319487

ETSI

https://www.etsi.org/

英国通信管理局 (Ofcom)

https://www.ofcom.org.uk/home

Wi-Fi 演变

https://www.qorvo.com/resources/d/qorvo-the-wi-fi-evolution-white-paper

针对应用需求进行 Wi-Fi 组件选型分步指南

https://www.qorvo.com/design-hub/technical-articles/a-step-by-step-guide-to-selecting-the-best-wi-fi-components-for-your-application

基于通信的列车控制

https://railsystem.net/communications-based-train-control-cbtc/

智能交通系统

https://www.etsi.org/technologies/automotive-intelligent-transport

5G 汽车协会

https://5gaa.org/

C-V2X

https://www.qorvo.com/design-hub/ebooks/connected-car-for-dummies

CAR 2 CAR 通信联盟

https://www.car-2-car.org/

EMEA 卫星运营商协会 

https://esoa.net/

动态频率选择

https://www.wi-fi.org/knowledge-center/faq/what-is-dynamic-frequency-selection-dfs

“每间房一个 Pod”

https://www.qorvo.com/design-hub/videos/design-summit-2020-new-wi-fi-6-standard

希望 Qorvo 专家谈论其他话题？请将您的建议通过电子邮件发送给 Qorvo 博客团队（qorvo.blog@qorvo.com），我们可能会在后面的博文中进行讨论。请在邮件正文中留下您的联系信息。

关于作者

Igor Lalicevic

无线连接业务部高级营销经理

Igor 利用其在无线行业 20 多年的经验帮助 Qorvo 工程团队打造一流的射频组件和解决方案。他激励我们创造新型无线连接产品，推进生态系统发展，帮助客户实现自己的无线创新技术。