Wi-Fi 6 802.11ax 5G HPE Aruba Juniper Cisco Ruckus

數位化應用需求驅動技術演進 人工智慧降低學習維運門檻

破除萬物互聯傳輸瓶頸 第六代無線網路正夯

2019-12-16
數位化應用已是當代的顯學,正在改變人們的生活型態與企業營運模式,讓家居、企業辦公室、醫療院所等場域,皆藉由智慧化甚至AI輔助控管,以提高使用者體驗。

 

與此同時,連網裝置倍數增長可說是不容小覷的議題,首當其衝的便是無線網路服務,將面臨暴增的同時連線數,因此近期無線網路技術供應商相繼推出可支援Wi-Fi 6標準通訊協定的設備,正可為新型態數位應用奠定可靠、穩定、安全的網路傳輸環境。

2019年9月,Wi-Fi聯盟(Wi-Fi Alliance)發表支援第六代無線網路Wi-Fi 6的裝置認證服務,確立了IEEE 802.11ax標準正式展開。根據Wi-Fi聯盟提出的要點,Wi-Fi 6不僅可提供的容量(Capacity)幾乎是前代Wi-Fi 5的4倍,即使是高密度佈建環境,亦可為無線網路上的所有設備提供高效能基礎設施及穩定可靠的連接服務。

隨著Wi-Fi 6新規格正式進入商業應用環境,對於即將商轉營運的第五代行動通訊技術(5G),往往會被誤以為可相互取代。思科台灣技術長馮志良指出,若欲提高無線網路傳輸容量、吞吐量,同時有效降低延遲時間,Wi-Fi 6與5G確實皆可實現,也因此讓許多企業感到混淆。以兩種技術規範領域皆有著墨的思科發展思維來看,Wi-Fi的佈建場景較偏重於室內環境,至於室外才是5G真正發揮的場域,主要由電信服務供應商導入建置對外提供服務。儘管兩種新的通訊技術亦可混合運用,最終導入建置的對象卻不盡相同。

Wi-Fi聯盟定義第六代標準功能 

現代企業與組織在發展新型態應用的同時,也相當關注安全性等級,為此Wi-Fi 6強化了Wi-Fi 5運用的WPA2,進而提供WPA3讓用戶獨立採以192位元加密、避免發生弱密碼問題,以保障存取安全。此外,根據Wi-Fi聯盟定義,用來提升整體傳輸效率的標準功能還包括:

‧正交分頻多重存取(OFDMA):在要求嚴格的環境中,同時面向上行鏈路和下行鏈路有效共用通道,以提高網路效率並降低延遲。

‧多用戶多輸入多輸出(MU-MIMO):允許一次傳送更多下行鏈路數據,使接入點能夠同時將資料傳送到更多的設備。

‧160MHz通道:增大頻寬,使其降低延遲且提供更高性能。

‧目標喚醒時間(TWT):顯著延長連網裝置的電池壽命。

‧1024正交振幅調變(1024-QAM):在同樣數量的頻譜中編碼更多資料。

‧波束成形:在給定範圍內支援更高的資料速率,藉此提供更大的網路容量。

HPE Aruba資深技術經理陳清淵指出,多數人對新標準Wi-Fi 6的關注之處在於可提供更高的速率,事實上,傳輸速率的增長不代表使用者體驗可隨之提升,以物聯網應用場景來看,更重要的是Wi-Fi 6大幅提升的容量。他進一步說明,802.11ac為了避免頻段干擾影響可用性,僅支援5GHz頻段;如今的802.11ax則可同時支援既有的5GHz與新納入的2.4GHz頻段,讓無線基地台可分散頻段,提升接取服務的連線數量。

