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以Wi-Fi 7拓展Wi-Fi效能的極限

2022-02-28
來源:CTIMES

  如果先前跡象不夠明朗,疫情也足以讓我們正視Wi-Fi在人們工作、娛樂和整體生活扮演不可或缺的角色。過去一年來,我們見證了Wi-Fi與許多其他技術一樣,如何崛起、適應、和發(fā)展,以滿足新興和不可預見的連網挑戰(zhàn)。

  Wi-Fi技術即將以Wi-Fi 7邁入新章節(jié),高通技術公司不僅專注于協助定義其功能,這些功能帶來如我們習慣在每個新一代Wi-Fi推出時看到的極致連網速度與容量,而且還增加了重大的增強功能,大幅提升低延遲效能。Wi-Fi 7結合增強的低延遲、連網速度與容量,將成為推動XR、元宇宙、社群游戲、邊緣運算等更多最先進使用案例的核心。

  過去二十年來,我協助開發(fā)了多項Wi-Fi聯盟(Wi-Fi Alliance )的計劃,并擔任WFA董事,有幸為業(yè)界制定Wi-Fi標準作出貢獻,并見證其成果。從這個角度來看,討論Wi-Fi 7將帶來的一切,在于Wi-Fi 7的全新與創(chuàng)新技術來得正是時候,剛好能滿足今日與未來使用案例中對于Wi-Fi顯著成長。

  Wi-Fi是至關重要的連網技術

  Wi-Fi在人們的生活和經濟活動中扮演核心角色,且對社會的重要性有增無減。無論對消費者或企業(yè),Wi-Fi都是不可或缺的資源。

  市場分析研究公司IDC預測,2021年底有超過20億Wi-Fi 6裝置出貨,占所有Wi-Fi產品出貨的50%以上,且在2025年以前,每年出貨量可望成長至52億裝置。像這樣爆炸性成長有許多驅動因素,但最值得注意的是Wi-Fi技術持續(xù)演進的發(fā)展能與逐漸成長的需求相符。例如為了增進Wi-Fi于人口密集網絡的效能,Wi-Fi 6引進多重用戶的相關功能,Wi-Fi 6E則進一步拓展這些功能至全新6 GHz頻段,使頻道數增加、帶寬更寬,以因應提升連網速度和低延遲的需求。網狀網絡路由器是高通技術公司的一項產品創(chuàng)新,不僅實現涵蓋整個住家的網絡覆蓋范圍,更確保在需要的地方能提供高速網絡存取。

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  圖一 : Wi-Fi 6出貨量預測

  盡管Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E正以前所未見的速度快速地邁向主流采用,對于在多層面推動更高效能的需求仍持續(xù)成長。

  Wi-Fi 7帶來更高水平的效能

  正如先前我們所討論的,頻譜是無線連網技術的命脈。綜觀過去,從只有三個窄帶寬頻道的傳統(tǒng)2.4 GHz,到具有額外頻譜、以及更寬的160 MHz頻道的5 GHz,可用頻譜的拓展推動了強大的Wi-Fi技術創(chuàng)新?,F在新的6 GHz的頻段配置(部分地區(qū)高達1200 MHz的頻譜)與日益擁擠的2.4 GHz (由于藍牙和Thread技術的使用增加)正進一步帶動變革。

  現代高速Wi-Fi裝置逐漸尋求利用5 GHz與6 GHz的高頻段以提供所需的效能。此一現實不僅確保了連網速度與低延遲,亦釋放2.4 GHz頻段更多容量可用于更適合的應用,例如物聯網和在Wi-Fi網絡邊緣運作的裝置。

  管理與優(yōu)化各種可用頻段或許是Wi-Fi 7的指標性差異化優(yōu)勢。Wi-Fi 7的多種功能可用于提供極致連網速度、大容量與低延遲,支持下一世代的應用與服務。以下為指針性功能的概覽。

  多重鏈接技術可于連網速度壅塞環(huán)境中降低延遲

  如今的存取點(Access Points)通常在三個頻道上提供支持,一個在2.4 GHz低頻頻段,其余兩個則為5 GHz和6 GHz高頻頻段,到了Wi-Fi 7,這將越來越普遍。取決于區(qū)域的可用性,高頻頻段支持可能為5 GHz頻段的兩個頻道,或于5 GHz和6 GHz頻段中的各一頻道。Wi-Fi 7的多重鏈接功能為單一用戶提供多個選項,能使用這些頻道。最有效的存取路徑為利用容量較大、尖峰速度較高與網絡壅塞情形較少的高頻頻段。裝置可切換不同頻段,如圖1所示。在此機制下,裝置利用最先可供使用的頻段進行傳輸,前次傳輸完成后就能再次選擇頻段。如此將能避免網絡鏈接壅塞,并降低延遲。

