160MHz Wi-Fi客戶端助于實現(xiàn)Wi-Fi 6網(wǎng)絡的真正潛力

介紹

Wi-Fi 6 是下一代無線技術，可提供更高的速度，但更重要的是，它提高了密集部署中的信號可靠性、網(wǎng)絡容量和效率。提高網(wǎng)絡速度和效率的兩個顯著特性是支持 160MHz 的更高通道帶寬（與 Wi-Fi 5 的 80MHz 和 Wi-Fi 4 的 40MHz 相比）和支持在子集中運行的 MU-OFDMA帶寬稱為資源單元（“RU”），可以小至 2MHz。

雖然 160MHz 信道帶寬被認為與“高吞吐量”和“快速”應用密切相關，但小帶寬“RU”概念通常與“低吞吐量”和“低關鍵”應用相關聯(lián)，例如物聯(lián)網(wǎng)領域。

如果預期的用例在任何時候都不會要求超過幾個 100kbps 的吞吐量，那么自然會想知道選擇高端、新一代、支持 160MHz 的解決方案是否有好處。

好吧，答案是肯定的。Wi-Fi 6 旨在提高密集部署中 Wi-Fi 網(wǎng)絡的效率，而不是專注于提高峰值吞吐量——這是前幾代 Wi-Fi 標準的情況。因此，盡管 Wi-Fi 6 的好處之一是可以提高峰值吞吐量，而 160MHz 肯定是其中的一個貢獻者，但 160MHz 和 MU-OFDMA 的結合對密集網(wǎng)絡的更高效率和更高的整體吞吐量做出了重大貢獻。

選擇和部署支持 160MHz 的客戶端設備有助于實現(xiàn) Wi-Fi 6 網(wǎng)絡的真正潛力，包括與 Wi-Fi 5 網(wǎng)絡相比效率提高 4 倍。

160MHz 設備如何提高密集網(wǎng)絡的網(wǎng)絡效率和彈性

160MHz 設備可以通過兩種獨立的方式提高網(wǎng)絡效率：（1） 具有更高吞吐量的 160MHz 信道帶寬減少了每次數(shù)據(jù)包傳輸所需的通話時間；（2） MU-OFDMA 允許同時從更多設備傳輸數(shù)據(jù)包。160MHz 設備與 MU-MIMO 結合使用時的另一個好處是通過減少干擾的影響來提高網(wǎng)絡彈性。總之，這些功能使所有應用程序（高吞吐量和低吞吐量）更加高效和靈活。

減少通話時間以提高網(wǎng)絡效率

考慮密集部署的情況，例如擁有 20-30 臺設備的家庭或具有許多 IoT 端點和員工的商業(yè)部署（企業(yè)、工廠、建筑物）。這種部署中的空氣介質(zhì)非常擁擠，因為每個設備都試圖獲得發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的機會。在這種情況下運行支持 160MHz 的設備意味著它們將消耗非常短的通話時間來傳輸數(shù)據(jù)包。這適用于所有大小的數(shù)據(jù)包，無論大小。

設備對特定數(shù)據(jù)包負載所需的通話時間越短，其利用空氣介質(zhì)的機會就越高。否則，數(shù)據(jù)包保持時間將呈指數(shù)級增長，嚴重時會發(fā)生快速升級，網(wǎng)絡可能會在沒有實際網(wǎng)絡容量的情況下有效停頓。

我們已經(jīng)看到，如果太多的 STA 速度不夠快，無法在足夠短的可用時隙內(nèi)傳輸其數(shù)據(jù)包，則超過 50-70% 負載的閾值可能會迅速降低網(wǎng)絡性能。

通過使用 160MHz 信道（相對于更小的帶寬），空中介質(zhì)時間不再是網(wǎng)絡性能的限制因素。

例如，考慮一個需要每秒發(fā)送一個數(shù)據(jù)包的設備。當然不是一個苛刻的應用程序。憑借能夠以 100 Mbps 甚至超過 1Gbps 的速度運行的快速 160MHz 信道，STA 將能夠在幾毫秒內(nèi)完成傳輸，從而增加了持續(xù)找到一個開放式插槽進行傳輸?shù)目赡苄浴踔猎谥С?50 個或更多客戶端的負載飽和的網(wǎng)絡中。

