Wi-Fi 7為實時業(yè)務(wù)提供技術(shù)支持

隨著4K和8K視頻、AR/VR、實時游戲、遠程辦公室和云計算等業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用，用戶對Wi-Fi技術(shù)的高吞吐量和低延遲提出了更高要求。Wi-Fi 7通過設(shè)計高效的PHY（物理層）和MAC（媒體訪問控制子層協(xié)議），進一步提升吞吐量和降低延遲，為實時業(yè)務(wù)提供技術(shù)支持。

為滿足高帶寬和低時延應(yīng)用場景需求，802.11be Work Group探討了多種關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)；為提高吞吐量，EHT（Extremely High Throughput）PHY采納了320MHz、16SS MU-MIMO、4096QAM技術(shù)，以及Multi-Link架構(gòu)；為降低時延，從頻譜利用率、抗干擾、實時業(yè)務(wù)針對性調(diào)整技術(shù)等不同角度著手。

在頻譜利用率方面，探討了Multi-RU、HARQ等技術(shù)；在抗干擾方面，探討了Co-OFDMA、CSR等技術(shù)；在實時業(yè)務(wù)針對性調(diào)整技術(shù)方面，探討了借鑒IEEE 802 TSN（Time Sensitive Network）的適用性成果等技術(shù)。

PHY技術(shù)提升

Wi-Fi 7在PHY技術(shù)上的提升，是其提升吞吐率和降低時延的決定性因素。

寬達320MHz的帶寬

由于2.4GHz和5GHz的無許可頻譜有限且擁擠，EHT添加了新的帶寬模式，并可工作在6GHz頻段，包括連續(xù)320MHz、160+160MHz、240MHz、160+80MHz等配置。EHT設(shè)計有效的方法來提高寬帶和非連續(xù)帶寬的頻譜利用率，非連續(xù)帶寬有利于鄰居網(wǎng)絡(luò)的共存，在沒有連續(xù)頻譜的情況下可以提供較高的帶寬。Task Group 11be（TGbe）還考慮了頻帶聚合，即在不同頻率建立多個鏈路的聯(lián)合使用。

4096-QAM

在AP和唯一STA的天線數(shù)相同的場景，由于不能使用MU傳輸，此時提高提升帶寬的唯一有效方法是提高QAM調(diào)制星座。不過調(diào)制星座每增加一次，得到的增益就越小。1024-QAM比256-QAM僅增加了25%的名義數(shù)據(jù)率，而4096-QAM比1024-QAM只提高20%。

更有效的Preamble Puncturing格式和機制

在EHT中，改進了對MU PPDU的穿刺設(shè)計，并增加對SU PPDU的穿刺設(shè)計，這種增強提高了通道利用率，TGbe將前導(dǎo)穿刺擴展到320MHz頻帶。 Multi-RU 每個STA只分配一個RU會降低多樣性，而多樣性對實時業(yè)務(wù)RTA來說是很有效果的。802.11be支持為每個STA分配多個RU。多RU分配的主要缺點是實現(xiàn)和調(diào)度的復(fù)雜性，所以TGbe限制RU的組合種類。頻率分集提供增益比較小，所以RU組合盡量按大RU和小RU分別組合，以提高利用率。 Advanced PHY

TGbe還討論了自動重復(fù)請求（HARQ）、全雙工操作（FD）和非正交多址（NOMA）等多種Advanced PHY技術(shù)，在傳輸重試和在雙向同時傳輸?shù)那闆r下，將顯著提高頻譜效率，但對應(yīng)的代價是高昂的，是否會納入標準，尚需進一步評判。

MAC技術(shù)改進

Wi-Fi 7在MAC技術(shù)上的改進，進一步優(yōu)化了Wi-Fi 7 PHY的提升效果。Wi-Fi 7的革命性變化之一是對多鏈路操作（Multi-link Operation）的本地支持，這有利于巨大的數(shù)據(jù)速率和極低的延遲，是滿足EHT高帶寬、低時延PAR（Project Authorization Request）要求的重要手段，能夠有效利用信道資源，并且在密集的部署中不會受到干擾。

Multi-link架構(gòu)

