Dual Strategies to Address Wi-Fi Spectrum Scarcity: Expansion and Efficiency

1. The Spectrum Crunch: Evolution and Current Challenges

Unlicensed spectrum is the backbone of Wi-Fi, with its availability directly dictating network performance. Early Wi-Fi relied on the 2.4GHz/5GHz bands (570MHz total), which sufficed for low-density devices. By the late 2010s, however, explosive growth in connected devices (19% CAGR for IoT, ABI Research 2023) and bandwidth-hungry applications (4K/VR) forced regulators to unlock the 6GHz band (1,200MHz added globally). While this temporarily alleviated congestion, projected device growth suggests spectrum exhaustion risks by 2030.

2. Core Solutions to Spectrum Scarcity

2.1 Expanding Spectrum Resources

  • Progress & Limitations:

    • The U.S. fully opened 6GHz (1,200MHz), while the EU allocated only the lower half. Key markets like China have yet to release 6GHz.

    • Fragmented regulatory policies and competition from IMT (5G/6G) hinder global alignment.

2.2 Enhancing Spectrum Efficiency

  • Wi-Fi 7 Innovations:

    • Multi-Link Operation (MLO) aggregates channels but lacks AP coordination.

  • Wi-Fi 8’s Breakthrough:

    • Multi-AP Coordination (MAPC): Features like Coordinated Spatial Reuse (Co-SR) enable synchronized power adjustments across APs:

      1. Cross-BSS Measurement: APs form groups and share interference data.

      2. Multi-AP Coordination: A lead AP sets power limits via Co-SR Announce frames.

      3. Concurrent Transmission: APs transmit simultaneously at optimized power levels.

3. Proactive Measures for Stakeholders

3.1 Regulatory Actions

  • Enable Spectrum Sharing: Deploy coexistence tech (e.g., DFS in 5GHz, AFC in 6GHz).

  • Reallocate Underused Bands: Follow the FCC’s 5.9GHz reallocation model (V2X → Wi-Fi).

3.2 Industry Initiatives

  • Target 7GHz: Build a case for unlicensed 7GHz allocation, emphasizing Wi-Fi’s value generation (vs. IMT’s low demand).

  • Revive 60GHz: Leverage IEEE’s IMMW Study Group to expand 802.11 standards into 60GHz for high-throughput, low-interference apps.

  • Scale Wi-Fi HaLow (802.11ah): Shift IoT devices (IP cameras) to 900MHz to relieve 2.4/5/6GHz congestion.

  • Prioritize Reliability: Transition from Wi-Fi 7’s “Extremely High Throughput” to Wi-Fi 8’s “Ultra High Reliability” via AI-driven traffic optimization.

4. Strategic Roadmap

Action Impact
7GHz advocacy Adds 1.2GHz+ bandwidth for future-proofing.
MAPC adoption (Wi-Fi 8) Boosts efficiency by 30% in dense AP environments (ABI estimates).
Wi-Fi HaLow deployment Reduces 2.4GHz traffic by 15-20% for industrial IoT.

Conclusion: Sustainable Wi-Fi growth demands both spectrum expansion (7GHz/60GHz) and efficiency leaps (MAPC, AI). Stakeholders must act collaboratively to avoid a 2030 spectrum crisis.

 

Español

1. La crisis del espectro: evolución y desafíos actuales
El espectro sin licencia es la base del Wi-Fi, y su disponibilidad dicta directamente el rendimiento de la red. Las primeras redes Wi-Fi dependían de las bandas de 2,4 GHz/5 GHz (570 MHz en total), suficientes para dispositivos de baja densidad. Sin embargo, para fines de la década de 2010, el crecimiento explosivo de dispositivos conectados (19% de CAGR para IoT, ABI Research 2023) y aplicaciones que consumen mucho ancho de banda (4K/VR) obligaron a los reguladores a liberar la banda de 6 GHz (1.200 MHz agregados globalmente). Aunque esto alivió temporalmente la congestión, el crecimiento proyectado de dispositivos sugiere riesgos de agotamiento del espectro para 2030.

2. Soluciones clave para la escasez de espectro
2.1 Expansión de recursos de espectro
Progreso y limitaciones:

  • EE.UU. abrió por completo los 6 GHz (1.200 MHz), mientras que la UE asignó solo la mitad inferior.

  • Mercados clave como China aún no han liberado los 6 GHz.

  • Políticas regulatorias fragmentadas y competencia de IMT (5G/6G) dificultan la alineación global.

