越來越多的設(shè)備需要大量數(shù)據(jù)傳輸，這對(duì)WiFi當(dāng)前的功能提出了巨大挑戰(zhàn)。WiFi以802.11be（即WiFi 7）迎接這項(xiàng)挑戰(zhàn)。這項(xiàng)全新的修正案提出了我們所知的無許可無線連接的演變。隨著802.11be標(biāo)準(zhǔn)化過程的鞏固，本文首先提供了802.11be基本功能的最新摘要，證明多AP協(xié)調(diào)是關(guān)鍵和延遲敏感應(yīng)用程序的必備功能。然后，我們深入到其最引人注目的實(shí)現(xiàn)之一——協(xié)調(diào)波束形成——的實(shí)質(zhì)，我們的標(biāo)準(zhǔn)配合仿真證實(shí)，其最壞情況下的延遲減少了近十倍。

　　簡(jiǎn)介

　　早在1943年，心理學(xué)家Abraham Maslow就發(fā)表了一份關(guān)于人類需求層次的研究報(bào)告，指出在充分利用一個(gè)人的才能和興趣之前，必須首先滿足人的四種需求。他的理論可以用金字塔來生動(dòng)說明，自底而上分別是生理需求、安全、歸屬感和尊重。如今，人們可以“挑釁”地在馬斯洛金字塔的底部增加一層：WiFi。除了食物、住所和干凈的水，無線連接在我們?nèi)蚧纳鐣?huì)中也必不可少。雖然我們會(huì)說人類對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的需求并不超過空氣，但WiFi的重要性是毋庸置疑的。在不便遠(yuǎn)行和隔離期間，許多人借助WiFi與親人保持聯(lián)系，通過在線訂單維持小企業(yè)的運(yùn)營(yíng)，亦或通過在線瑜伽課程來保持健康。畢竟，如果沒有WiFi，這篇文章幾乎不可能寫出來，而且當(dāng)你閱讀它時(shí)，你很可能也在使用WiFi。

　　每天都有幾十億人使用WiFi，WiFi在不斷擴(kuò)展的各種應(yīng)用中承載著全球大部分?jǐn)?shù)據(jù)流量。到2023年，將有近6.28億個(gè)公共WiFi熱點(diǎn)，十分之一配備了基于IEEE 802.11ax規(guī)范的WiFi 6。隨著WiFi的普及和功能的增長(zhǎng)，對(duì)無線服務(wù)的需求也將隨之增長(zhǎng)。除了8K顯示器和VR之外，越來越多的家庭將會(huì)使用智能家電，這將變成一個(gè)許多設(shè)備同時(shí)連接在一起的密集的環(huán)境。企業(yè)將大幅增加在其經(jīng)營(yíng)場(chǎng)所收集的數(shù)據(jù)量，從而改進(jìn)制造流程和提高生產(chǎn)率。重要的是，這種跨廠區(qū)通信能夠提供非常低的延遲，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械同步和實(shí)時(shí)控制。實(shí)時(shí)視頻將占據(jù)全球IP流量的很大一部分，疫情大流行之后，高質(zhì)量的視頻會(huì)議將在工作、教育和醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

　　我們對(duì)高速率和高可靠性的要求推動(dòng)了基于IEEE 802.11be極高吞吐量（EHT）的新一代WiFi 7的開發(fā)。自從802.11be引入我們的研究社區(qū)以來，監(jiān)管、認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)已經(jīng)做了很多工作。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）已將6GHz頻率的新頻譜用于無許可的用途。WiFi聯(lián)盟（WiFi Alliance）是一個(gè)由公司組成的全球網(wǎng)絡(luò)，通過認(rèn)證推動(dòng)WiFi的采用和發(fā)展，預(yù)計(jì)很快將為WiFi 6設(shè)備提供全球互操作性認(rèn)證，以在這樣一個(gè)新頻段中運(yùn)行。與此同時(shí)，主要專家正在進(jìn)行線上IEEE會(huì)議，以確定802.11be標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建模塊。

