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峰值无线容量33.1Gbps,Wi-Fi 7是如何做到的?

时间:2022-05-07 10:51:36 作者:邵乐峰 阅读:
Wi-Fi 7是即将推出的下一代Wi-Fi标准,也称为IEEE 802.11be——其拥有超高吞吐量(EHT)。Wi-Fi 7基于Wi-Fi 6技术,引入了320MHz带宽、4096正交调幅(QAM)、多资源单元(RU)、多链路操作(MLO)、增强型多用户多路复用、输入多输出(MU-MIMO)和多接入点(AP)协调等技术。
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多年来,Wi-Fi在生活、经济和社会中发挥的核心作用越来越重要,而突如其来的疫情更是强化了这种效应。分析公司IDC的数据显示,截至2021年底,仅Wi-Fi 6终端的出货量就超过20亿台,占全部Wi-Fi终端出货量的50%以上,且到2025年该数字将增长到52亿台,更高效、更可靠、更安全的连接成为消费者的核心诉求。

Wi-Fi 6终端出货量预测(图片来源:IDC)

如此爆发式的增长源于诸多驱动因素,例如远程混合工作场景、复杂连接系统、家庭/企业/物联网环境中6GHz监管批准等。但或许最重要的,是Wi-Fi技术一直以顺应需求增长的形式持续演进。例如,Wi-Fi 6通过引入多用户特性达到提升高密集网络中Wi-Fi性能的目的;Wi-Fi 6E将这些特性扩展到新的6GHz频段,让更多更宽的信道处理更高速度和更低时延的需求。而在Wi-Fi 7身上,我们也看到了同样的趋势。

Wi-Fi 7,更刺激

Wi-Fi 7是即将推出的下一代Wi-Fi标准,也称为IEEE 802.11be——其拥有超高吞吐量(EHT)。Wi-Fi 7基于Wi-Fi 6技术,引入了320MHz带宽、4096正交调幅(QAM)、多资源单元(RU)、多链路操作(MLO)、增强型多用户多路复用、输入多输出(MU-MIMO)和多接入点(AP)协调等技术。

借助这些前沿技术,Wi-Fi 7可用频谱增加到了1760MHz,对比起早前的Wi-Fi 3、Wi-Fi 2和Wi-Fi 1时期,可用频谱足足增加了近100倍。同时,系统无线信道也从原来的1个增加到现在的3-4个,有效带宽从Wi-Fi 6的160MHz翻倍到320MHz,提供了比Wi-Fi 6更高的数据传输速率和更低的延迟,可支持高达30Gbps的吞吐量,约为Wi-Fi 6的三倍。

Wi-Fi 7与Wi-Fi 6的对比

成立于2019年5月的IEEE 802.11be任务组(TGbe)负责Wi-Fi 7的开发。根据规划,该标准的第1版将于2022年底可用,第2版草案于2022年初启动,将于2024年底发布。

高通技术公司高级副总裁兼无线基础设施与联网业务总经理Nick Kucharewski认为Wi-Fi 7是“一种新颖且创新的解决方案”,不但能够提升当前人们所使用应用的性能,还将赋能许多新体验。

以最前沿的扩展现实(XR)应用为例,其对时延极其敏感,如果无法实现低时延,终端将无用武之地。逼真的沉浸式XR体验需要具备极高刷新率的高清视频作为支撑,这需要非常高的网速和带宽。同时,还需要极大的网络容量来支持大批用户能够同时体验上述应用。此外,云游戏、社交游戏和元宇宙等日渐兴起的应用,也将不断考验无线技术的极限。对此,Wi-Fi 7将为行业提供充足的性能。

而在企业网络中,智能和价值正向边缘转移。边缘云是企业数字化转型的关键组件,而Wi-Fi是许多企业用例的最后一环,即使在密集、高流量的情况下,Wi-Fi 7所能提供的低延时和高带宽,也能对诸多业务关键型应用起到至关重要的作用。毫无疑问,Wi-Fi 7将注定快速成为支持高流量用例的先决条件,比如办公室、娱乐场所等场景。

端到端Wi-Fi 7生态系统

作为Wi-Fi产品领域的领军企业,从2015年至今,高通Wi-Fi芯片出货量已超过60亿颗。而自Wi-Fi 6/6E推出以来,全球有超过900款Wi-Fi 6/6E产品在设计中使用了高通芯片,涵盖手机、Wi-Fi客户端、路由器、企业和家庭网络基础设施等多个领域。

在2022年2月的MWC 2022上,高通推出了全球首个Wi-Fi 7商用解决方案—FastConnect 7800,支持高达5.8Gbps的峰值速度和低于2ms的时延,以及一系列蓝牙音频先进特性,以满足消费者对于音质的更高期待。

