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從 Wi-Fi 6 高效基礎到 Wi-Fi 7 超高吞吐量

2022-07-29 15:07:41 yangquan3 14

自 1999 年 Wi-Fi 聯盟成立以來,Wi-Fi 技術不斷發展,以滿足對更高吞吐量和更多設備數量不斷增長的需求,并推出了一系列具有挑戰性的版本名稱。它變得如此受歡迎,以至于它作為一個通用名稱進入了字典。今天,它為各種各樣的客戶提供無處不在的互聯網連接,從筆記本電腦、智能手機、電視和機頂盒等數據饑渴的設備,到家庭/辦公設備等物聯網“推特”設備。根據 ABI 的數據,年度設備出貨量每年都在增長,預計到 2026 年將超過 50 億臺,未來的增長主要由智能/互聯家居和可穿戴市場領域推動。

什么是 Wi-Fi 7?

Wi-Fi 6E 于 2020 年獲得批準,剛剛開始在市場上推出,我們已經被下一代 Wi-Fi 7 取笑,盡管規范還遠未完成。事實上,下一代 Wi-Fi 預計不會在 2024 年之前獲得批準。然而,圍繞它的討論已經很多,多家半導體公司宣布推出“pre”Wi-Fi 7 芯片的樣品。源自 IEEE 802.11be 規范,Wi-Fi 7 將擁有更大的肌肉:

  • 與 Wi-Fi 6E 中的 160MHz 相比,信道帶寬高達 320MHz。這僅適用于 6GHz 頻段。

  • 高達 16×16 MIMO 配置,而 Wi-Fi 6/6E 中為 8×8。

  • 4K QAM 最大調制,與 Wi-Fi 6/6E 中的 1K QAM 相比

知道了以上好處,還沒有遷移到 Wi-Fi 6E 的企業是不是應該等到 Wi-Fi 7 可用了?

一些 Wi-Fi 歷史

在回答問題之前,我們先來對比一下每一代Wi-Fi的主要特點。它們總結在下表中:

表 Wi-Fi 生成比較

 

什么是 Wi-Fi 6?

與 Wi-Fi 5 相比,Wi-Fi 6 具有雙倍的最大 MIMO 配置、雙倍的最大信道帶寬和更高的調制方案。這轉化為 PHY 級別最大數據速率的 5 倍以上。盡管這非常重要,但這并不是 Wi-Fi 6 如此受歡迎的原因,它擁有新一代 Wi-Fi 有史以來最快的滲透率。

Wi-Fi 6 的主要優勢是更高的網絡效率,特別是在可以將更多設備連接到相同接入點的密集區域,以更高的吞吐量和更低的延遲提供更好的用戶體驗。這種更高的效率來自兩個主要功能,其中包括:

  • 多用戶 MIMO (MU-MIMO):這在多個用戶(或站)之間劃分接入點 (AP) 的 MIMO 操作。例如,一個 8×8 AP 可以同時處理多達 8 個 1×1 用戶,每個空間流一個。AP 通過空中(下行鏈路)發送單個 8×8 MIMO 數據包,其中包含每個用戶在其各自分配的空間流上的數據。每個用戶可以在其各自的空間流上同時回復(上行鏈路)。Wi-Fi 5 Wave 2 已經支持 MU-MIMO 下行鏈路,而 MU-MIMO 上行鏈路則不支持。

  • 多用戶 OFDMA (MU-OFDMA):這允許將總可用帶寬在多個用戶之間劃分為所謂的資源單元 (RU)。這樣,更多的用戶可以連接到 AP。例如,多達 37 個同時用戶可以共享一個 80MHz 的頻道,每個用戶只使用 2MHz 的帶寬。此外,這種窄帶允許與藍牙和802.15.4(即Thread、ZigBee)等其他窄帶技術更好地共存。

MU-MIMO 和 MU-OFDMA 使 AP 能夠更好地在用戶之間調度流量,具有適當的粒度和更好的服務質量控制。數百甚至數千臺設備可以連接到 AP,但擁塞有限。此外,較慢的 Wi-Fi 6 物聯網設備可以與 Wi-Fi 6 高要求設備無縫共存,而不會影響其吞吐量和延遲。

Wi-Fi 6 的另一個重要功能是目標喚醒時間 (TWT)。對于低功耗物聯網設備來說尤其有趣:每個連接到 AP 的 Wi-Fi 6 設備都可以進入深度睡眠,并在與 AP 預先協商好的各自預定時間喚醒。它最大限度地減少了沖突并顯著降低了功耗。

 

什么是 Wi-Fi 6E?