　　本文中，我們將從WiFi現(xiàn)狀的更新開始，預(yù)測(cè)其未來如何發(fā)展。然后，我們?cè)敿?xì)研究關(guān)于802.11be修正案將采用的技術(shù)特性的最新具體決定，以及新的預(yù)計(jì)開發(fā)時(shí)間表。我們還將討論提高網(wǎng)絡(luò)效率、降低延遲和提高可靠性以補(bǔ)充提高峰值吞吐量的最吸引人的因素之一：多接入點(diǎn)（AP）協(xié)調(diào)波束形成（CBF）。特別地，我們闡明了其潛在實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，并分享了符合標(biāo)準(zhǔn)的模擬結(jié)果，這些結(jié)果量化了它在現(xiàn)實(shí)的數(shù)字企業(yè)設(shè)置中獲得的延遲增益。

　　WIFI的簡(jiǎn)要更新

　　應(yīng)對(duì)高密度場(chǎng)景中更嚴(yán)格的要求是WiFi必須達(dá)到的最具挑戰(zhàn)性的目標(biāo)之一?；贗EEE 802.11ax的最先進(jìn)的WiFi 6通過正交頻分多址（OFDMA）和上行鏈路以及下行鏈路多用戶MIMO等功能提高網(wǎng)絡(luò)效率和電池消耗來解決擁堵。由于推遲到2020年底802.11ax尚未獲得最終批準(zhǔn)，WiFi的利益相關(guān)者已經(jīng)開始關(guān)注對(duì)WiFi 6的兩個(gè)進(jìn)一步的改進(jìn)。第一個(gè)是WiFi 6E，目前世界各國(guó)政府都在為免許可的使用開辟新的頻段。第二個(gè)將是新的802.11be修正案，可能被認(rèn)證為WiFi 7。

　　A. WiFi 6E：WiFi新賽道

　　20多年來，WiFi一直工作在2.4和5 GHz兩個(gè)頻段上。2020年4月，F(xiàn)CC為第三個(gè)頻段掃清了道路：5.925–7.125 GHz。這種增加的頻譜稱為6GHz頻段，幾乎是可用帶寬的四倍。除了更多的可用信道外，新開放頻率的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別在于其較短的傳播范圍，這可能特別適合于在密集和具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境（如交通樞紐、體育場(chǎng)館和商圈等）中提供基本服務(wù)集（BSS）隔離。根據(jù)為保護(hù)現(xiàn)有服務(wù)而制定的規(guī)則，新的6GHz頻段將由面許可的設(shè)備接入。其中，室外使用將有一個(gè)基于競(jìng)爭(zhēng)的強(qiáng)制性協(xié)議，對(duì)總發(fā)射功率和功率譜密度進(jìn)行限制，以避免窄信道的低效使用。

　　雖然FCC的決定可能使美國(guó)在6GHz市場(chǎng)上處于領(lǐng)先地位，但包括歐洲和亞太地區(qū)在內(nèi)的其他地區(qū)也在探索免許可進(jìn)入該頻段。與此同時(shí)，WiFi 6已準(zhǔn)備好利用全球范圍內(nèi)可用的6 GHz頻譜，配備在新頻段運(yùn)行所需的芯片和無線電的設(shè)備將獲得“6E”標(biāo)識(shí)，其中E代表“擴(kuò)展”。WiFi聯(lián)盟計(jì)劃在2021年初推出WiFi 6E認(rèn)證，預(yù)計(jì)超過3億個(gè)合規(guī)設(shè)備將在同一年上市。值得注意的是，由于最初只有6E設(shè)備能夠在6GHz頻段內(nèi)工作，因此它們至少在原始、低干擾設(shè)置時(shí)可用。

　　B. WiFi 7：（尚未發(fā)布）極高吞吐量(Not Just)

　　事實(shí)上，802.11be極高的吞吐量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過高峰值數(shù)據(jù)速率。非常確定的是，WiFi 7預(yù)計(jì)每個(gè)AP至少支持30 Gbps，大約是WiFi 6的四倍，同時(shí)確保在2.4、5和6 GHz免許可的頻段中與傳統(tǒng)設(shè)備向后兼容和共存。然而，802.11be任務(wù)組（TG）也認(rèn)識(shí)到需要并致力于降低延遲和提高可靠性，以實(shí)現(xiàn)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）用例。前者被視為實(shí)時(shí)應(yīng)用（包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲和云計(jì)算）的促成因素，要求延遲時(shí)間減少到5毫秒以下。后者對(duì)于下一代工廠和企業(yè)至關(guān)重要，WiFi可能需要保證更高的可靠性，以取代某些有線通信。

