138e8d182b8cec624770811267f19571 去年對於無線網路來說是略為特殊的一年,不但  802.11ac  產品正式大量出貨,市面上也出現了過去沒有的  3  頻產品,除了  2.4GHz  以外,在  5GHz  頻段之中放入  2  組無線網路。為何過去  802.11n  時代沒有這種作法?這其實是和美國  FCC  的決議互為因果關係。

過去的 5GHz 頻段限制多

開頭請容許筆者講古,802.11a 的速度高達 54Mbps,遠勝當時 802.11b 的 11Mbps,不過市場上的勝出者卻是 802.11b,這與 2 者所採行的頻率不同有關,802.11a 為 5GHz、802.11b 為 2.4GHz,就製造成本而言,2.4GHz 相關的零組件較為便宜,訊號涵蓋範圍也比較大。

直到 802.11n 時代,儘管可採行 40MHz 頻寬,然而 2.4GHz 頻譜已相當不足,容易造成頻道之間的相互干擾(至今仍有無線產品不允許在 2.4GHz 頻道中使用 40MHz 頻寬),因此新納入頻譜資源較多的 5GHz 作為標準之一。直到 802.11ac 使用 80MHz 頻寬,2.4GHz 可使用的頻譜完全塞不下(2.412GHz~2.461GHz),因此開始完全轉向 5GHz,不再使用 2.4GHz。

不過 5GHz 可用頻譜資源對於 802.11ac 來說也相當的不足,包含台灣在內多數國家基於傳輸功率考量以及沒有其它規定的情況下,大多集中於 5.725GHz~5.825GHz 之間。掐指一算僅有 100MHz 的頻寬可使用,其它可使用的頻率則具有更低的功率限制或是一些嚴格規定,對於未來 802.11ac 即將導入的 160MHz 或 80MHz+80MHz 規格相當不利。


▲原本 5GHz 頻譜的使用狀況(取自 FCC 14-30)。

限制太多就開放吧

5GHz 頻譜資源可以切成幾段來談,5.150GHz~5.250GHz 這一段稱為 U-NII-1,原先功率限制為 50mW,且僅能於室內使用,主要是為了保護衛星傳輸不被干擾。5.250GHz~5.350GHz(U-NII-2A)的功率限制為 250mW,但是此範圍有著 Active Spaceborne Sensors,因此需使用 DFS(動態頻率選擇)系統以及 TPC(傳輸功率控制),偵測到雷達波時必須跳開不使用。5.470GHz~5.725GHz(U-NII-2C)這段則有機場氣象杜普勒雷達,功率限制同樣為 250mW,也同樣需要使用 DFS 和 TPC。較常使用的 5.725GHz~5.825GHz(U-NII-3),則是最高 1W,以上 3 段台灣和美國的步調一致。

情況在去年有了些微變化,為了能夠將無線網路通訊的速度能夠一舉推向 1Gbps 以上,同時也在做了許多測試的情況下,FCC 對於先前的規定部分做了些修正。U-NII-3 這段延伸至 5.850GHz,其餘規定和原本相同,U-NII-2A 和 U-NII-2C 則是 DFS 部分略為嚴苛。

變化最大的則是 U-NII-1 的部分,已經不再限制只能在室內,現在也能夠於戶外自由使用,同時輸入天線功率也大幅放寬至 1W(行動裝置為 250mW),不過為了保護衛星傳輸,主控裝置的 EIRP(等效全向輻射功率)從地平線算起 30 度仰角必須小於 125mW。


▲新規則對於 802.11 無線通訊裝置的頻道規畫以及相關限制(KDB 905462 D06)。

首先擁抱這項新規定的就是 3 頻無線路由器了,由於 U-NII-1 整個大解放,相當接近於 U-NII-3 的限制,因此效能表現上也能有不錯的改善。更何況 802.11ac 和 802.11n 的實體層速率相差大,混用時 802.11n 較長的時槽會拖慢 802.11ac 裝置性能,即使後期機種加入 Airtime Fairness(時間公平,2 種以上速度不同的標準,各自占用的相同傳輸時間,而非傳統平分時槽或競爭),對於改善速率混用導致速度不佳的改善也有限,還是以不同頻率各自運作為佳。

此外,3 頻路由器也導入自動將不同速率裝置分散在各頻段的功能,使用者就不用而外針對各速率裝置選擇不同的頻段連線,否則購買多台 AP 將運作頻段分開,也能達到高低速裝置分離不是嗎?台灣部分跟著美國走,於去年底今年初作出裁示,目前 LP0002 低功率射頻電機技術規範尚未變動之前,得以最新版 FCC Part 15E 作為標準向驗證機構申請型式認證,也就是說 FCC 變動了什麼部分,台灣這邊目前就是照著走。

近期台灣上市的 3 頻路由器有 2 台,D-Link DIR-890L 大約是去年年底資訊月即可買到,Netgear Nighthawk X6 R8000 則是大約於今年初上市,不過由於 D-Link 比較早推出的關係,NCC 的認證資料還是舊規則,僅有 Netgear 已經套用了新規定(證書加註引用標準為 FCC Part 15E)。

從華碩方面得知,RT-AC3200 近期也將於台灣上市,NCC 認證資料已經可查詢到此台的資訊,同樣也是使用新的規定。至於其它產品線,老舊的 802.11n 5GHz 應該就隨著市場逐漸淘汰,廠商應該不會為了新規定再花錢認證一次,而新款 802.11ac 就會隨著新規則認證,至於要開啟那些頻段使用就看各家廠商的功力了。


▲實際開啟 inSSIDer 觀察,Netgear Nighthawk X6 R8000 的 2 個 5GHz 頻段的訊號強度幾乎相同。

相容性問題得留意

如同筆者先前撰寫的文章一樣,5GHz 網路產品各家可使用的頻段會有些許差異,新規定的到來可想見會有越來越多產品開放使用更多頻段,過往的 802.11n 5GHz 產品很有可能無法使用。如有此種狀況發生,就只好在無線基地台內部手動指定頻道,避免使用自動選擇頻道的機制。

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