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  圖二 : 多重鏈接切換,裝置能于可用頻段之間切換,以降低延遲

  最高效能選項為高頻頻段同步多重連結,如圖2所示。裝置利用各個可供使用的頻段,且能同時于不同頻段運作,聚合兩個頻道的流通量。由于可在各頻段同時運作,能進一步避免網絡壅塞、降低延遲性。

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  圖三 : 高頻頻段同步多重連結,聚合高頻頻段以提供最高流通量與最低延遲

  拓展所有地區(qū)的寬帶道帶寬

  Wi-Fi 6E顯著地擴展了寬帶道頻譜的使用,讓在任何配置6 GHz頻譜的地區(qū)皆可使用多個160 MHz頻道。Wi-Fi 7則使可用頻道帶寬增加一倍至320 MHz。理論上,這能讓容量加倍,大幅改善用戶數據傳輸速度。

  部分地區(qū)可支持320 MHz連續(xù)頻譜的三個頻道,部份地區(qū)可支持一個頻道,有些區(qū)域完全不支持。5 GHz頻段不具備連續(xù)的320 MHz頻道,因此只有支持6 GHz頻譜的地區(qū)可支持此連續(xù)模式。高頻頻段同步多重連結可藉由累計兩個可用頻道的流通量,提供帶寬更寬、更有效的頻道。在高頻頻段聚合兩個帶寬為160 MHz的頻道,可建立一個帶寬達320 MHz的有效頻道。在中國,高頻頻段同步多重連結實現了帶寬為240 MHz的有效頻道,即使沒有可用的6 GHz頻譜配置,仍能滿足Wi-Fi 7超高流通量的承諾。

  即使有干擾仍可使用更寬的頻道

  占用部分(如20 GHz或40 MHz)閑置連續(xù)頻道的既有用戶,通常會使存取點無法使用這些頻譜。Wi-Fi 7的創(chuàng)新解決方案稱為「前導碼刪余(Preamble puncturing)」,空下受干擾的頻譜,同時仍使連續(xù)頻道可能存在,如圖2所示。整體帶寬因刪余而降低,但仍可使用比其他情況下可用的更寬的頻道。

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  圖四 : 即使有使用者干擾,前導碼刪余使更寬的頻道仍得以使用

  4k 正交調幅(QAM)與許多其他增強效能的功能

  Wi-Fi標準化了更高階的調變技術4k QAM,這是高通Wi-Fi 6解決方案中現已支持的技術。4k QAM可提升接近存取點的用戶連網速度,為其他用戶保留寶貴的容量。

  Wi-Fi 7實現令人興奮的全新體驗與使用案例

  Wi-Fi 7不僅提升今日現有應用的效能,更實現許多全新體驗。例如最先進的延展實境(XR)應用,由于該應用對于延遲性極為敏感,若無法達成超低延遲,XR裝置甚至無法運作。要打造沉浸式、極為真實的XR體驗,需要具備超高畫質影音內容和極高的更新率,這需仰賴超高連網速度和帶寬才能實現。此外,需有極大的網絡容量,才能支持大量用戶同時使用這些應用。云端游戲、社群游戲與元宇宙等其他應用亦將考驗無線科技的極限,挑戰(zhàn)Wi-Fi 7能否充分發(fā)揮效能。

  企業(yè)網絡方面,智能與價值正逐漸往邊緣發(fā)展。邊緣云端是企業(yè)數字轉型的基本元素。Wi-Fi是許多企業(yè)使用案例的最后一環(huán)—即使在壅塞、高流量情境中,Wi-Fi 7提供的低延遲與帶寬,對于許多關鍵業(yè)務應用至關重要。無庸置疑,Wi-Fi 7將迅速成為支持辦公室、娛樂場所與其他高流量使用案例的必要條件。

  引領標準制定與技術發(fā)展

  高通技術公司處于Wi-Fi技術演進的最前端,推動標準制定與技術發(fā)展,以滿足消費者、裝置、應用與服務不斷成長的需求與期待。

  長久以來,我們不斷打造具開創(chuàng)性的技術,協助IEEE與WFA等組織標準化這些技術。我們在幾乎每一個Wi-Fi技術重要的演進階段都扮演關鍵角色。例如,我們協助將多重輸入多重輸出(MIMO)與多用戶多重輸入多重輸出(MU-MIMO)引進802.11n與11ac,率先將正交分頻多重接取(OFDMA)引進Wi-Fi 6(當時稱為11ax),以及其他許多技術的創(chuàng)新。我們正與IEEE和WFA全體成員密切合作, 使Wi-Fi 7技術更為完善。

 ?。ū疚淖髡逜ndrew Davidson為高通資深工程總監(jiān))

  本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202202/431509.htm




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