Wi-Fi技术简介(十)- Wi-Fi7技术白皮书

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概述
Wi-Fi标准发展介绍

IEEE于1990年成立了802.11技术组,以推动802.11协议的制定与发展,截至目前,802.11已成为成熟的协议家族,其包含了一系列完整的协议;IEEE802.11最初版本定义了MAC层、PHY层,也称为802.11-1997;802.11的便捷、标准等特性,使得它一举击败其他同期的标准,成为了行业标准;其发展里程主要经历了11a、11b、11g、11n、11ac、11ax以及目前的11be;

802.11n(Wi-Fi4):IEEE802.11工作组成立了HT(High Throughput)专项技术组,2009年颁布,主要有四个特性;

(1)支持4*4空间流;

(2)定义了SU beamforming技术,提升rx性能;

(3)20Mhz带宽速率最大300Mbps,40MHz带宽速率最大600Mbps;

(4)支持802.11e特性,支持qos;

802.11ac(Wi-Fi5):IEEE802.11工作组2014年颁布,称为VHT(Very High Throughput),有几个主要特性;

(1)支持8*8空间流;

(2)最大带宽支持160MHz,速率最大支持6.9Gbps;

(3)引入下行MU-MIMO技术,用来支持下行多用户并行传输;

802.11ax(Wi-Fi6):IEEE802.11工作组2019年颁布,称为HE(High-Efficiency-Wireless)标准,主要针对高密度多用户并发场景,主要特定如下:

(1)引入OFDMA技术,提升高密度环境下wlan的吞吐效率;

(2)引入上行MU-MIMO,进一步提升高密度场景的吐屯效率和Qos;

802.11be(Wi-Fi7):Wi-Fi7也是本节介绍的重点,称为EHT(Extremely Throughput)标准,IEEE802.11工作组2023年颁布,其特性如下:

(1)引入6G新频谱,可以提供1.2GHz(美国等FCC国家)/480MHz(欧洲)超大纯净频谱,信道带宽相比Wi-Fi6从160MHz提升到了320MHz,最大速率支持23Gbps;

(2)引入MLO(Multi-link-operation)技术,可以多射频通路并发工作,频段支持5+6/5+5/2+5;

一图概览差异:图片

Wi-Fi7技术优势

Wi-Fi7相比Wi-Fi6,在新技术、速率、带宽、频段等多方面进行了优化,技术方面引入了MLO、MRU、rTWT等等,速率方面平均提升了20%,带宽拓展成了两个频段的带宽综合,频段支持了6G频谱;其主要的三个影响:

更大吞吐:

Wi-Fi7引入了320MHz带宽、4K-QAM、MLO技术,同等条件下,Wi-Fi7相比Wi-Fi6速率提升了2.4倍;最高理论速率支持30Gbps,对于手机侧双天线的设备当然没有这么高的速率,国际最大测速4.3Gbps,国内最大测速3.2Gbps,主要是由于6G的支持差异,看一下国内的手机产品Wi-Fi7测速结果:

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更低延迟:

Wi-Fi7可以并发工作在2.4G、5G、6G三个频段,同时引入MLO技术,可以在多个频段之间灵活切换,规避掉嘈杂的信道,此外,还有MRU技术的加持,低延迟方面效果显著;

更强接入:

基于MLO技术,相同场景下AP可以选择多个频段灵活接入,此外,得益于4K-QAM、MIMO、MRU技术,Wi-Fi7在环境密集场景下,可以更大程度的避免空口竞争带来的资源浪费,让Wi-Fi7设备拥有更强的接入能力;

更多带宽组合:

Wi-Fi6带宽支持:

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Wi-Fi7带宽支持:

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11be主流技术
1.1 MLO: Multi-link operation

MLD:Multi-link device,泛指一个Wi-Fi7设备

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用白话来讲,MLO就是指多link连接,每个link对应每个MAC\PHY\RADIO,各link之间可以并发工作也可以各自工作,在IP层面仍然是一个连接一个IP地址,存在以下几种共存模式:

(1)MLMR:Multi-link Multi-Radio

(2)MLSR:multi-link single-radio

(3)EMLSR:enhanced multi-link single-radio

(4)EMLMR:enhanced multi-link multi-radio

1.1.1 MLSR:multi-link single-radio

这个没什么好说的,除了协议支持11BE,其他与Wi-Fi6没什么差异,STA & AP只能在一条link上通信,只能在一条link上TX/RX;

1.1.2 MLMR:multi-link multi-radio

STA & AP可以同时在两条link上工作,提高了wifi吞吐上限,比如其支持2.4G + 5.2G、5G + 6G;相比双Wi-Fi的差异是:

(1)二者都是基于DBS/HBS工作,双Wi-Fi是在IP层面进行分包聚合,而MLO是在MAC层进行分包聚合;

(2)双Wi-Fi具备两个IP地址,而MLO在上层仍然只有一个IP;

这里需要注意的是,MLMR工作模式下有两种模式:

STR:Simultaneous Tx and Rx,两个射频通路要么一起TX,要么一起RX;

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NSTR:Non-Simultaneous Tx and Rx,允许两条link分别进行TX & RX,可以异步发送/接收;

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1.1.3 EMLSR:enhanced multi-link single-radio

顾名思义,它是MLSR的增强版本,表示两条link并发工作,区别于MLMR,其只有一个radio通路+加一个低功耗的listen-radio,这种工作模式设计的初衷是为了一些低端芯片也可以享有wifi7的红利,即使用一个radio两个频段,在其中一个频段工作质量差的时候可以切换到另外一个link上,简单来说,其不支持两条link并发工作ÿ

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