2.2 Mejora de la eficiencia del espectro
Innovaciones del Wi-Fi 7:

  • La Operación Multi-Enlace (MLO) agrega canales pero carece de coordinación entre puntos de acceso (AP).

Avance del Wi-Fi 8:

  • Coordinación Multi-AP (MAPC): Funciones como Reutilización Espacial Coordinada (Co-SR) permiten ajustes de potencia sincronizados:

    • Medición Cross-BSS: Los AP forman grupos y comparten datos de interferencia.

    • Coordinación Multi-AP: Un AP líder establece límites de potencia mediante tramas Co-SR Announce.

    • Transmisión simultánea: Los AP transmiten al mismo tiempo con niveles de potencia optimizados.

3. Medidas proactivas para las partes interesadas
3.1 Acciones regulatorias

  • Habilitar el uso compartido del espectro: Implementar tecnologías de coexistencia (ej. DFS en 5 GHz, AFC en 6 GHz).

  • Reasignar bandas subutilizadas: Seguir el modelo de la FCC de reasignación de 5,9 GHz (V2X → Wi-Fi).

3.2 Iniciativas de la industria

  • Objetivo 7 GHz: Argumentar la asignación no licenciada de 7 GHz, destacando el valor del Wi-Fi (vs. baja demanda de IMT).

  • Revitalizar 60 GHz: Aprovechar el IEEE IMMW Study Group para expandir estándares 802.11 a 60 GHz (alto rendimiento, baja interferencia).

  • Escalar Wi-Fi HaLow (802.11ah): Migrar dispositivos IoT (cámaras IP) a 900 MHz para aliviar la congestión en 2,4/5/6 GHz.

  • Priorizar la fiabilidad: Transicionar del "Rendimiento Extremadamente Alto" del Wi-Fi 7 al "Ultra Fiabilidad" del Wi-Fi 8 mediante optimización de tráfico con IA.

Conclusión: El crecimiento sostenible del Wi-Fi requiere tanto expansión del espectro (7 GHz/60 GHz) como saltos en eficiencia (MAPC, IA). Las partes interesadas deben colaborar para evitar una crisis del espectro en 2030.

Português

1. A Crise do Espectro: Evolução e Desafios Atuais
O espectro não licenciado é a base do Wi-Fi, e sua disponibilidade determina diretamente o desempenho da rede. O Wi-Fi inicial dependia das bandas de 2,4 GHz/5 GHz (570 MHz no total), suficientes para dispositivos de baixa densidade. No final da década de 2010, porém, o crescimento explosivo de dispositivos conectados (CAGR de 19% para IoT, ABI Research 2023) e aplicações que consomem largura de banda (4K/VR) forçaram reguladores a liberar a banda de 6 GHz (1.200 MHz adicionados globalmente). Embora isso tenha aliviado temporariamente a congestão, o crescimento projetado de dispositivos sugere riscos de esgotamento do espectro até 2030.

2. Soluções para a Escassez de Espectro
2.1 Expansão de Recursos de Espectro
Progresso e Limitações:

  • EUA liberaram totalmente os 6 GHz (1.200 MHz), enquanto a UE alocou apenas a metade inferior.

  • Mercados-chave como a China ainda não liberaram os 6 GHz.

  • Políticas regulatórias fragmentadas e competição do IMT (5G/6G) dificultam o alinhamento global.

2.2 Melhoria da Eficiência do Espectro
Inovações do Wi-Fi 7:

  • Operação Multi-Link (MLO) agrega canais, mas falta coordenação entre APs.

Avance do Wi-Fi 8:

  • Coordenação Multi-AP (MAPC): Recursos como Reutilização Espacial Coordenada (Co-SR) permitem ajustes de potência sincronizados:

    • Medição Cross-BSS: APs formam grupos e compartilham dados de interferência.

    • Coordenação Multi-AP: Um AP líder define limites de potência via quadros Co-SR Announce.

    • Transmissão Simultânea: APs transmitem ao mesmo tempo com níveis de potência otimizados.

3. Medidas Proativas para Partes Interessadas
3.1 Ações Regulatórias

  • Permitir compartilhamento de espectro: Implementar tecnologias de coexistência (ex. DFS em 5 GHz, AFC em 6 GHz).

  • Realocar bandas subutilizadas: Seguir o modelo da FCC de realocação de 5,9 GHz (V2X → Wi-Fi).