　　為了加快WiFi 7的開發(fā)和商業(yè)化（其時(shí)間表如圖1所示），802.11be TG偏離了傳統(tǒng)的單階段開發(fā)周期，并確定了兩個(gè)階段。第一個(gè)階段根據(jù)其增益/復(fù)雜度比、標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)施時(shí)間以及相關(guān)和市場(chǎng)需求，將重點(diǎn)放在一組高優(yōu)先級(jí)的功能上。下一節(jié)將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)介紹。

　　圖1：當(dāng)前WiFi 7標(biāo)準(zhǔn)化、認(rèn)證和商業(yè)化時(shí)間表的圖示。

　　未來WIFI 7 介紹

　　在撰寫本文時(shí)，802.11be TG正在積極定義將包含在標(biāo)準(zhǔn)中的基本功能操作，這些信息收集在規(guī)范框架文件（SFD）中，標(biāo)準(zhǔn)的草案將由此衍生。我們主要關(guān)注它后續(xù)的更新。

　　圖2:PSR框架的圖示。

　　A. 第一版特性

　　如圖1所示，預(yù)計(jì)第一版（R1）特征在2021年5月到期時(shí)達(dá)到草案1.0中的成熟規(guī)范，到2022年3月的草案2發(fā)布，將有可能進(jìn)一步對(duì)他們進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)。這些措施包括：

　?。?）多鏈路操作：802.11be以所有可用頻段（即2.4、5和6 GHz）的高效操作為目標(biāo)，用于負(fù)載平衡、多頻段聚合和同步下行鏈路/上行鏈路傳輸。在802.11be中，多鏈路設(shè)備（MLD）被定義為具有多個(gè)附屬AP或STA以及到上述邏輯鏈路控制（LLC）層的單個(gè)MAC服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）的設(shè)備。還引入了唯一標(biāo)識(shí)MLD管理實(shí)體的MAC地址。多鏈路控制和操作的相關(guān)功能總結(jié)如下：

　　多鏈路發(fā)現(xiàn)和設(shè)置：MLD具有能夠動(dòng)態(tài)更新其在每對(duì)鏈路上同時(shí)進(jìn)行幀交換的能力。此外，每個(gè)單獨(dú)的AP/STA還可以提供關(guān)于同一MLD內(nèi)其他附屬AP/STA的操作參數(shù)的信息。

　　流量鏈路映射：在多鏈路設(shè)置時(shí)，用于根據(jù)幀的服務(wù)質(zhì)量（QoS）對(duì)幀進(jìn)行分類的所有流量標(biāo)識(shí)符（TID）都映射到所有設(shè)置鏈路。該映射的更新可隨后由任何相關(guān)MLD進(jìn)行。此外，接收方MLD將利用單個(gè)重排序緩沖器用于通過多個(gè)鏈路傳輸?shù)南嗤琓ID的QoS數(shù)據(jù)幀。

　　通道訪問和節(jié)能：MLD的每個(gè)AP/STA通過其鏈路執(zhí)行獨(dú)立的通道訪問，并保持其自身的電源狀態(tài)。為了促進(jìn)有效的STA功率管理，AP還可以利用啟用的鏈路來攜帶緩沖數(shù)據(jù)的指示以用在其他鏈路上傳輸。

