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      2. 以Wi-Fi 7突破Wi-Fi性能極限

        2022-02-15 11:47:23 來源:Andrew Davidson
        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。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?;赪i-Fi 7在時延、速度和容量等方面的優化組合,其將成為擴展現實(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聯盟(WFA)開發項目,并擔任聯盟理事會理事。我也有幸參與制定并推動Wi-Fi行業標準落地的相關工作。從這個角度出發,我很高興與各位探討Wi-Fi 7能夠實現的能力。而Wi-Fi 7作為一種新穎且創新的解決方案,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、經濟和社會中發揮的核心作用越來越重要。對于消費者和企業來說,Wi-Fi更是關鍵的資源。據分析公司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年該數字將增長到52億臺。如此爆發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演進。例如,Wi-Fi 6通過引入多用戶特性達到提升高密集網絡中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品創新,支持網狀網絡(Mesh)技術的路由器不僅支持家庭全屋覆蓋,而且確保在需要聯網時能提供高速連接。
         

        Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E正以創紀錄的速度被廣泛采用,同時也持續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

        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健地推動著Wi-Fi技術的創新。目前分配的6GHz新頻段(在一些地區有著高達1200MHz的頻譜)和日益擁堵的2.4GHz頻段(由于持續增加的藍牙設備和新的支持Thread的物聯網設備),都在推動Wi-Fi的進一步變化。

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

        管理和優化多種可用頻譜頻段或許是Wi-Fi 7的標志性差異化優勢。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。

        連接技術在擁擠環境中降低時延

        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(High Band Simultaneous Multi-Link)。在頻段可用時,終端可在兩個頻段上實時并發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,這種方式易于避免擁堵以達到降低時延的效果。
        圖2 – 高頻段多連接并發,聚合高頻段以提供最高吞吐量和最低時延

        面向各地區擴展大信道帶寬

        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據傳輸速度。

        目前,一些區域可以支持三個320MHz連續頻譜信道,部分區域支持一個,有些區域則完全不支持。而對于5GHz頻段而言,其并沒有連續的320MHz信道,因此只有支持6GHz的區域才能夠支持這種連續模式。高頻段多連接并發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,來創建一個320MHz有效信道。在中國,使用高頻段多連接并發技術實現240MHz有效信道,即在未分配6GHz頻譜的情況下,也可利用Wi-Fi 7超高吞吐量的優勢。

        即使存在干擾,也可支持更寬信道

        在某些情境下,現有用戶會在空閑的連續信道中(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)”的創新性解決方案,支持AP接入點在不上述干擾影響的同時,讓使用該連續信道成為可能(如圖3所示)。雖然打孔量減少了總體帶寬,但仍能實現比其他方式更寬的信道。


        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。以最前沿的擴展現實(XR)應用為例,其對時延極其敏感,如果無法實現低時延,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,這需要非常高的網速和帶寬。同時,還需要極大的網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。

        在企業網絡中,智能和價值正向邊緣轉移。邊緣云是企業數字化轉型的關鍵組件,而Wi-Fi是許多企業用例的最后一環,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開創性技術,并協助電氣電子工程師學會(IEEE)或Wi-Fi聯盟(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。通過每年在大量設備和網絡上提供全面的技術特性和更多強大的獨家創新技術,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、持續低延時的網絡提升所帶來的好處。

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