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以Wi-Fi 7突破Wi-Fi性能極限

2022/02/15
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閱讀需 11 分鐘
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如果說人們對于Wi-Fi在過去的工作、娛樂和生活中的感知并不清晰,那么在疫情影響下,人們已愈發(fā)關注Wi-Fi在這些場景中扮演的重要角色。和許多技術一樣,在過去幾年中,我們看到Wi-Fi在不斷提升、適應和演進,以應對難以預測的全新連接挑戰(zhàn)。如今,Wi-Fi 7即將開啟連接領域的新篇章。高通技術公司不僅致力于定義每一代全新Wi-Fi技術的極致速度和容量,還通過增加關鍵增強特性,顯著提升Wi-Fi技術的低時延性能。基于Wi-Fi 7在時延、速度和容量等方面的優(yōu)化組合,其將成為擴展現(xiàn)實(XR)、元宇宙、社交游戲和邊緣計算等最前沿應用場景的核心。

在過去20年間,我曾幫助Wi-Fi聯(lián)盟(WFA)開發(fā)項目,并擔任聯(lián)盟理事會理事。我也有幸參與制定并推動Wi-Fi行業(yè)標準落地的相關工作。從這個角度出發(fā),我很高興與各位探討Wi-Fi 7能夠實現(xiàn)的能力。而Wi-Fi 7作為一種新穎且創(chuàng)新的解決方案,它的推出可謂恰逢其時,以滿足目前和未來用例中對于Wi-Fi需求的激增。

Wi-Fi是必不可少的連接技術
多年來,Wi-Fi在生活、經(jīng)濟和社會中發(fā)揮的核心作用越來越重要。對于消費者和企業(yè)來說,Wi-Fi更是關鍵的資源。據(jù)分析公司IDC預測,截至2021年底 ,Wi-Fi 6終端出貨量超過20億臺,占全部Wi-Fi終端出貨量的50%以上,且到2025年該數(shù)字將增長到52億臺。如此爆發(fā)式的增長源于諸多驅動因素,但或許最重要的是,Wi-Fi技術一直以順應需求增長的形式持續(xù)演進。例如,Wi-Fi 6通過引入多用戶特性達到提升高密集網(wǎng)絡中Wi-Fi性能的目的,而Wi-Fi 6E將這些特性擴展到新的6GHz頻段,讓更多更寬的信道處理更高速度和更低時延的需求。作為高通技術公司的產(chǎn)品創(chuàng)新,支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(Mesh)技術的路由器不僅支持家庭全屋覆蓋,而且確保在需要聯(lián)網(wǎng)時能提供高速連接。?

Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E正以創(chuàng)紀錄的速度被廣泛采用,同時也持續(xù)伴隨著從多個維度推動Wi-Fi性能提升的需求。

Wi-Fi 7帶來全新水平的性能表現(xiàn)
正如我們此前的討論,頻譜對無線連接來說至關重要。從歷史上看,從僅有三個(非重疊)窄帶寬信道的傳統(tǒng)2.4GHz頻段,到擁有更多頻譜和寬達160MHz信道的5GHz頻段,可用頻譜的擴展一直穩(wěn)健地推動著Wi-Fi技術的創(chuàng)新。目前分配的6GHz新頻段(在一些地區(qū)有著高達1200MHz的頻譜)和日益擁堵的2.4GHz頻段(由于持續(xù)增加的藍牙設備和新的支持Thread的物聯(lián)網(wǎng)設備),都在推動Wi-Fi的進一步變化。?

現(xiàn)代高速Wi-Fi終端愈發(fā)依賴5GHz和6GHz高頻段來實現(xiàn)所需性能。這一情況不僅能夠保證速度和時延,還能釋放出2.4GHz頻段,以供更適合的物聯(lián)網(wǎng)等應用以及在Wi-Fi網(wǎng)絡邊緣運行的終端使用。

管理和優(yōu)化多種可用頻譜頻段或許是Wi-Fi 7的標志性差異化優(yōu)勢。Wi-Fi 7引入眾多特性,能夠提供極致速度、大容量和低時延,可支持下一代應用與服務。接下來,讓我們快速回顧一下這些關鍵特性。

多連接技術在擁擠環(huán)境中降低時延
目前,AP接入點通常提供對三個信道的支持,包括一個2.4GHz的低頻段、兩個5GHz和6GHz高頻段,在Wi-Fi 7中更是如此。取決于不同地區(qū)頻段的可用性,對高頻段的支持可能是兩個信道都在5GHz頻段上,或在5GHz和6GHz每個頻段上各有一個信道。Wi-Fi 7的多連接特性向客戶端提供了使用這些信道的多個選項,最有效的方式是充分利用高頻段的更大容量、更高峰值速度和更低擁擠程度。如圖1所示,終端連接可在頻段之間交替切換。在這種方案中,終端在每次傳輸時均使用第一個可用頻段,一旦完成前次傳輸則可選擇任意頻段進行接下來的傳輸。這種方式可以避免連接鏈路擁堵,降低時延。