　　（2）低復(fù)雜性AP協(xié)調(diào)：802.11be將支持多AP協(xié)調(diào)，AP在信標(biāo)幀/管理幀中實(shí)現(xiàn)其功能。協(xié)調(diào)空間復(fù)用（CSR）是一種低復(fù)雜性的實(shí)現(xiàn)，可以包括在R1中。在CSR中，已經(jīng)獲得傳輸機(jī)會(huì)（TXOP）的共享AP可以觸發(fā)一個(gè)或多個(gè)其他共享AP以執(zhí)行具有適當(dāng)功率控制和鏈路自適應(yīng)的同步傳輸。與802.11ax中可用的空間復(fù)用方案相比，這種協(xié)調(diào)將創(chuàng)造更多的空間復(fù)用機(jī)會(huì)并減少?zèng)_突數(shù)量。

　?。?）802.11ax的直接增強(qiáng)：802.11be TG還將指定對(duì)當(dāng)前802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的一些升級(jí)。這些措施包括：

　　支持320 MHz傳輸，使802.11ax的160 MHz傳輸倍增。

　　使用更高的調(diào)制階數(shù)，可以支持4096 QAM，而802.11ax中只支持1024-QAM，并且對(duì)發(fā)射機(jī)的誤差向量幅度（EVM）有嚴(yán)格的-38 dB要求。

　　每個(gè)STA分配多個(gè)資源單元，即OFMDA。其靈活性可以提高頻譜利用率。

　　B. 第二版特性

　　盡管R2特性將分別于2022年11月和2023年11月在草案3.0和草案4.0中正式確定，但802.11be TG已經(jīng)開始了其相關(guān)工作，并在SFD中取得了顯著進(jìn)展。主要特點(diǎn)如下：

　　1.MIMO增強(qiáng)：802.11be將支持的單用戶MIMO（SU-MIMO）和多用戶MIMO（MU-MIMO）空間流的最大數(shù)量增加一倍，達(dá)到了16個(gè)，從而增加容量。在MUMIMO的情況下，802.11be TG同意將空間復(fù)用STA和每個(gè)STA的空間流的最大數(shù)量分別限制為8和4。上述限制有助于控制MIMO預(yù)編碼器復(fù)雜性和信道狀態(tài)信息（CSI）開銷。目前對(duì)于隱式CSI探測(cè)的研究正在進(jìn)行中，它可以作為一種可選模式進(jìn)一步抑制這種開銷。

　　2.混合自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求（HARQ）：R2可能會(huì)引入HARQ。設(shè)備不會(huì)丟棄錯(cuò)誤信息，而是嘗試將其與重傳單元軟組合，以增加正確解碼的概率。雖然在撰寫本文時(shí)SFD不包括任何與HARQ相關(guān)的過程，但802.11be TG已經(jīng)評(píng)估了不同的HARQ單元MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（MPDU）或PHY碼字，并評(píng)估了性能/復(fù)雜性權(quán)衡。

　　3.低延遲操作：鑒于TSN的商業(yè)吸引力，SFD還將收集專門用于減少最壞情況下的延遲和可靠性大幅提升的協(xié)議增強(qiáng)功能?？梢韵胂?，這種解決方案可能依賴于多鏈路操作，提供每個(gè)鏈路的不同QoS，或者依賴于AP協(xié)調(diào)，以實(shí)現(xiàn)更積極的頻譜復(fù)用和更少的有害沖突。

　　4.高級(jí)AP協(xié)調(diào)：為了充分發(fā)揮多AP協(xié)調(diào)的潛力，802.11be TG同意支持以下三種方案：

　　協(xié)調(diào)OFDMA：在802.11be中，獲得TXOP的AP將能夠與一組相鄰的AP共享其20 MHz信道的倍數(shù)頻率資源。為了效率，共享AP可以請(qǐng)求相鄰AP報(bào)告其資源需求。

　　單用戶和多用戶聯(lián)合傳輸：向其連接的STA發(fā)送數(shù)據(jù)需要AP綁定其相位同步錯(cuò)誤和定時(shí)偏移。在考慮這些偏差的合理范圍時(shí)，發(fā)現(xiàn)在有足夠的回程的前提下，聯(lián)合傳輸可帶來增益。由于協(xié)作AP需要來自相關(guān)和非相關(guān)STA的CSI，802.11be將定義聯(lián)合多AP探測(cè)方案。這樣，AP將同時(shí)發(fā)送其探測(cè)幀，并且尋址的STA將傳送所有AP的CSI反饋。

