LitePoint 产品营销经理 Khushboo Kalyani 的嘉宾博文:
LitePoint 是 Wi-Fi 测试解决方案领域的全球领导者,在这篇嘉宾博客中,其产品营销经理 Khushboo Kalyani 探索了下一代 Wi-Fi 标准 Wi-Fi 8 的未来世界。我们能对 Wi-Fi 8 有何期待?她说,目前有许多变革性的新功能正在筹备中。
人类一直在寻求连接,而技术让这一切成为可能。几十年来,无线技术的目标一直是提供基本的连接并将其扩展到全球,让每个人都能访问互联网。我们的愿景是让这种能力覆盖全球。
在发达经济体中,这一进程非常迅速,推动了无线技术的发展,从提供基本连接发展到支持更高的数据速率,并最终管理更高的用户密度。每当我们用完频谱时,我们都会采取增加更多频谱或开发更高效利用频谱的技术。在 Wi-Fi 被广泛采用 24 年后,问题出现了:Wi-Fi 还能提供什么?
事实证明,未来还有更多发展空间。随着人工智能用例涌入市场,我们现在需要高度可靠且延迟较低的通信系统。这对于医疗保健和安全等行业的实时数据处理和近乎即时的决策至关重要。
在我们迈向沉浸式数字化世界的过程中,这些性能变得更加重要,因为我们的物理环境与增强现实和虚拟现实环境之间的滞后可能会导致不适甚至晕动病。
作为一名普通消费者,您可能会认为流媒体或上传 YouTube 视频的需求已经得到满足。然而,IEEE 标准机构具有前瞻性的眼光,认识到我们周围的工业应用和基础设施该如何发展,以及它们需要下一波技术提供哪些支持。但等等——Wi-Fi 8 不是承诺更快的速度吗?它到底带来了什么?
好吧,我们仍处于预先规范阶段,预计 IEEE 802.11bn 标准(又名 Wi-Fi 8)的初稿将于 2025 年第一季度完成,但我们已经开始看到一些令人兴奋的功能出现!
功能可能性
IEEE 标准取得了重大进展,Wi-Fi 7 增加了新功能,Wi-Fi 6E 增加了 6 GHz 频段。这两代产品开辟了丰富的可能性,提供的功能可实现跨不同地理区域和各种设备(从低功耗长距离物联网设备到高吞吐量接入点)的灵活部署。
那么,我们还能对 Wi-Fi 8 抱有怎样的期望呢?根据公开的 IEEE 文档,似乎不会有任何新的频谱增加或 320 MHz 以上的带宽扩展。因此,重要的是将 Wi-Fi 8 作为增量升级来对待,重点是增强当前的实施并提高整体可靠性。
我们能期待什么?
1 – 提高通道利用率和可靠性:
为了向后兼容仅在 20 MHz 信道上运行的传统客户端设备,Wi-Fi 在 802.11n (Wi-Fi 4) 中引入了主信道的概念。虽然这种方法很方便,但即使设备可以访问更宽的操作带宽,20 MHz 信道的限制也会导致其他次信道处于空闲状态,尤其是在拥塞环境中。
有了 Wi-Fi 8,我们可能会看到使用非主信道访问或动态切换到辅助信道来解决此问题。这种方法可能有助于减少传输延迟并增加成功传输的可能性。除了优化吞吐量之外,它还将提高频谱效率,减少访问和降低延迟,而不会增加额外的复杂性。
您可能想知道这与多链路操作 (MLO) 有何不同。主要区别在于,MLO 允许聚合相同或不同频段内的独立信道块,而非主信道访问允许在主信道繁忙时使用同一信道块内的次要信道。
2 – 改进链路自适应和传输效率:
从历史上看,采用高阶调制方案是提高新一代 Wi-Fi 吞吐量的既定方法。Wi-Fi 7 引入了 4096 正交幅度调制 (QAM),允许 12 位/符号紧密排列。
然而,进一步推进到 8192-QAM 或更高版本会增加实际限制,因为相对于所需投资,吞吐量的回报会递减。调制越密集,为最大限度地减少错误而需要的信噪比就越高,并且只能在相对较短的范围内运行。