圖1 – 多連接交替,終端在可用頻段之間交替切換以降低時延

最高性能的方案是如圖2所示的高頻段多連接并發(fā)(High Band Simultaneous Multi-Link)。在頻段可用時,終端可在兩個頻段上實時并發(fā)工作并將其吞吐量進行聚合。正因其可以在各頻段上同時工作,這種方式更易于避免擁堵以達到降低時延的效果。

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圖2 – 高頻段多連接并發(fā),聚合高頻段以提供最高吞吐量和最低時延

面向各地區(qū)擴展大信道帶寬
眾所周知,Wi-Fi 6E極大地擴展了寬信道頻譜的使用,在任何已分配6GHz頻譜的區(qū)域都可以使用多個160MHz信道。Wi-Fi 7則可將潛在的信道帶寬增加一倍,達到320MHz,從而倍增理論容量并顯著提升用戶數(shù)據(jù)傳輸速度。

目前,一些區(qū)域可以支持三個320MHz連續(xù)頻譜信道,部分區(qū)域支持一個,有些區(qū)域則完全不支持。而對于5GHz頻段而言,其并沒有連續(xù)的320MHz信道,因此只有支持6GHz的區(qū)域才能夠支持這種連續(xù)模式。高頻段多連接并發(fā)則可通過聚合兩個可用信道提供更寬的有效信道。也就是通過組合高頻段中的兩個160MHz信道,來創(chuàng)建一個320MHz有效信道。在中國,使用高頻段多連接并發(fā)技術可實現(xiàn)240MHz的有效信道,即在未分配6GHz頻譜的情況下,也可利用Wi-Fi 7超高吞吐量的優(yōu)勢。

即使存在干擾,也可支持更寬信道
在某些情境下,現(xiàn)有用戶會在空閑的連續(xù)信道中(如20MHz或40MHz)占用一部分帶寬,這種情況下通常會阻止AP接入點使用該頻譜。對此,Wi-Fi 7帶來了名為“前導碼打孔(Preamble Puncturing)”的創(chuàng)新性解決方案,支持AP接入點在不受上述干擾影響的同時,讓使用該連續(xù)信道成為可能(如圖3所示)。雖然打孔量減少了總體帶寬,但仍能實現(xiàn)比其他方式更寬的信道。

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圖3 – 前導碼打孔在存在用戶干擾的情況下也能支持更寬信道

4K QAM高階調制技術和其他性能增強特性
Wi-Fi 7標準化了目前在高通Wi-Fi 6解決方案中已支持的更高階調制技術——4K QAM。4K QAM調制技術可為距離AP接入點較近的用戶提升速度并為其他用戶留出寶貴容量。

Wi-Fi 7賦能令人興奮的全新體驗與用例
除了能夠提升當前人們所使用應用的性能外,Wi-Fi 7還將賦能許多新體驗。以最前沿的擴展現(xiàn)實(XR)應用為例,其對時延極其敏感,如果無法實現(xiàn)低時延,終端將無用武之地。逼真的沉浸式XR體驗需要具備極高刷新率的高清視頻作為支撐,這需要非常高的網(wǎng)速和帶寬。同時,還需要極大的網(wǎng)絡容量來支持大批用戶能夠同時體驗上述應用。此外,云游戲、社交游戲和元宇宙等日漸興起的應用,也將不斷考驗無線技術的極限。對此,Wi Fi 7將為我們提供充足的性能。

在企業(yè)網(wǎng)絡中,智能和價值正向邊緣轉移。邊緣云是企業(yè)數(shù)字化轉型的關鍵組件,而Wi-Fi是許多企業(yè)用例的最后一環(huán),即使在密集、高流量的情況下,Wi-Fi 7所能提供的低延時和高帶寬,也能對諸多業(yè)務關鍵型應用起到至關重要的作用。毫無疑問,Wi-Fi 7將注定快速成為支持高流量用例的先決條件,比如辦公室、娛樂場所等場景。

高通標準和技術領導力
一直以來,高通技術公司始終處于Wi-Fi演進的最前沿,推動行業(yè)標準和技術以滿足日益增長的客戶、終端、應用和服務需求。

高通技術公司長期致力于研發(fā)開創(chuàng)性技術,并協(xié)助電氣電子工程師學會(IEEE)或Wi-Fi聯(lián)盟(WFA)將其標準化。此外,我們在幾乎每個Wi-Fi主要演進階段都發(fā)揮著關鍵作用。例如,高通在將MIMO和 MU-MIMO引入802.11n和11ac的過程中發(fā)揮重要作用,還牽頭將OFDMA引入Wi-Fi 6(當時稱為11ax),諸如此類。目前,我們正與全體 IEEE和WFA會員密切合作,完善Wi-Fi 7技術。?

高通技術公司的領導地位不僅限于技術和標準開發(fā)。通過每年在大量設備和網(wǎng)絡上提供全面的技術特性和更多強大的獨家創(chuàng)新技術,我們確保用戶在廣泛的地域范圍內都可以體驗到由極致速率、大容量、持續(xù)低延時的網(wǎng)絡提升所帶來的好處。

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