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从Wi-Fi 6高效基础版到Wi-Fi 7超高吞吐量

2022-08-18 15:31:56 CEVA 阅读:
多家半导体公司宣布推出Wi-Fi 7“前导”芯片样品。Wi-Fi 7源自IEEE 802.11be规范,优势更强。尚未迁移到Wi-Fi 6E的公司是否应等到Wi-Fi 7推出再行迁移?

自1999年成立Wi-Fi联盟以来,Wi-Fi技术不断发展,满足了不断增长的吞吐量和设备数量需求,并推出了一系列按字母顺序排序的版本名称。随后Wi-Fi变得炙手可热,以至于作为一个通用名称收入了字典中。如今,Wi-Fi为各种客户提供的互联网连接无处不在,从笔记本电脑、智能手机、电视和机顶盒之类的数据需求量大的设备,到家庭/办公设备之类的物联网“推特”设备不一而足。ABI数据表明,年度设备出货量每年都在增加,预计在2026年将超过50亿台,且智能/互联家居及可穿戴细分市场将是推动这一增长的主要力量。eqrednc

什么是Wi-Fi 7

Wi-Fi 6E于2020年获得批准,刚刚上市伊始,我们就已经开玩笑说要研发下一代Wi-Fi 7了,尽管当时Wi-Fi 7的规范还远未完善。事实上,这个下一代Wi-Fi预计不会在2024年前获得批准。尽管如此,关于下一代Wi-Fi的消息也已经纷纷扬扬了,多家半导体公司宣布推出Wi-Fi 7“前导”芯片样品。Wi-Fi 7源自IEEE 802.11be规范,优势更强:eqrednc

  • 与Wi-Fi 6E 160MHz的信道带宽相比,Wi-Fi 7的信道带宽高达320MHz。而这只在6GHz频段实现。
  • 与Wi-Fi 6/6E支持8x8 MIMO相比,Wi-Fi 7可支持高达16x16 MIMO。
  • 与Wi-Fi 6/6E支持1K正交调幅(QAM)相比,Wi-Fi 7支持最高4K正交调幅(QAM)。

了解上述优势后,尚未迁移到Wi-Fi 6E的公司是否应等到Wi-Fi 7推出再行迁移?eqrednc

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Wi-Fi历史简介

回答问题之前,我们先比较一下每一代Wi-Fi的主要特点。下表总结了以下特点:eqrednc

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什么是Wi-Fi 6

与Wi-Fi 5相比,Wi-Fi 6具有双倍的最大MIMO配置、双倍的最大信道带宽和更高调制方案。Wi-Fi 6在PHY层级的最大数据速率提高4倍以上。尽管最大数据速率提升显著,但这并不是使Wi-Fi 6变得炙手可热并实现最快一代Wi-Fi渗透率的原因。eqrednc

Wi-Fi 6的主要优势是提高网络效率,尤其是在密集区域,可以将更多设备连接到同一接入点,吞吐量更高,延迟更低,用户体验更好。Wi-Fi 6之所以效率更高,是因为以下两个主要特性:eqrednc

  • 多用户MIMOMU-MIMO:将接入点(AP)的MIMO操作划分给多个用户(或多个站点)。例如,单个8x8 AP可以同时处理多达8个1x1用户,每个空间流一个。AP通过无线(下行链路)发送单个8x8 MIMO数据包,其中包含分配给各个用户的空间流数据。每个用户可在各自的空间流中同时回复(上行链路)。Wi-Fi 5 Wave 2已支持MU-MIMO下行链路,但不支持MU-MIMO上行链路。
  • 多用户OFDMAMU-OFDMA:允许将总可用带宽以资源单元(RU)的形式划分给多个用户。这样,就可以有更多用户连接至AP了。举例来说,多达37个并发用户可以共享80MHz信道,每个用户仅使用约2MHz的带宽。值得一提的是,此类窄带可更好地与蓝牙和802.15.4(即Thread、ZigBee)之类的其他窄带技术共存。

MU-MIMO和MU-OFDMA支持AP更好地安排用户之间的流量,使得粒度得当,更好的控制服务质量。数百甚至数千台设备可以连接至存在拥塞限制的AP。而且,较慢的Wi-Fi 6物联网设备还可以与高要求的Wi-Fi 6设备无缝共存,且不会影响其吞吐量和延迟。eqrednc