高频多连接并发(High Band Simultaneous Multi-Link)技术是FastConnect 7800中标志性的Wi-Fi 7特性,其可同时利用两个Wi-Fi射频,在5GHz和/或6GHz频段实现4路数据流的高频连接。基于该技术,FastConnect 7800支持所有多连接模式,用户可通过使用日益普及的6GHz频段中的320MHz信道,或全球范围可用的5GHz频段中的240MHz信道,体验最低的时延和干扰,畅享无抖动的连接与巅峰速度。 

  • 商用Wi-Fi 7网络平台产品组合

与家庭联网平台主要面向体积较小、功耗较低且对成本效益要求较高的家庭应用场景不同,高通专业联网平台主要面向企业级、家用Mesh联网产品以及运营商网关应用,追求极致的性能表现。

过去三年,高通专业联网平台已获得超过275款客户产品设计。而根据高通技术公司高级产品经理叶思崑的介绍,最新推出的第三代高通专业联网平台,以最高33.1Gbps的峰值无线容量,成为目前全球性能最高的商用Wi-Fi 7网络基础设施平台组合,包括:

- 高通1620专业联网平台:支持四频16路数据流连接,峰值无线容量达33.1Gbps,面向体育场馆、大型企业和顶级家庭网状网络系统。

- 高通1220专业联网平台:支持三频12路数据流连接,峰值无线容量为21.6Gbps,面向企业级、中小企业、产消者和顶级家庭网状网络系统。

- 高通820专业联网平台:支持四频8路数据流连接,峰值无线容量为13.7Gbps,面向企业级、中小企业、产消者和顶级家庭网状网络系统。 

- 高通620专业联网平台:支持三频6路数据流连接,峰值无线容量为10.8Gbps,面向企业级、中小企业、游戏应用和家庭网状网络系统。

将4路双频并发(DBS)特性拓展至高频段可在当今网络中实现直接的益处。如前文所述,高频多连接并发技术以业界知名的高通4路双频并发(2x2+2x2)特性为基础,通过5GHz和/或6GHz Wi-Fi连接,可支持在接入点和客户端之间协同使用或单独用于多客户端场景。例如,连接至Wi-Fi 6/6E接入点(使用高频段中的2x2的回程信道)的移动终端可同时连接XR头显(使用高频段中的2x2的传输信道),从而避免受到2.4GHz 频段低带宽和网络拥堵的影响。

另一方面,路由器端在分别进行数据传输时,会智能有效的利用5GHz/6GHz两个频谱的优势,将数据包依照优先级传输到终端。反之亦然,手机端也可以通过同样的机制,将重要的数据包通过不同的频段,以聚合或者是交替的方式传输到路由器端,使得系统获得更高效、更高性能的吞吐量以及更低时延。

不过,Wi-Fi 7需要使用的频谱问题,一度成为了行业讨论的焦点。众所周知,Wi-Fi 6E极大地扩展了宽信道频谱的使用,在任何已分配6GHz频谱的区域都可以使用多个160MHz信道。Wi-Fi 7则可将潜在的信道带宽增加一倍,达到320MHz,从而倍增理论容量并显著提升用户数据传输速度。

但目前,在亚洲,6GHz以上的无线频段要么已经被占用,要么就是尚未决定分配使用权;在欧美,也只有少数国家获得批准。而且,一些区域可以支持三个320MHz连续频谱信道,部分区域支持一个,有些区域则完全不支持。而对于5GHz频段而言,其并没有连续的320MHz信道,因此只有支持6GHz的区域才能够支持这种连续模式。

但叶思崑表示,体现Wi-Fi 7最高性能的高频段多连接并发模式,可通过聚合两个可用信道提供更宽的有效信道。也就是通过组合高频段中的两个160MHz信道,来创建一个320MHz有效信道。在中国,使用高频段多连接并发技术可实现240MHz的有效信道,即在未分配6GHz频谱的情况下,也可利用Wi-Fi 7超高吞吐量的优势。 

高频段多连接并发,聚合高频段以提供最高吞吐量和最低时延(图片来源:高通)

同时,得益于Wi-Fi 7具备的全新自适应干扰打孔技术,终端用户在有干扰的环境下仍能获得高性能的传输。

举例而言,在开放6GHz频段1200MHz频谱的地区,存在2.4GHz、5GHz和6GHz组合。通过2.4GHz的4条数据流,加上5GHz的4条数据流,以及2个6GHz的4条数据流,共4频的使用,用户可以获得高达33Gbps的速率。

对于开放了6GHz频段480MHz频谱的地区(如欧洲部分地区),可以使用4频的组合,例如通过4×4 40MHz带宽的2.4GHz频段、4×4 160MHz带宽的5GHz频段,4×4 240MHz的5GHz频段,以及4×4 320MHz的6GHz频段,能够获得最高27Gbps的吞吐量。对于未分配6GHz频谱的地区,则可以通过3频的组合,如4×4 2.4GHz、4×4 5GHz低频,以及4×4 5GHz高频,获得10Gbps的吞吐量。

这样,结合FastConnect 7800移动连接系统,高通公司目前已经构建起了一套完整的端到端Wi-Fi 7生态系统。

责编:Lefeng.shao
邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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