从 Wi-Fi 6 高效基础到 Wi-Fi 7 超高吞吐量

2022-07-29 15:07:41 yangquan3 3

自 1999 年 Wi-Fi 联盟成立以来,Wi-Fi 技术不断发展,以满足对更高吞吐量和更多设备数量不断增长的需求,并推出了一系列具有挑战性的版本名称。它变得如此受欢迎,以至于它作为一个通用名称进入了字典。今天,它为各种各样的客户提供无处不在的互联网连接,从笔记本电脑、智能手机、电视和机顶盒等数据饥渴的设备,到家庭/办公设备等物联网“推特”设备。根据 ABI 的数据,年度设备出货量每年都在增长,预计到 2026 年将超过 50 亿台,未来的增长主要由智能/互联家居和可穿戴市场领域推动。

什么是 Wi-Fi 7?

Wi-Fi 6E 于 2020 年获得批准,刚刚开始在市场上推出,我们已经被下一代 Wi-Fi 7 取笑,尽管规范还远未完成。事实上,下一代 Wi-Fi 预计不会在 2024 年之前获得批准。然而,围绕它的讨论已经很多,多家半导体公司宣布推出“pre”Wi-Fi 7 芯片的样品。源自 IEEE 802.11be 规范,Wi-Fi 7 将拥有更大的肌肉:

  • 与 Wi-Fi 6E 中的 160MHz 相比,信道带宽高达 320MHz。这仅适用于 6GHz 频段。

  • 高达 16×16 MIMO 配置,而 Wi-Fi 6/6E 中为 8×8。

  • 4K QAM 最大调制,与 Wi-Fi 6/6E 中的 1K QAM 相比

知道了以上好处,还没有迁移到 Wi-Fi 6E 的企业是不是应该等到 Wi-Fi 7 可用了?

一些 Wi-Fi 历史

在回答问题之前,我们先来对比一下每一代Wi-Fi的主要特点。它们总结在下表中:

表 Wi-Fi 生成比较

 

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的调制方案。这转化为 PHY 级别最大数据速率的 5 倍以上。尽管这非常重要,但这并不是 Wi-Fi 6 如此受欢迎的原因,它拥有新一代 Wi-Fi 有史以来最快的渗透率。

Wi-Fi 6 的主要优势是更高的网络效率,特别是在可以将更多设备连接到相同接入点的密集区域,以更高的吞吐量和更低的延迟提供更好的用户体验。这种更高的效率来自两个主要功能,其中包括:

  • 多用户 MIMO (MU-MIMO):这在多个用户(或站)之间划分接入点 (AP) 的 MIMO 操作。例如,一个 8×8 AP 可以同时处理多达 8 个 1×1 用户,每个空间流一个。AP 通过空中(下行链路)发送单个 8×8 MIMO 数据包,其中包含每个用户在其各自分配的空间流上的数据。每个用户可以在其各自的空间流上同时回复(上行链路)。Wi-Fi 5 Wave 2 已经支持 MU-MIMO 下行链路,而 MU-MIMO 上行链路则不支持。

  • 多用户 OFDMA (MU-OFDMA):这允许将总可用带宽在多个用户之间划分为所谓的资源单元 (RU)。这样,更多的用户可以连接到 AP。例如,多达 37 个同时用户可以共享一个 80MHz 的频道,每个用户只使用 2MHz 的带宽。此外,这种窄带允许与蓝牙和802.15.4(即Thread、ZigBee)等其他窄带技术更好地共存。

MU-MIMO 和 MU-OFDMA 使 AP 能够更好地在用户之间调度流量,具有适当的粒度和更好的服务质量控制。数百甚至数千台设备可以连接到 AP,但拥塞有限。此外,较慢的 Wi-Fi 6 物联网设备可以与 Wi-Fi 6 高要求设备无缝共存,而不会影响其吞吐量和延迟。

Wi-Fi 6 的另一个重要功能是目标唤醒时间 (TWT)。对于低功耗物联网设备来说尤其有趣:每个连接到 AP 的 Wi-Fi 6 设备都可以进入深度睡眠,并在与 AP 预先协商好的各自预定时间唤醒。它最大限度地减少了冲突并显着降低了功耗。

 

什么是 Wi-Fi 6E?