3.2 Iniciativas da Indústria

  • Alvo 7 GHz: Defender alocação não licenciada de 7 GHz, destacando o valor do Wi-Fi (vs. baixa demanda do IMT).

  • Revitalizar 60 GHz: Utilizar o IEEE IMMW Study Group para expandir padrões 802.11 para 60 GHz (alta taxa, baixa interferência).

  • Escalonar Wi-Fi HaLow (802.11ah): Migrar dispositivos IoT (câmeras IP) para 900 MHz e aliviar congestão em 2,4/5/6 GHz.

  • Priorizar Confiabilidade: Transicionar do "Extremo Alto Rendimento" do Wi-Fi 7 para a "Ultra Confiabilidade" do Wi-Fi 8 via otimização de tráfego com IA.

Conclusão: O crescimento sustentável do Wi-Fi exige tanto expansão do espectro (7 GHz/60 GHz) quanto saltos de eficiência (MAPC, IA). As partes interessadas devem agir colaborativamente para evitar uma crise do espectro em 2030.

Bahasa Indonesia

1. Krisis Spektrum: Evolusi dan Tantangan Saat Ini
Spektrum tanpa lisensi adalah tulang punggung Wi-Fi, dengan ketersediaannya secara langsung menentukan kinerja jaringan. Wi-Fi awal mengandalkan pita 2,4GHz/5GHz (total 570MHz), yang cukup untuk perangkat berdensitas rendah. Pada akhir 2010-an, ledakan pertumbuhan perangkat terhubung (CAGR 19% untuk IoT, ABI Research 2023) dan aplikasi boros bandwidth (4K/VR) memaksa regulator membuka pita 6GHz (1.200MHz ditambahkan global). Meski ini meredakan kemacetan sementara, proyeksi pertumbuhan perangkat berisiko membuat spektrum habis pada 2030.

2. Solusi Inti untuk Kelangkaan Spektrum
2.1 Memperluas Sumber Daya Spektrum
Kemajuan & Keterbatasan:

  • AS membuka penuh 6GHz (1.200MHz), sementara UE hanya mengalokasikan separuh bawah.

  • Pasar kunci seperti China belum merilis 6GHz.

  • Kebijakan regulator yang terfragmentasi dan persaingan dari IMT (5G/6G) menghambat keselarasan global.

2.2 Meningkatkan Efisiensi Spektrum
Inovasi Wi-Fi 7:

  • Multi-Link Operation (MLO) menggabungkan saluran tetapi kurang koordinasi antar AP.

Terobosan Wi-Fi 8:

  • Multi-AP Coordination (MAPC): Fitur seperti Coordinated Spatial Reuse (Co-SR) memungkinkan penyesuaian daya tersinkronisasi:

    • Pengukuran Cross-BSS: AP membentuk grup dan berbagi data interferensi.

    • Koordinasi Multi-AP: AP utama menetapkan batas daya melalui frame Co-SR Announce.

    • Transmisi Bersamaan: AP mengirim data secara simultan dengan tingkat daya optimal.

3. Tindakan Proaktif bagi Pemangku Kepentingan
3.1 Tindakan Regulator

  • Aktifkan Berbagi Spektrum: Terapkan teknologi koeksistensi (contoh: DFS di 5GHz, AFC di 6GHz).

  • Alokasikan Ulang Pita yang Kurang Digunakan: Ikuti model realokasi FCC 5,9GHz (V2X → Wi-Fi).

3.2 Inisiatif Industri

  • Target 7GHz: Bangun argumen untuk alokasi 7GHz tanpa lisensi, tekankan nilai Wi-Fi (vs. permintaan rendah IMT).

  • Hidupkan Kembali 60GHz: Manfaatkan IEEE IMMW Study Group untuk memperluas standar 802.11 ke 60GHz (throughput tinggi, interferensi rendah).

  • Skalakan Wi-Fi HaLow (802.11ah): Alihkan perangkat IoT (kamera IP) ke 900MHz untuk mengurangi kemacetan di 2,4/5/6GHz.

  • Prioritaskan Keandalan: Beralih dari "Throughput Sangat Tinggi" Wi-Fi 7 ke "Keandalan Ultra Tinggi" Wi-Fi 8 melalui optimisasi lalu lintas berbasis AI.

Kesimpulan: Pertumbuhan Wi-Fi berkelanjutan membutuhkan perluasan spektrum (7GHz/60GHz) dan lonjakan efisiensi (MAPC, AI). Pemangku kepentingan harus bertindak kolaboratif untuk menghindari krisis spektrum 2030.

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