　　協(xié)調(diào)波束形成：該技術(shù)利用現(xiàn)代多天線AP在空間上多路復(fù)用其STA的能力，同時(shí)將輻射零點(diǎn)聯(lián)合放置到相鄰的非關(guān)聯(lián)STA或從相鄰STA放置輻射零點(diǎn)。雖然控制輻射零點(diǎn)所需的CSI可以通過上述聯(lián)合多AP探測(cè)方案獲得，但CBF也可以利用更簡(jiǎn)單的順序探測(cè)程序，這將成為802.11be一部分。此外，CBF不需要聯(lián)合數(shù)據(jù)處理，因?yàn)槊總€(gè)STA向單個(gè)AP發(fā)送或從單個(gè)AP接收數(shù)據(jù)，因此顯著減少了回程所需要的w.r.t.聯(lián)合傳輸，這是因?yàn)镃BF可以在保持復(fù)雜性的同時(shí)提供顯著的吞吐量和延遲增強(qiáng)，我們將在下一節(jié)中進(jìn)一步探討它。

　　通過多AP協(xié)調(diào)波束形成增強(qiáng)空間復(fù)用

　　在802.11ax的基礎(chǔ)上，可靠性和低延遲功能的建立能夠促進(jìn)向后兼容性、產(chǎn)品認(rèn)證和市場(chǎng)采用，這一事實(shí)上已經(jīng)達(dá)成了某種共識(shí)。為此，802.11ax中的參數(shù)化空間復(fù)用（PSR）是一個(gè)吸引人的模塊，因?yàn)樗试S不同BSS的設(shè)備之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)作。接下來，我們將介紹PSR框架，討論其優(yōu)缺點(diǎn)，并解釋如何通過多AP協(xié)調(diào)來擴(kuò)展它，從而在802.11be中抑制延遲并提高可靠性。

　　A. 802.11ax中的參數(shù)化空間復(fù)用

　　在PSR中，需要執(zhí)行上行鏈路接收的AP可通過觸發(fā)幀向重疊BSS（OBSS）提供TXOP。在其基本形式中，觸發(fā)幀可被視為調(diào)度授權(quán)，為后續(xù)上行鏈路傳輸提供信息和定時(shí)。當(dāng)啟用PSR時(shí)，在它們滿足某些干擾條件下，AP可利用觸發(fā)幀邀請(qǐng)OBSS設(shè)備在其上行鏈路接收的同時(shí)復(fù)用頻譜。

　　為了提供對(duì)PSR框架的更詳細(xì)的描述，讓我們來看圖2（a）與兩個(gè)BSS的例子，其中：

　　BSS1由AP1, STA11, 和STA12組成；其中BSS2  包含AP2, STA21, STA22和STA23。

　　圖2（b）展示了在獲得信道接入之后，AP1如何通過發(fā)送觸發(fā)幀來啟動(dòng)PSR處理。此觸發(fā)器框架具有雙重功能：

　　傳送其相關(guān)聯(lián)的STA11和STA12的上行鏈路傳輸所需的同步和調(diào)度信息；以及

　　向OBSS設(shè)備宣傳空間復(fù)用機(jī)會(huì)，該機(jī)會(huì)跨越AP1的后續(xù)上行鏈路數(shù)據(jù)來接收。

　　為了保證利用空間復(fù)用機(jī)會(huì)的傳輸不會(huì)影響AP1,的上行鏈路數(shù)據(jù)接收，觸發(fā)幀會(huì)包含PSR字段。該字段包含以下信息：i）AP1,在不影響其上行鏈路接收的情況下可接收的最大干擾電平；ii）AP1,的發(fā)射功率，以便于干擾計(jì)算。在接收到觸發(fā)幀后，OBSS設(shè)備測(cè)量其接收的功率電平，并基于PSR字段中提供的信息，確定它們是否可以訪問介質(zhì)以及使用何種發(fā)射功率。