標籤定義訊號降低高密度訊號干擾 

面對物聯網應用如火如荼的發展,多家國際市場調查機構紛紛預測,2020年之後連網裝置將成長超過數百億,單一空間接取無線網路服務的數量倍增,除了容量的支持,屆時部署的密度勢必也須增加。Wi-Fi 6因應之道即是將原本Wi-Fi 5未採用的2.4GHz頻段再次納入,一方面因連網裝置並非持續性地遞送資料,二方面是半導體製程的進步,改善了射頻辨識技術,增強收訊品質,才不至於造成過多干擾。

BSS Coloring技術正是相當實用的辨識技術,在Wi-Fi 6無線基地台與連網裝置彼此之間傳輸時增加標籤識別,藉此省去等待時間。由於Wi-Fi 5的作法是偵測到臨近的基地台正在向連網裝置發送無線訊號時,其他基地台必須先行等待,直到連網裝置完成傳送後才可由另一個基地台來傳輸資料。Wi-Fi 6採用BSS Coloring技術,讓基地台發送的無線訊號上增添標籤,便可以清楚辨識,只要偵測並非為相同基地台的傳輸即可,不須再等待可直接傳送,如此一來即可在高密度部署環境中,降低鄰頻干擾、提升連網裝置傳輸效率。

此外,Wi-Fi 6功能特性中較受注目的還有TWT技術,可用於節約能源。IEEE 802.11標準遵守的是CSMA/CA協定,避免在廣播環境中造成訊號碰撞,如今Wi-Fi 6則改採Scheduling機制,讓連網裝置以排隊方式接取無線網路服務。不僅彼此溝通時間可藉此掌握,任一方出現閒置狀態時還可切換到微休眠,對於仰賴電池供電的IoT連網裝置可大幅降低耗電量。

厚實領域知識建模輔助保障服務品質 

無線基地台傳輸規範的世代轉換,主要著眼於連網裝置暴增而設計,隨之而來的是大規模部署的環境,控制器正面臨設定配置、故障排除等維運層面的挑戰。以往的園區網路環境,即便是有線與無線各自為政,IT管理者得運用兩套不同操作工具來提高維運效率,仍尚可因應,未來一旦物聯網應用普及,連網裝置數量之多,勢必得運用人工智慧輔助判讀網路層運行的問題,才可達到保障用戶體驗的目的。

網通市場經過一番整併後,如今網路供應商的有線無線解決方案皆已完備,例如思科、HPE Aruba、Juniper等,不僅跟進Wi-Fi 6新世代,統一控管有線無線網路環境的控制器平台,可基於過去累積的領域知識分群分類日常蒐集取得的大數據,提供機器學習演算分析,建立不同工作流程的標準值範圍,萬一發生異常時可發出告警與提出建議處置步驟由IT理者來執行,抑或事先定義執行規則建立自動化回應。

2019年初併購Mist取得無線網路與人工智慧技術的Juniper,即是藉此來實踐自動化。Juniper Networks台灣區技術總監游源濱認為,現代網路環境的自動化能力相當關鍵,可用於降低維運成本。畢竟現今應用型態多元,加深網路架構的複雜度,為了處理單一告警事件得耗費許多時間查找、釐清根源、排除問題,卻因此影響營運甚至導致損失,引進人工智慧主要是為了解決諸如此類效率無法突破的問題,甚至是設計以自動化機制來執行,根本無需人力再介入。

「現階段市場上納入人工智慧應用的廠商,可能會過度放大演算法的精準度,當然,演算法是人工智慧的核心,但是我反而認為,演算法是基於有效性的資料運行分析與判斷,這些有效性的資料是來自於大量蒐集,以及分群分類的整理後建立標籤定義,事前的準備動作相較於演算法而言重要性更高。」游源濱說。

擁有巨量資料,經過分群分類之後,才有辦法運用演算法來解讀、分析、理解,從中找到有意義的資訊,進而提供判斷後的建議或直接觸發執行回應。例如在無線電範疇的障礙可直接自動執行處置,其他事件則可能是提供排除問題的建議,讓IT管理者依照指示執行回應。

 


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