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）。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。
▉ 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。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。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。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。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。
高通——全球5G频谱分配
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。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。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.[5] 中国无线电管理——中华人民共和国无线电频率划分规定