　　在圖2（b）的示例中，STA21, STA22 和STA23都具有要發(fā)送的上行鏈路數(shù)據(jù)。然而，只有STA21, STA22能夠獨(dú)立地確定它們可以競(jìng)爭(zhēng)介質(zhì)。不幸的是，STA23無法競(jìng)爭(zhēng)信道接入，因?yàn)樗拷麬P1，無法滿足后者設(shè)置的干擾條件。最終的結(jié)果是，STA21首先訪問信道以發(fā)送其短包，確保在由AP1觸發(fā)的上行鏈路傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間內(nèi)接收到相應(yīng)的確認(rèn)（ACK）幀。只要這種持續(xù)時(shí)間允許，STA22也將有機(jī)會(huì)重新爭(zhēng)奪信道并進(jìn)行傳輸。

　　1.PSR的優(yōu)點(diǎn)：總體而言，得益于PRS框架，AP和STA可以獲得通道訪問這提高了空間復(fù)用，進(jìn)而：

　　增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量，因?yàn)樗试S更多的并發(fā)傳輸；

　　增加STA文件吞吐量，因?yàn)镾TA在競(jìng)爭(zhēng)中花費(fèi)的時(shí)間更少；重要的是，

　　減少延遲，因?yàn)榫哂袝r(shí)間敏感短文件流量的STA可能不需要等到寬帶STA終止其長(zhǎng)時(shí)間傳輸。在圖2中，STA21, STA22的情況即是如此。

　　2.PSR的挑戰(zhàn)：雖然PSR框架允許更大的空間復(fù)用，但在802.11be的研究中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)挑戰(zhàn)：

　　利用空間復(fù)用機(jī)會(huì)的設(shè)備必須降低其發(fā)射功率以限制產(chǎn)生的干擾。在一些情況下，對(duì)于圖2中的STA21, STA22，這會(huì)轉(zhuǎn)化為吞吐量的降低。在其他情況下，對(duì)于STA23，設(shè)備甚至無法訪問空間復(fù)用機(jī)會(huì)，因?yàn)槠渥畲笤试S發(fā)射功率不足以到達(dá)其接收器。

　　利用空間復(fù)用機(jī)會(huì)的設(shè)備不知道并且不能控制其各自接收機(jī)感知到的干擾。在圖2中，這意味著如果STA21, STA22靠近AP2，則從STA21, STA22到AP2的上行鏈路傳輸可能失敗，因?yàn)锳P2將從STA21, STA22接收到不可忽略的干擾量。

　　上述兩個(gè)缺點(diǎn)妨礙了現(xiàn)有PSR框架在各種設(shè)置中的有效性。其中包括高密度場(chǎng)景，或者設(shè)備處理對(duì)延遲敏感的數(shù)據(jù)流量，無法承受傳輸故障或過多的通道訪問等待時(shí)間的場(chǎng)景。

　　圖3：協(xié)調(diào)波束形成協(xié)議的圖示。

　　B. 802.11be中的協(xié)調(diào)波束形成

　　802.11be旨在通過CBF將現(xiàn)有的空間復(fù)用能力提升到一個(gè)全新的水平，即通過讓協(xié)作AP抑制空間域中的傳入OBS干擾。最近的實(shí)驗(yàn)研究表明，與單天線系統(tǒng)相比，服務(wù)于一個(gè)STA的四天線AP能夠抑制對(duì)相鄰鏈路的高達(dá)10 db的干擾?；谶@些結(jié)果，我們現(xiàn)在詳細(xì)介紹一個(gè)通過在PSR框架上順利構(gòu)建來實(shí)現(xiàn)CBF的說明性協(xié)議。

　　讓我們來看圖3（a）的上行鏈路傳輸方案。該設(shè)置類似于圖2（a），但AP1 和AP2現(xiàn)在配備有八個(gè)天線。所提出的CBF協(xié)議有三個(gè)階段，其中前兩個(gè)階段對(duì)于目前在802.11be中討論的CBF和聯(lián)合傳輸實(shí)現(xiàn)是通用的，在圖3（b）中的展示和描述如下。