802.11be引入了多鏈路設(shè)備的概念，它由幾個附屬Wi-Fi設(shè)備組成，每個設(shè)備都有一個到無線媒體的PHY接口，但有一個到LLC（Logical Link Control）層的單一接口。該解決方案簡化了分片和數(shù)據(jù)包的重組、重復(fù)檢測和動態(tài)鏈路切換。802.11be推薦了兩種Multi-band MAC架構(gòu)，即獨立式MAC和分布式MAC。它將MAC分為Upper和Lower MAC層，前者支持大多數(shù)MAC操作（例如A-MSDU聚合/去聚合、序列/包號分配），后者支持少量的MAC操作（如MPDU報頭和循環(huán)冗余檢查注冊/驗證和MPDU聚合/去聚合），實現(xiàn)單流量ID和多流量ID的切換而不引起較大MAC開銷。

多鏈路信道訪問

多鏈路信道訪問通過多個鏈路異步訪問和傳輸數(shù)據(jù)，在2.4/5/6GHz不同的頻段內(nèi)同時進行傳輸和接收。由于附屬設(shè)備的信道越近，傳輸附屬設(shè)備向其他設(shè)備的功率泄漏越強，這種干擾使同時的傳輸和接收能力復(fù)雜化，為此提出了同步傳輸方案，代價是信道訪問占比會下降并降低了吞吐量?？绺綄僭O(shè)備干擾的另一個方案是在預(yù)期接收機的傳輸過程中禁止傳輸。

多鏈路RTA（Real-Time Application）業(yè)務(wù)傳輸

由于信道的多樣性，多鏈路操作被認為是提高可靠性和降低延遲的一種有效方法。多鏈路操作的兩種模式：復(fù)制模式和聯(lián)合模式。在復(fù)制模式中，發(fā)射機通過多個鏈路發(fā)送每一幀的副本，一旦接收器獲得了一個幀，它就會丟棄以后交付的所有副本，顯著地提高了傳輸?shù)聂敯粜浴Ｔ诼?lián)合模式下，發(fā)射機將數(shù)據(jù)幀分在多條鏈路上發(fā)送，不產(chǎn)生任何副本，這種模式減少了傳輸延遲。

Multi-AP

TGbe的目標是通過MAC層協(xié)議嚴格協(xié)調(diào)信道接入、傳輸調(diào)度和同一數(shù)據(jù)的聯(lián)合傳輸來提高網(wǎng)絡(luò)性能，考慮了協(xié)調(diào)（Coordinated）和聯(lián)合（Joint）兩種類型的Multi-AP系統(tǒng)。Coordinated系統(tǒng)通過單個AP發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的每個部分，而Joint系統(tǒng)通過多個AP發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。Multi-AP中重點討論的方案包括協(xié)調(diào)空間復(fù)用CSR（Coordinated Spatial Reuse）、協(xié)調(diào)OFDMA（Co-OFDMA）、協(xié)調(diào)波束成形CBF（Coordinated Beamforming）、聯(lián)合發(fā)送和接收JTR（Joint Transmission and Reception）等。 上述Multi-AP之間所需的同步級別有所不同，CSR可以在粗糙的幀級同步下運行，CBF和Co-OFDMA需要符號級同步，而JTR需要緊密的時間和相位同步，實現(xiàn)最困難。

MAC EDCA QoS改進

TGbe借鑒了以太網(wǎng)絡(luò)中的IEEE 802 TSN的成果，用以改進EDCA（Enhanced Distributed Channel Access），就其退避程序、AC（Access Category）以及分組策略進行了分析。但是，很多基于有線的802 TSN解決方案并不直接適用于無線Wi-Fi，需要有選擇地應(yīng)用或者改進。比較現(xiàn)實的一個場景是視頻流和聯(lián)網(wǎng)游戲并發(fā)的情況，這種情況需要升級EDCA，將游戲流置于語音（A-VO）AC隊列或者引入新的AC。如果RTA幀即將超時則可以調(diào)快backoff計數(shù)。最壞的情況下，可以采用長久性信道分配。Wi-Fi 7還允許TXOP（Transmission Opportunity）規(guī)則改變。

小結(jié)

802.11be修正案核心功能是提供極高的吞吐量和支持實時應(yīng)用程序。802.11be首先改進了EHT PHY技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)超高的速率和更低的延遲，但僅靠EHT PHY無法為最終用戶提供高吞吐量和延遲增益，這是TGbe也引入了其他許多MAC改進技術(shù)的原因；當(dāng)然，引入的高級PHY、MAC方法和Multi-AP中部分方法由于代價巨大，有可能會推到Wi-Fi 8實現(xiàn)。

審核編輯：劉清