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Wi-Fi 7设备2025年商用,它会成为5G的技术挑战者吗?

2021-04-27 16:51
射频学堂
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注释:本文作者是射频学堂特邀专家 唐欣 博士。

最新一代的Wi-Fi是Wi-Fi 6(IEEE 802.11ax),该技术于2019年秋季推出,目前正稳步步入商业市场。此外,我们很快就会看到Wi-Fi 6E,这是IEEE 802.11ax的第一个修订版,可支持6 GHz非授权频谱。根据不同监管机构的许可,Wi-Fi 6E的工作频率为5925 – 6425 MHz或5925 – 7125 MHz。

即使正在使用所有这些新技术,正在制定Wi-Fi工程标准的电气和电子工程师协会(IEEE)和正在认证Wi-Fi技术的Wi-Fi联盟仍在规划Wi-Fi 7(IEEE 802.11be)的前景。IEEE于2018年秋季成立了IEEE 802.11be极高吞吐量(EHT)工作组。他们的目标是必须满足满足不断变化的连接需求的严格要求。Wi-Fi 7将建立在Wi-Fi 6E上,它使用与前几代Wi-Fi相同的频段(2.4GHz、5 GHz和6 GHz)。它提供的广泛功能使该技术与3GPP 5G极具竞争力。

借助320 MHz带宽,4096-QAM调制和多频带操作的支持,数据吞吐量要高得多Wi-Fi 7的最大吞吐量声称至少为30 Gbps。这是通过允许更宽的带宽,高阶调制和多链路来实现的。320 MHz频道在Wi-Fi 7中,最大单通道带宽已从160 MHz(Wi-Fi 6 / 6E)增加到320 MHz。在6 GHz Wi-Fi频段上,它可以提供3×320 MHz的信道。相反,低于6GHz(FR1)5G的最大带宽为100 MHz。在FR2 mmWave中,5G支持的最大带宽为400 MHz。

4096-QAM调制在Wi-Fi 6中,最高调制阶为1024-QAM,在Wi-Fi 7中已提高到4096-QAM。但是,我怀疑提高的调制阶会产生很大的不同,因为4096-QAM至少需要超过40dB信噪比(SNR)。在无线环境中,这不容易实现。作为参考,在5G中,在25dB SNR的情况下,最大调制阶数高达256QAM。

多频段操作Wi-Fi 7将同时使用2.4、5 GHz和6 GHz频段,这类似于3GPP技术中的载波聚合功能。并行多链路减少了网络延迟,并提高了可靠性,因为数据包可以分布在多链路上。

多AP协作可实现Wi-Fi小区漫游如果以上功能仅是Wi-Fi 6的增强功能,我将Wi-Fi 7中的Multi-AP协调称为革命。顾名思义,多AP协作允许多个Wi-Fi路由器为单个用户设备提供服务。首先,该功能允许分布式MIMO系统。这意味着,如果一个以上的AP服务于一个用户设备,则该用户设备可以根据信道质量,通过组合来自附近Wi-Fi路由器的链接来调整其MIMO策略。最新的3GPP 5G(版本16和17)中也添加了此功能。第二个改进更加引人注目。多AP关联可以促进Wi-Fi AP切换。用户将不再受限于单个Wi-Fi AP点(想想在建筑物之间移动,而缩放会议永不中断)。切换类似于4G / 5G蜂窝技术,当用户跨小区漫游时,该技术允许用户和基站之间的链接切换到相邻基站。

为了实现不同Wi-Fi AP之间的无缝漫游,Wi-Fi联盟不仅需要技术。在城市中,几乎可以在任何地方找到Wi-Fi热点,但是不允许连接到这些热点的客户端(例如,缺少凭据)或麻烦。这就是诞生OpenRoaming(OR)来解决该问题的原因。OR是一项行业计划,旨在像在蜂窝网络中一样无缝和普遍地将客户连接到Wi-Fi网络。或灵活的策略将允许服务提供商指定其用户所连接的Wi-Fi网络的质量。

OpenRoamin:随处可见和任何网络连接的Wi-Fi客户端根据OR计划,像Cisco,Aruba这样的公司将成为提供Wi-Fi 7 AP的基础设施供应商。诸如Facebook,Google,Microsoft甚至传统电信公司之类的社交媒体巨头将成为证明用户访问权限的身份提供商。传统上向其客户提供Wi-Fi接入的零售商,活动场所和其他商业企业,将成为未来的“中立网络运营商”。最后但并非最不重要的一点是,开放的Wi-Fi网络之间漫游的数十亿用户设备支持整个生态系统。Wi-Fi 7时间轴

Wi-Fi 7标准化工作组于2018年完成,当时Wi-Fi 6的开发完成了。该工作组计划在2024年5月完成开发,这意味着我们很可能最早在2025年就可以看到商用Wi-Fi 7设备。 Wi-Fi 7将成为5G的技术挑战者吗?

多年来,两种不同类型的无线技术已经很好地共存。两种技术对网络管理的处理方式不同。Wi-Fi使用未经许可的频谱,因此您和您的整个社区都可以拥有自己的Wi-Fi网络,而无需获得使用许可。5G由运营商管理,使用专用的许可频谱,需要付费才能访问。他们在连接每个人方面起到补充作用。Wi-Fi的部署,维护和扩展成本较低(尤其是在接入点需要为更多用户提供服务的地方),它将继续成为家庭和企业环境中的主要技术。这为PC,平板电脑,智能手机,流媒体设备等数十种需要大量数据的设备提供了强大的支持,这些设备都必须连接到网络。5G具有高可靠性和漫游功能,它将用于智能手机,车辆等移动连接,甚至用于大型制造业务。这两种技术之间的互补并不一定意味着没有竞争。这可以反映在无线宽带(FWA)和光纤之间的最新竞争中。自4G LTE以来,我们已经看到3GPP的雄心壮志是将频段规划扩展到免许可频谱,例如Multefire,LTE-U技术。现在,这已演变为5G的NR-U。现在,我们还看到Wi-Fi团体希望通过引入OpenRoaming计划来提高其移动性。我相信在未来的几年中互补和竞争都将存在。但是技术的动态性将改变网络运营的商业模式。

参考:

[1] Khorov, E., Levitsky, I., & Akyildiz, I. F. (2020). Current status and directions of IEEE 802.11 be, the future Wi-Fi 7. IEEE Access, 8, 88664-88688.

[2] Intel Corporation (2020). Next-generation Wi-Fi, Wi-Fi 7 and beyond.[3] Otsuka, H., Tian, R., & Senda, K. (2019). Transmission performance of an OFDM-based higher-order modulation scheme in multipath fading channels. Journal of Sensor and Actuator Networks, 8(2), 19.

唐欣博士简介:

Spectrum Lab 技术总监。曾任新西兰频谱规划局高级规划顾问,领导国家毫米波5G,Wi-Fi 6E等重大规划项目。东南大学信息科学与工程学院学士,博士。


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