增加更多客戶端設備的同時傳輸

Wi-Fi 6 中的 MU-OFDMA 將信道帶寬組織成多個不同帶寬的 RU，從而能夠同時從多個客戶端傳輸不同大小的數(shù)據(jù)包。如下圖所示，最小的 RU 使用 26 個音調(diào)，占用大約 2MHz 帶寬。在任何給定時間，單個通道可以同時排列成多個不同大小的 RU。這允許根據(jù)不同的客戶端設備的需要將不同的帶寬分配給它們。但是 20MHz 信道甚至 80MHz 信道都不夠寬，無法為具有許多重疊接入點的密集網(wǎng)絡中的大量設備提供服務。具有 74 個 26 音調(diào)的 RU 的 160MHz 信道在如何使用不同大小的 RU 組織信道方面具有更大的靈活性，如下所示。

正如 80MHz PPDU 是 4 x 20MHz PPDU，所以 160MHz 是 2 x 80MHz PPDU，具有 74 個 26 音調(diào)的 RU

提高對頻譜干擾的恢復能力

現(xiàn)在考慮一個高層建筑的情況，它有許多可能同時運行的相鄰接入點（甚至在不同的信道上）。他們會互相干擾。實際上，在嚴重干擾的情況下，以盡可能小的帶寬工作是有益的——工作頻譜帶寬越小，就越不容易受到干擾。在小型 RU 中運行將允許網(wǎng)絡以兩種方式提高利用率：利用 MU-OFDMA 從多個客戶端同時傳輸，同時通過利用較小的 RU 塊找到更清潔、不受干擾的帶寬部分。

密集部署的特定網(wǎng)絡中的干擾情況示例如下所示，其中許多客戶端設備在 160MHz 信道上運行，總共 74 個 RU-26。

如上面四個客戶端設備的示例所示，每個設備可能會看到不同的干擾功率，因為它們可能位于網(wǎng)絡中的不同位置。設備#1 在 RUs 34 到 51 中遇到很多干擾，而設備#2 在 RUs 60 到 71 中遇到很多干擾。類似地，設備 3 和 4 也面臨干擾，但在不同的 RU 中。

支持 160MHz 的客戶端將能夠在完整的 160MHz 信道帶寬（是支持 80MHz 的客戶端的兩倍或支持 20MHz 的客戶端的八倍）從更大的銀行中找到并選擇干凈、有效的 RU 插槽。

擁有 160MHz 的信道帶寬和大量的 RU 提供了允許所有四個設備同時進行數(shù)據(jù)包傳輸?shù)撵`活性，盡管干擾很大。作為可能的 RU 分配的示例，設備 #1 可以使用 RU 0 到 33，設備 #2 可以使用 RU 34 到 51，設備 #3 可以使用 RU 52 到 59，設備 #4 可以使用 RU 60 到 73。不支持 160MHz 信道帶寬的設備將無法利用這種干擾感知機會調(diào)度。以 160MHz 信道帶寬運行的客戶端設備在嚴重干擾條件下更具彈性。

概括

具有 160MHz 信道帶寬的 Wi-Fi 6 設備提高了高吞吐量和低吞吐量應用的效率和彈性。這是通過更高的吞吐量來實現(xiàn)的，這減少了每個數(shù)據(jù)包傳輸所花費的通話時間，從而為其他設備騰出了通話時間。借助 160MHz 信道，MU-MIMO 功能可以允許更多設備同時傳輸。更寬的帶寬與 MU-MIMO 相結合，即使在城市環(huán)境中常見的非常擁擠、干擾嚴重的部署中，設備也能夠傳輸數(shù)據(jù)包。

Celeno 最近推出了世界上第一個CL6000系列連接客戶端芯片，結合了 Wi-Fi 6/6E、藍牙/BLE 5.2 及其新穎的 Wi-Fi 多普勒雷達。其最新進展包括高帶寬 160MHz 信道、新批準的 6GHz 頻段、MU-OFDMA、MU-MIMO、波束成形、1024QAM、WPA3 加密和目標喚醒時間 （TWT），以實現(xiàn)更高效的設備節(jié)能。該芯片系列包括 1T1R 和 2T2R 天線配置選項，以支持從物聯(lián)網(wǎng)到 8K 視頻流的應用。

審核編輯：郭婷