此外,它需要复杂且昂贵的电路元件来保持信号完整性,从而只能获得吞吐量的一小部分增益,因此追求 4096-QAM 以上的调制速率是不切实际的。这就是为什么 Wi-Fi 8 任务组希望为现有的调制方案(如 256 QAM/16QAM/QPSK)引入新的编码速率,以提高数据传输的稳健性并提高可靠性。这样,即使在嘈杂的环境或较差的 SNR 条件下,也能增加成功传输的几率。
3 – 使用分布式资源单元 (dRU) 进行范围扩展
dRU 专为 6 GHz 频段的低功率室内 (LPI) 设备而设计,允许在更宽的带宽上分配已分配的音调,从而减少每 MHz 的音调数量。这提高了上行 OFDMA 传输功率,有效扩大了传输范围并提高了这些设备的整体性能。
4 – 节省电力并减少周期性流量的延迟
限制目标唤醒时间 (TWT) 最初计划用于 802.11be 标准,但可能会被纳入 802.11bn 标准的初稿。该功能允许设备与接入点协商传输延迟敏感流量的具体时间。这不仅可以节省物联网设备的电量,还可以最大限度地降低与非延迟敏感流量发生争用的可能性,从而减少延迟并提高传输的可预测性。
5 – 通过聚合 PPDU 提高共存性和网络效率
该标准机构正在研究多种提高效率的方法,其中一种方法尤其有趣,因为它打算允许客户端设备在单个物理协议数据单元 (PPDU) 内聚合和传输多种类型的 PHY 数据包。这将通过避免单独传输的需求来提高网络效率,尽管它可能仅限于聚合 Wi-Fi 6、7 和 8 数据包。
6 – 通过多 AP 协调最大限度地减少争用并降低延迟:
另一项最初计划用于 Wi-Fi 7 的功能现在正在重新考虑用于 Wi-Fi 8。前几代 Wi-Fi 主要侧重于增强单 AP 性能,具有 MU-MIMO、UL OFDMA 和多 RU 等功能,以提高高密度环境中的多用户效率。
然而,它们缺乏 AP 到 AP 的协调机制,无法实现有效的资源共享和优化覆盖范围。多 AP 协调是一种有效的 PHY 和 MAC 层机制,可优化密集和弱信号区域的传输。它将使接入点 (AP) 能够协调其频率、时间和功率资源,以便更好地为客户端站点提供服务并管理网络资源。
AP 可以通过几种方式实现这种协调:它们可以在传输机会 (TXOP) 期间轮流在同一信道上传输,或者在非重叠信道上同时传输以最大限度地减少干扰。成功实施的关键要素是使用波束成形技术,这可以增强集中覆盖范围并进一步减少干扰。这种协调方法还将减少重传并最大限度地减少总体延迟。
7 – 与人工智能和机器学习的整合:
对于 Wi-Fi 来说,探索人工智能的无限可能性并利用它来推动增强和改善连接至关重要。IEEE 正在密切研究如何利用人工智能和机器学习来提高网络效率和用户体验。实施可能围绕预测通道建模、流量模式和设备行为来主动管理资源。特别是对于实时延迟敏感流量,这种方法将带来一定程度的确定性、有保证的服务质量和承诺的延迟,这对于沉浸式现实应用、在线游戏等至关重要。
Wi-Fi 8:一种整体的综合方法
上面讨论的功能并非详尽无遗。距离 802.11bn 规范的初稿还有几个月的时间,IEEE 机构正在考虑许多其他增强功能。尽管如此,本文的目的是指出,与前几代 Wi-Fi 主要关注突出的物理层实现(如更宽的带宽和更密集的调制方案)不同,Wi-Fi 8 更专注于全面和集成的方法。
这一代技术正在寻求实现需要在 PHY 层和 MAC 层都进行增强的功能。它强调一些可能难以量化但会对延迟和确定性产生重大影响的指标,以支持全息远程呈现、超高清流媒体、自动驾驶汽车等高级应用。
Wi-Fi 8 标准的全新面貌标志着技术发展的重大转变,重点关注可靠性,为新时代的连接奠定基础,并为未来最苛刻的应用提供支持。