Wi-Fi 6的另一个重要特色是目标唤醒时间(TWT)。这一点对于低功耗物联网尤为重要:每个连接到AP的Wi-Fi 6设备都可以在AP预先确定的相应计划时间进入深度睡眠和唤醒。如此一来,将能最大程度地减少冲突并显著降低功耗。eqrednc

什么是Wi-Fi 6E

Wi-Fi 6在2.4Ghz和5Ghz频段运行。但是,2.4GHz频段非常拥挤,因为在此频段中,Wi-Fi要与蓝牙、Zigbee及Thread之类的其他技术竞争。因此,5GHz频段可谓是避免这种拥塞的“高速公路”。eqrednc

尽管如此,大家对数据带宽的需求也从未得到满足。现在,有更多的视频流媒体服务可提供更高分辨率的视频。城市中的许多地方都在推行光纤入户,让在家庭/办公室内提供超快互联网成为可能。最近,在新冠肺炎疫情期间,居家办公人数激增也增加了对可靠、高速Wi-Fi的需求。就连Wi-Fi 6的5GHz高速公路容量也在不断扩展。因此,当时发布了Wi-Fi 6E,使用6GHz频段来扩展容量(更精确地说,从5.925GHz扩展到7.125GHz)。扩展的1.2GHz带宽可增加多达7个信道,每个信道160MHz(5GHz频段仅能提供2个这样的宽信道),或增加多达14个信道,每个信道80MHz(5GHz频段仅能提供5个这样的信道)。尽管6GHz频谱存在地理挑战,但事实证明,Wi-Fi 6E炙手可热,在不断增长的数据带宽需求中,创造了一些亟需的喘息空间。eqrednc

Wi-Fi 7详细信息

Wi-Fi 7的速度几乎是Wi-Fi 6/6E的5倍。但这并不是Wi-Fi 7突然受欢迎的唯一原因。以下两个非常重要的特色才是促使大家关注这个下一代Wi-Fi的原因:eqrednc

  • 多链路操作MLO:能够从相同或不同频段聚合两个信道,提高吞吐量,绕过干扰并减少延迟。比如说,干扰导致这3个可用信道可能极难甚至不可能在6GHz频段上获取空闲的320MHz信道。为了克服这种情况,Wi-Fi 7连接借助MLO在6GHz频段的7个可用信道中聚合两个不相交的160Mz信道,或者聚合6GHz频段上的一个信道与5GHz频段上的另一个信道。从理论上讲,任何组合都是可能的。例如,聚合5/6GHz频段上160MHz+80MHz带宽。

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MLO还可用于平衡负载,通过在信道之间快速无缝切换,最大程度地减少争抢/重试次数。这也意味着延迟将得到减少。eqrednc

  • 多资源单位MRU:当用户的吞吐量促使需要“大”的资源单位时,这种大带宽可能无法在整个信道带宽中自由使用。可以说,MRU使用与MLO相似的概念,但区别在于MRU可以在同一信道上为单个用户聚合两个连续或不相交的资源单位,满足吞吐量要求。

Wi-Fi 7凭借MLO和MRU,非常具有吸引力,尤其是在要求高吞吐量、低延迟和高链路可靠性的应用中。信道聚合方式、时机、对象将是区分Wi-Fi 7解决方案提供商的重要分水岭。Wi-Fi 7可为机场和办公室之类的用户密集型环境带来巨大价值。在此类环境中,用户会经常走动,需要Wi-Fi动态调整发射功率,频繁在电子邮件、浏览、聊天、文件传输和视频会议之间切换。游戏、AR/VR耳机和视频分发也将从Wi-Fi 7中受益匪浅。因此,如果这些用例与您相关,您肯定会希望在Wi-Fi 7可用时立即迁移。eqrednc

CEVA是集成到SoC的Wi-Fi平台IP解决方案领先供应商,已授权数亿支持Wi-Fi的设备。CEVA RivieraWaves Wi-Fi解决方案包括经过市场证明的MAC和modem,适用于多代Wi-Fi标准(Wi-Fi 4/5/6/6E),支持SISO和MIMO配置的站点/用户(STA)和接入点(AP)模式,带宽高达160MHz。CEVA RivieraWaves Wi-Fi平台IP与CEVA RivieraWaves蓝牙平台IP和/或CEVA RivieraWaves UWB平台IP相辅相成,形成了无线组合解决方案。eqrednc

作者:Franz Dugand,无线物联网事业部销售和营销高级总监,CEVAeqrednc

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