　　1.多AP協(xié)調(diào)：在此階段，兩個(gè)或多個(gè)協(xié)作AP交換控制幀有兩個(gè)目的：

　　協(xié)調(diào)集的建立和維護(hù)：為了使CBF有效，AP需要與OBSS STA通信，例如獲取必要的CSI，以便在特定空間位置放置輻射零點(diǎn)。為此，在協(xié)作AP之間定義BSS間協(xié)調(diào)集，該協(xié)調(diào)集必須包含參與CBF傳輸?shù)乃蠥P和STA的ID。這些ID可以由所有相關(guān)設(shè)備保存在內(nèi)存中，而不會(huì)像傳統(tǒng)的那種丟棄由其協(xié)調(diào)集中包括的OBSS設(shè)備生成的相關(guān)幀。一旦定義，BSS間協(xié)調(diào)集能夠以半靜態(tài)方式更新（即在數(shù)十個(gè)或數(shù)百個(gè)TXOP之后）。

　　后續(xù)空間重用機(jī)會(huì)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)：一旦AP1獲得TXOP，它需要通告?zhèn)魅氲纳闲墟溌酚|發(fā)傳輸，并與其協(xié)調(diào)集中的設(shè)備一起，確定哪些STA將參與后續(xù)CSI采集和數(shù)據(jù)通信階段。在圖3（b）的示例中，AP2回復(fù)由AP1發(fā)送的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)幀，指示其哪個(gè)STA將最受益于被授予安全的空間復(fù)用機(jī)會(huì)，例如STA21  和STA22。

　　2.CSI獲取：在此階段，由于之前的協(xié)調(diào)，AP1和AP2都只從相關(guān)的BSS內(nèi)部和OBS設(shè)備獲取CSI。為了在隨后的通信階段設(shè)計(jì)用于空間復(fù)用和雙向干擾抑制的濾波器，這種CSI是必要的。重要的是，隨著OBSS設(shè)備被尋址以獲取CSI，它們意識(shí)到OBSS AP將很快為它們提供具有更有利信道接入條件的空間復(fù)用機(jī)會(huì)。由于不需要新的特定信令來觸發(fā)數(shù)據(jù)通信，因此802.11ax觸發(fā)幀可用于此目的。這給傳統(tǒng)的STA帶來了明顯的好處，它可以以無縫的方式繼續(xù)應(yīng)用802.11ax的傳統(tǒng)PSR框架。

　　3.數(shù)據(jù)通信：前兩個(gè)階段的實(shí)施解決了前一節(jié)中強(qiáng)調(diào)的802.11ax PSR框架的兩個(gè)基本挑戰(zhàn)，使得來自STA21, STA22 和STA23的空間復(fù)用傳輸更有可能在不利條件下成功。這是因?yàn)椋?/p>

　　STA21, STA22甚至STA23更有可能找到空間復(fù)用機(jī)會(huì)并使用其最大傳輸功率。這要?dú)w功于由AP1執(zhí)行的空間干擾抑制，其有助于發(fā)布關(guān)于相關(guān)OBSS設(shè)備的信道接入條件的寬松消息。

　　AP2現(xiàn)在能夠抑制由STA11 和STA12產(chǎn)生的傳入干擾，同時(shí)接收來自STA21, STA22和STA2的上行鏈路傳輸。

　　802.11BE協(xié)調(diào)波束形成的性能

　　現(xiàn)在，我們對(duì)上一節(jié)中描述的CBF方案提供的延遲增強(qiáng)進(jìn)行量化。有了這個(gè)目標(biāo)，我們考慮部署2個(gè)頂置式的AP，每個(gè)配備8個(gè)天線和24個(gè)STA，它們均勻分布35m*20m*3m的室內(nèi)。在這24個(gè)STA中，16個(gè)STA生成上行寬帶流量，其余8個(gè)STA生成上行延遲敏感的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)流量。由于我們的主要目標(biāo)是保證增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)的按時(shí)交付，因此授予空間復(fù)用機(jī)會(huì)的AP將抑制來自相鄰增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)STA的干擾，這些STA產(chǎn)生的干擾最強(qiáng)，通常與位于最近位置的STA相對(duì)應(yīng)。本節(jié)中的結(jié)果是復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)中的系統(tǒng)級(jí)模擬的結(jié)果，表1詳細(xì)列出了其基本設(shè)置。感興趣的讀者可以在其中找到全套模擬參數(shù)。

