1. Wi-Fi 7的主要技术特征
Wi-Fi 7的主要技术特征很多,限于篇幅,本文仅介绍MLO、Preamble Puncturing、MRU三种技术。
早期的Wi-Fi 7技术标准草案里有“多AP协同技术”,在最新标准的修订中这个功能被砍掉了,预计留待Wi-Fi 8去实现,本文不做介绍。
1.1 Wi-Fi 7技术之:
多链路传输技术(MLO)
多链路传输技术(MLO), Multi-Link Operation,在一个AP里,有多个射频芯片,2.4GHz芯片,5GHz芯片,6GHz芯片。AP的多个芯片可以同时和一个STA建立链路通信。MLO是MAC层技术,可以跨频段地捆绑多个链路成一个虚拟链路。
MLO有两种工作模式
其一,多发单收模式,多链路传输同一信息。系统自动选择最好的链路传输。比如当2.4GHz频段干扰大时,自动切换到信号更干净的5GHz频段传输信息。总是选择最优信道传输,效果是大大降低时延。在多终端的高密环境下,这种方式还可以提高传输的可靠性和质量。
  动图一:MLO的多发单收模式
据锐捷网络实际测试,其Wi-Fi 7设备采用MLO技术,同时建立5G和6G两条链路,平均时延从Wi-Fi 6的84ms大幅下降到6ms。时延在10ms以内,已经接近有线网络的时延水平。
其二,多发多收模式,一个信息分拆多条链路分别传输。把一个信息分拆成多份,采用MLO技术,通过多条链路同时传输,STA接收到之后再整合。这种方式就大大提升传输速率
  动图二:MLO的多发多收模式
大家可能有个困惑:这里的MLO技术跟前面讲的MU-MIMO空间流技术有什么异同点?
相同点:
MLO技术和MU-MIMO空间流技术,都可以在一个AP和STA之间建立多条链路通信,同时收发信息。
不同点:
MU-MIMO空间流技术是限于AP中同一个射频芯片的,比如说16条流,指的是一个AP中一个射频芯片,可以同时对外建立16条通信链路,当然这16条通信链路可以和一个STA建立,也可以跟多个STA建立。
MLO技术是指一个AP中多个射频芯片同时跟同一个STA建立通信链路。
可以形象地理解为:在一个AP和一个STA之间,有三种交通媒介,铁路,公路,航空。通过三种交通媒介同时通信,用到的是MLO技术。单就其中一个媒介而言,比如公路,同时有16层公路可以通信,那就是MU-MIMO空间流技术。
1.2 Wi-Fi 7技术之:多资源单元(MRU)
多资源单元,MRU(Multiple resource uint),是提高频谱资源利用率的技术。
图十五中左图,Wi-Fi 5的OFDM工作模式,横轴是时域,纵轴是频域。在一个最小时间单位里,一个信道只向一个用户发送信息。即一个用户占用一个单位时间整个信道,不管这个用户的信息是否能占满整个信道,存在资源浪费。
右图,Wi-Fi 6的OFDMA工作模式,引入资源单元,RU(Resource Unit)的概念。把这20MHz的信道在同一个时域单位上划分成多个RU。每个RU包含一定数目的子载波,每个RU向一个用户发送信息。这样在一个最小时间单位里,可以同时向多个用户同时发送信息,大大提升了资源利用率。
一个RU中包含多少个子载波,不是随意组合的,Wi-Fi标准规定了RU的固定组合形式,主要有:26-tone RU(即26个子载波组成一个RU),52-tone RU,106-tone RU,242-tone RU,484-tone RU、996-tone RU、1992-tone RU。
Wi-Fi 6中,一个用户只能对应一个RU。Wi-Fi 7提出了MRU概念,一个用户可以分配多个RU
那这个MRU有什么用呢?
例如,20MHz的信道,要给3个用户使用。Wi-Fi 6中,最大资源利用率的分配如下:1个用户分配106-tone RU,2个用户分别分配,52-tone RU,一共用了210个子载波(tones),还浪费了24个子载波(一个20MHz信道一共234个数有效子载波,参见《Wi-Fi 7与Wi-Fi 6区别一文读懂(上)》的“Wi-Fi 7相关基本概念”)
现在,Wi-Fi 7应用MRU,就可以1个用户分配106-tone RU+26-tone RU(把2个RU分配给一个用户),另2个用户还是分别分配52-tone RU。这样就把20MHz信道的资源用足,提升了信道资源利用率,提高速率,降低时延
需要注意的是,不是任意两个RU都可以组成一个MRU的,而是有限定条件的。Wi-Fi 7标准把RU分为小部RU和大部RU两类,规定只有同在一类中的RU才可以组合成一个MRU,即必须同为小部RU,或同为大部RU,才可以组成一个MRU。
小部RU:26-tone RU,52-tone RU,106-tone RU,
大部RU:242-tone RU,484-tone RU、996-tone RU、1992-tone RU
1.3 Wi-Fi 7技术之:
前导码打孔(Preamble Puncturing)
前导码打孔,Preamble Puncturing(以下简称Puncturing),这个技术在Wi-Fi 6标准里是可选技术,由于其技术成本高,一般产品的实际功能里没有这个功能。到Wi-Fi 7标准中,这个成为强制标准,即产品必须要具备的功能。
前面谈到,为提升速率采用信道捆绑技术,比如:把8个20MHz的信道捆绑成一个160MHz的信道。
在信道捆绑中,有主信道(Primary channel)和辅信道(Secondary channel)之分。在捆绑成40MHz的信道中,有Primary20信道,Secondary20信道;然后这两个信道又共同组成一个捆绑80MHz信道的Primary40,另外的是Secondary40;以上共同组成Primary80,其余的组成Secondary80。
信道捆绑,以前的协议有两条原则:原则一,只能捆绑连续的信道。原则二,在捆绑信道模式下,必须在主信道干净、无干扰的情况下,辅信道才能传输信息
那假设,当Secondary20出现干扰的时候,Primary40整体就是不干净的信道,那么Secondary40就无法传输信息了;再进一步Primary80也不干净,那Secondary80也无法传输信息。最后,一个捆绑成160MHz的信道,因为其中一个Secondary20的20MHz信道干扰,一下子下降为只剩20MHz(Primary20)传输信息了,7/8信道资源都浪费了
Wi-Fi 7的Puncturing技术正是解决这个问题的。
还是上面这个例子。Secondary20信道受到干扰。采用Puncturing技术,直接把这个Secondary20信道打孔、屏蔽。然后剩余的140MHz信道继续捆绑在一起传输信息。此时,还是工作在160MHz捆绑信道模式下,但实际传输的时候,把Secondary20信道置于Null(空)状态。这种例子中采用Puncturing技术,信道利用率是之前的7倍(140:20)。
Puncturing技术的核心是提升了非连续信道的利用率,其效果是提升了实际速率,降低了时延
  动图三:Puncturing技术的应用效果
2. Wi-Fi 7技术的应用场景
Wi-Fi联盟官方在Wi-Fi 7标准时,对于其应用场景就有了明确预期:AR/VR/XR、全屋视频分发、游戏、远程医疗、企业制造、虚拟培训、教育、酒店场所。
读到这里的朋友一定对Wi-Fi 7技术很有兴趣。也欢迎大家就Wi-Fi 7的技术问题、应用场景、市场等问题留言、讨论、交流。
下篇小结
《Wi-Fi 7与Wi-Fi 6区别一文读懂》(下),结合Wi-Fi 7最新消息,在Wi-Fi 7技术中,重点论述了体现Wi-Fi 7的主要技术特征的MLO、Preamble Puncturing、MRU三种技术。
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