Wi-Fi技术再升级,Wi-Fi 7打造极致网络体验

发布时间:2023-11-23 作者:中兴通讯 赵秋原

        随着4k/8k视频、虚拟现实/增强现实、实时游戏、远程办公和云计算等高带宽、敏感型业务的广泛应用,用户对家庭Wi-Fi网络提出了更高要求。下一代Wi-Fi标准Wi-Fi 7,是IEEE 802.11即将发布的IEEE 802.11be协议,对应的工作组为EHT(extremely high throughput)。虽然Wi-Fi 6协议已经关注了高密场景,但在高吞吐量和低时延的场景下无法满足更为严苛的要求,而Wi-Fi 7通过设计高效的PHY和MAC,围绕两个核心方向提升:提升吞吐量和降低延迟,为实时业务提供技术支持。Wi-Fi 7技术在多终端高速接入方面也进行了优化,用于解决企业级和家庭级多用户接入,提高了高密场景多客户的接入效率,打造极致的网络体验。

 

Wi-Fi 7在PHY技术上的提升是提升吞吐率和延时的决定性因素

 

        由于2.4 GHz和5GHz的无许可频谱资源有限且拥挤,Wi-Fi 7可以工作在6GHz频段,并添加了新的带宽模式,包括连续320 MHz、160+160MHz、240MHz、160+80MHz等配置。320MHz更大的带宽,既能带来高吞吐,也能有效降低时延,为多用户的VR/AR、8K等高带宽业务提供了物理支撑。而非连续带宽则有利于相邻网络的共存,在没有连续频谱的情况下可以提供较高的带宽。

        在频谱资源固定的情况下,提升带宽的唯一有效方法是高QAM调制星座。Wi-Fi 7技术支持4096-QAM,较上一代技术吞吐率提高了1.2倍。但需要注意的是,调制星座每增加一次,得到的增益就越小,1024-QAM比256-QAM增加25%的数据率,而4096-QAM比1024-QAM只提高了20%。

        Wi-Fi 7技术在降低时延方面主要是从频谱利用率、抗干扰、实时业务针对性调整等不同角度着手。例如通过前导码打孔(preamble puncturing)机制,将被干扰的信道屏蔽,而剩余的信道不受影响继续捆绑,大幅提高了信号的抗扰能力,同时提升了实际速率并降低了时延。

 

Wi-Fi 7在MAC技术上的改进进一步优化其性能

 

        Wi-Fi 7在MAC技术上的革命性变化之一是对多链路操作(multi-link operation,MLO)的支持,这是一项将不同的频段捆绑融合成一个新的虚拟链路,也就是说用户可以同时连接2.4GHz和 5GHz频段。这是满足高带宽、低时延要求的重要手段,能够有效地利用信道资源,并且在密集的部署中不会受到干扰。由于信道的多样性,多链路操作被认为是提高可靠性和降低延迟的一种有效方法。

        多链路操作有两种模式:复制模式(duplicate mode)和联合模式(joint mode)。在复制模式中,发射机通过多个链路发送每一帧的副本,一旦接收器获得了一个帧,它就会丢弃以后交付的所有副本,显著地提高了传输的鲁棒性。在联合模式下,发射机将数据帧分在多条链路上发送,这种模式减少了传输延迟。

        另一点革命性变化是Wi-Fi 7技术引入了多资源单元MRU(multi-resource unit)的概念,创新的MRU技术使得AP可以将RU分配给不同的接收端(STA),以进行上行或下行传输。也就是同一个用户能够同时分配到更多、更灵活的信道资源,这无疑可以大幅提高信道的资源利用率,从而提高速率、降低延迟。多RU分配的主要难点是实现和调度的复杂性,因此RU组合尽量按大RU和小RU分别组合,以提高利用率。

 

        中兴通讯标准专家长期积极参与IEEE 802.11系列标准的开发,担任IEEE 802.11 TGbd和AMP TIG的主席,全程参与IEEE 802.11be的开发,并对其中PHY层和MAC层关键接口和关键参数的定义做出了重要贡献。

        随着“双千兆”“真千兆”行动的推进,2000Mbps宽带已经成为差异化竞争的家宽热点,而Wi-Fi体验更是最终用户能否接入超高带宽网络的最后10米,Wi-Fi 7将带给用户真正的宽带体验。