　　圖4表示增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)STA在三種不同設(shè)置下經(jīng)歷的中值：5%、1%和0:01%最差MAC層延遲：

　　表一：系統(tǒng)級(jí)仿真參數(shù)

　　圖4：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)STA經(jīng)歷的中值和最壞情況延遲（ms）。評(píng)估了三個(gè)系統(tǒng)：1）無空間重用的IEEE 802.11ax，2）具有PSR功能的IEEE 802.11ax，以及3）具有CBF功能的IEEE 802.11be系統(tǒng)。

　　不具備空間復(fù)用能力的IEEE 802.11ax設(shè)備設(shè)置：圖4的結(jié)果表明，基于IEEE 802.11的系統(tǒng)可能能夠提供低延遲，但在最壞的情況下難以保持一致的性能。事實(shí)上，我們可以觀察到，在所考慮的場(chǎng)景中，大約50%的時(shí)間延遲保持在3ms以下，但在0.01%的最壞情況下，延遲會(huì)顯著增加到200ms以上。這主要是由于隨機(jī)信道訪問機(jī)制的綜合影響以及導(dǎo)致重傳的沖突。

　　具有支持PSR的IEEE 802.11ax設(shè)備的設(shè)置：圖4說明了PSR的實(shí)現(xiàn)無益于大幅減少最壞情況下的延遲。這是因?yàn)?，與圖2中的STA23類似，在所考慮的密集場(chǎng)景中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)STA與其相鄰AP的距離不夠遠(yuǎn)。這會(huì)阻止這些對(duì)延遲敏感的STA發(fā)現(xiàn)空間復(fù)用機(jī)會(huì)，因?yàn)樗鼈優(yōu)榉乐褂泻Ω蓴_而需要遵守的信道訪問條件過于嚴(yán)格，詳見第4.2節(jié)。

　　實(shí)現(xiàn)前一節(jié)中描述的IEEE 802.11be CBF方案的設(shè)備設(shè)置：圖4的結(jié)果說明了與其他IEEE 802.11ax系統(tǒng)相比，所提出的方案如何大幅降低了最壞情況下的延遲。事實(shí)上，我們可以觀察到，具有多AP協(xié)調(diào)能力的系統(tǒng)相對(duì)于具有PSR能力的系統(tǒng)將0.01%的最壞情況延遲降低了9倍。這種顯著的性能增強(qiáng)是i）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)STA由于其寬松的信道接入條件而發(fā)現(xiàn)的大量空間復(fù)用機(jī)會(huì)，以及ii）在空間域中提供的OBSS干擾緩解的直接結(jié)果，它最大限度地提高了執(zhí)行成功數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)。

　　應(yīng)注意，對(duì)于評(píng)估中的三個(gè)系統(tǒng)，寬帶STA的吞吐量大致保持不變。

　　結(jié)論

　　下一代WiFi將開啟對(duì)千兆、高可靠性和低延遲通信的訪問，通過數(shù)字增強(qiáng)重塑制造業(yè)和社會(huì)互聯(lián)。在本文中，我們?cè)敿?xì)介紹了IEEE 802.11be為實(shí)現(xiàn)WIFI 7所采取的步驟、其技術(shù)特性的最新協(xié)議以及最新的時(shí)間表。我們通過多AP協(xié)調(diào)波束形成、共享實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和符合標(biāo)準(zhǔn)的模擬來說明空間復(fù)用的重要性。未來，還需要進(jìn)一步研究，將這些技術(shù)融入對(duì)時(shí)間敏感的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使無線成為我們家庭和工業(yè)的新型有線網(wǎng)絡(luò)。

　　備注：本文原文《IEEE 802.11be: Wi-Fi 7 Strikes Back》，原作者：Adrian Garcia-Rodriguez, David Lopez-P ? ?erez, Lorenzo Galati-Giordano, and Giovanni Geraci，特此感謝！