Wi-Fi 6 在 2.4GHz 和 5GHz 频段上运行。但 2.4GHz 频段很拥挤,Wi-Fi 与蓝牙、Zigbee 和 Thread 等其他技术竞争。5GHz 频段是避免这种拥堵的高速公路。

然而,对数据带宽的需求永远不会得到满足。现在有更多的视频流服务提供更高分辨率的视频。在城市世界的许多地方,光纤到户正在推出,提供了超高速互联网的潜力,然后需要在家庭/办公室内提供服务。最近在 covid 19 大流行期间在家工作的激增也增加了对可靠、高速 Wi-Fi 的需求。就连 Wi-Fi 6 的 5GHz 高速路的容量也在被拉长。因此,Wi-Fi 6E 已经发布,使用 6GHz 频段(更准确地说,从 5.925GHz 到 7.125GHz)扩展容量。这个额外的 1.2GHz 带宽增加了 7 个 160MHz 的通道(而 5GHz 频段上只有 2 个这样的宽通道可用),或者每个 80MHz 的最多 14 个通道(5GHz 频段上只有 5 个可用)。

 

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 突然出现胃口的唯一原因。两个非常重要的功能正在推动人们对下一代 Wi-Fi 的关注:

  • 多链路操作 (MLO):这提供了聚合来自相同或不同频段的两个通道的能力,以增加吞吐量、绕过干扰并减少延迟。例如,由于干扰,在 3 个可用信道中,在 6GHz 频段上获得一个免费的 320MHz 信道可能非常具有挑战性,甚至是不可能的。为了克服这种情况,借助 MLO,Wi-Fi 7 连接可以在 7 个可用通道中聚合 6GHz 频段中的两个不相交的 160Mz 通道,或者 6GHz 频段上的一个通道与 5GHz 频段上的另一个通道。理论上任何组合都是可能的,例如在 5/6GHz 频段上聚合 160MHz + 80MHz 信道。

多链路操作 (MLO)

 

MLO 还可用于负载平衡,通过在通道之间快速无缝地切换以最大程度地减少争用/重试。这也转化为延迟的减少。

  • 多资源单元(MRU):当用户的吞吐量需求驱动需要“大”资源单元时,如此大的带宽可能不会在整个通道带宽中都是免费的。因此,使用与 MLO 类似的概念,但在同一通道上,可以为单个用户聚合两个连续或不相交的资源单元,以实现吞吐量要求。

得益于 MLO 和 MRU,Wi-Fi 7 非常有吸引力,尤其是在具有高吞吐量、低延迟和高链路可靠性要求的应用中。聚合的方式、时间和渠道是 Wi-Fi 7 解决方案提供商将区分的地方。Wi-Fi 7 将在机场和办公室等密集环境中带来巨大价值,在这些环境中,用户移动并有动态的 Wi-Fi 需求,定期在电子邮件、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 可用时立即迁移到它。

 

CEVA 是集成到 SoC 中的 Wi-Fi 平台 IP 解决方案的领先供应商,为数亿支持 Wi-Fi 的设备提供动力。CEVA RivieraWaves Wi-Fi解决方案包括一系列经过市场验证的 MAC 和调制解调器,适用于各代Wi-Fi 标准 (Wi-Fi 4/5/6/6E),支持 SISO 和 MIMO 配置中的站/客户端 (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,形成无线组合解决方案。


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发表者

弗朗茨·杜甘

CEVA 无线物联网事业部销售和营销高级总监。Franz Dugand 负责将 CEVA 无线物联网产品线(蓝牙、Wi-Fi、UWB、NB-IoT)扩展到移动、消费电子、网关、医疗保健、汽车、工业和其他物联网应用等各个细分市场。Franz 在半导体 IP 领域拥有超过二十年的经验,特别是在蓝牙、Wi-Fi、UWB 和 NB-IoT 的无线物联网市场。在加入 CEVA 之前,他于 2010 年共同创立了 RivieraWaves 并领导销售和营销活动。在 4 年内,他将蓝牙和 Wi-Fi IP 业务从零增长到每年超过 400 万美元,直到该公司被 CEVA 收购。在加入 RivieraWaves 之前,Franz 在 Wipro-NewLogic 担任了 4 年的产品营销经理,负责蓝牙 IP 产品组合。从 1999 年到 2005 年,Franz 在 VLSI Technology、Philips Semiconductor、NewLogic 和 PLDA 担任多个项目负责人、客户支持经理、团队负责人和硬件设计工程师,从事蓝牙、Wi-Fi 和 PCIexpress 的各种项目。Franz 拥有巴黎 Telecom ParisTech 的工程学位,专攻电信系统电子学。他还拥有格勒诺布尔约瑟夫傅立叶大学的应用物理学硕士学位。


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