Wi-Fi 6 在 2.4GHz 和 5GHz 頻段上運行。但 2.4GHz 頻段很擁擠,Wi-Fi 與藍牙、Zigbee 和 Thread 等其他技術競爭。5GHz 頻段是避免這種擁堵的高速公路。

然而,對數據帶寬的需求永遠不會得到滿足。現在有更多的視頻流服務提供更高分辨率的視頻。在城市世界的許多地方,光纖到戶正在推出,提供了超高速互聯網的潛力,然后需要在家庭/辦公室內提供服務。最近在 covid 19 大流行期間在家工作的激增也增加了對可靠、高速 Wi-Fi 的需求。就連 Wi-Fi 6 的 5GHz 高速路的容量也在被拉長。因此,Wi-Fi 6E 已經發布,使用 6GHz 頻段(更準確地說,從 5.925GHz 到 7.125GHz)擴展容量。這個額外的 1.2GHz 帶寬增加了 7 個 160MHz 的通道(而 5GHz 頻段上只有 2 個這樣的寬通道可用),或者每個 80MHz 的最多 14 個通道(5GHz 頻段上只有 5 個可用)。

 

Wi-Fi 7 詳細信息

Wi-Fi 7 的速度幾乎是 Wi-Fi 6/6E 的 5 倍。但這并不是 Wi-Fi 7 突然出現胃口的唯一原因。兩個非常重要的功能正在推動人們對下一代 Wi-Fi 的關注:

  • 多鏈路操作 (MLO):這提供了聚合來自相同或不同頻段的兩個通道的能力,以增加吞吐量、繞過干擾并減少延遲。例如,由于干擾,在 3 個可用信道中,在 6GHz 頻段上獲得一個免費的 320MHz 信道可能非常具有挑戰性,甚至是不可能的。為了克服這種情況,借助 MLO,Wi-Fi 7 連接可以在 7 個可用通道中聚合 6GHz 頻段中的兩個不相交的 160Mz 通道,或者 6GHz 頻段上的一個通道與 5GHz 頻段上的另一個通道。理論上任何組合都是可能的,例如在 5/6GHz 頻段上聚合 160MHz + 80MHz 信道。

多鏈路操作 (MLO)

 

MLO 還可用于負載平衡,通過在通道之間快速無縫地切換以最大程度地減少爭用/重試。這也轉化為延遲的減少。

  • 多資源單元(MRU):當用戶的吞吐量需求驅動需要“大”資源單元時,如此大的帶寬可能不會在整個通道帶寬中都是免費的。因此,使用與 MLO 類似的概念,但在同一通道上,可以為單個用戶聚合兩個連續或不相交的資源單元,以實現吞吐量要求。

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、低延遲和高鏈路可靠性要求的應用中。聚合的方式、時間和渠道是 Wi-Fi 7 解決方案提供商將區分的地方。Wi-Fi 7 將在機場和辦公室等密集環境中帶來巨大價值,在這些環境中,用戶移動并有動態的 Wi-Fi 需求,定期在電子郵件、瀏覽、聊天、文件傳輸和視頻會議之間切換。游戲、AR/VR 耳機和視頻分發也將從 Wi-Fi 7 中受益匪淺。因此,如果這些用例與您相關,您肯定會希望在 Wi-Fi 7 可用時立即遷移到它。

 

CEVA 是集成到 SoC 中的 Wi-Fi 平臺 IP 解決方案的領先供應商,為數億支持 Wi-Fi 的設備提供動力。CEVA RivieraWaves Wi-Fi解決方案包括一系列經過市場驗證的 MAC 和調制解調器,適用于各代Wi-Fi 標準 (Wi-Fi 4/5/6/6E),支持 SISO 和 MIMO 配置中的站/客戶端 (STA) 和接入點 (AP) 模式,帶寬高達 160MHz。CEVA RivieraWaves Wi-Fi平臺 IP 與 CEVA RivieraWaves 藍牙平臺 IP 和/或 CEVA RivieraWaves UWB平臺 IP 相輔相成,形成無線組合解決方案。


圖片關鍵詞
發表者

弗朗茨·杜甘

CEVA 無線物聯網事業部銷售和營銷高級總監。Franz Dugand 負責將 CEVA 無線物聯網產品線(藍牙、Wi-Fi、UWB、NB-IoT)擴展到移動、消費電子、網關、醫療保健、汽車、工業和其他物聯網應用等各個細分市場。Franz 在半導體 IP 領域擁有超過二十年的經驗,特別是在藍牙、Wi-Fi、UWB 和 NB-IoT 的無線物聯網市場。在加入 CEVA 之前,他于 2010 年共同創立了 RivieraWaves 并領導銷售和營銷活動。在 4 年內,他將藍牙和 Wi-Fi IP 業務從零增長到每年超過 400 萬美元,直到該公司被 CEVA 收購。在加入 RivieraWaves 之前,Franz 在 Wipro-NewLogic 擔任了 4 年的產品營銷經理,負責藍牙 IP 產品組合。從 1999 年到 2005 年,Franz 在 VLSI Technology、Philips Semiconductor、NewLogic 和 PLDA 擔任多個項目負責人、客戶支持經理、團隊負責人和硬件設計工程師,從事藍牙、Wi-Fi 和 PCIexpress 的各種項目。Franz 擁有巴黎 Telecom ParisTech 的工程學位,專攻電信系統電子學。他還擁有格勒諾布爾約瑟夫傅立葉大學的應用物理學碩士學位。


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