【光电通信】Wi-Fi7与Wi-Fi6有什么不一样？

今日光电 2023-07-16 18:00

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1. Wi-Fi 7的主要技术特征

Wi-Fi 7的主要技术特征很多，限于篇幅，本文仅介绍MLO、Preamble Puncturing、MRU三种技术。

早期的Wi-Fi 7技术标准草案里有“多AP协同技术”，在最新标准的修订中这个功能被砍掉了，预计留待Wi-Fi 8去实现，本文不做介绍。

1.1 Wi-Fi 7技术之：

多链路传输技术（MLO）

多链路传输技术(MLO), Multi-Link Operation，在一个AP里，有多个射频芯片，2.4GHz芯片，5GHz芯片，6GHz芯片。AP的多个芯片可以同时和一个STA建立链路通信。MLO是MAC层技术，可以跨频段地捆绑多个链路成一个虚拟链路。

MLO有两种工作模式。

其一，多发单收模式，多链路传输同一信息。系统自动选择最好的链路传输。比如当2.4GHz频段干扰大时，自动切换到信号更干净的5GHz频段传输信息。总是选择最优信道传输，效果是大大降低时延。在多终端的高密环境下，这种方式还可以提高传输的可靠性和质量。

动图一：MLO的多发单收模式

据锐捷网络实际测试，其Wi-Fi 7设备采用MLO技术，同时建立5G和6G两条链路，平均时延从Wi-Fi 6的84ms大幅下降到6ms。时延在10ms以内，已经接近有线网络的时延水平。

其二，多发多收模式，一个信息分拆多条链路分别传输。把一个信息分拆成多份，采用MLO技术，通过多条链路同时传输，STA接收到之后再整合。这种方式就大大提升传输速率。

动图二：MLO的多发多收模式

大家可能有个困惑：这里的MLO技术跟前面讲的MU-MIMO空间流技术有什么异同点？

相同点：

MLO技术和MU-MIMO空间流技术，都可以在一个AP和STA之间建立多条链路通信，同时收发信息。

不同点：

MU-MIMO空间流技术是限于AP中同一个射频芯片的，比如说16条流，指的是一个AP中一个射频芯片，可以同时对外建立16条通信链路，当然这16条通信链路可以和一个STA建立，也可以跟多个STA建立。

MLO技术是指一个AP中多个射频芯片同时跟同一个STA建立通信链路。

可以形象地理解为：在一个AP和一个STA之间，有三种交通媒介，铁路，公路，航空。通过三种交通媒介同时通信，用到的是MLO技术。单就其中一个媒介而言，比如公路，同时有16层公路可以通信，那就是MU-MIMO空间流技术。

1.2 Wi-Fi 7技术之：多资源单元（MRU）

多资源单元，MRU(Multiple resource uint)，是提高频谱资源利用率的技术。

图十五中左图，Wi-Fi 5的OFDM工作模式，横轴是时域，纵轴是频域。在一个最小时间单位里，一个信道只向一个用户发送信息。即一个用户占用一个单位时间整个信道，不管这个用户的信息是否能占满整个信道，存在资源浪费。

右图，Wi-Fi 6的OFDMA工作模式，引入资源单元，RU（Resource Unit）的概念。把这20MHz的信道在同一个时域单位上划分成多个RU。每个RU包含一定数目的子载波，每个RU向一个用户发送信息。这样在一个最小时间单位里，可以同时向多个用户同时发送信息，大大提升了资源利用率。

一个RU中包含多少个子载波，不是随意组合的，Wi-Fi标准规定了RU的固定组合形式，主要有：26-tone RU（即26个子载波组成一个RU），52-tone RU，106-tone RU，242-tone RU，484-tone RU、996-tone RU、1992-tone RU。

在Wi-Fi 6中，一个用户只能对应一个RU。Wi-Fi 7提出了MRU概念，一个用户可以分配多个RU。

那这个MRU有什么用呢？

例如，20MHz的信道，要给3个用户使用。Wi-Fi 6中，最大资源利用率的分配如下：1个用户分配106-tone RU，2个用户分别分配，52-tone RU，一共用了210个子载波（tones），还浪费了24个子载波（一个20MHz信道一共234个数有效子载波，参见《好文：Wi-Fi 7与Wi-Fi 6有什么不一样？(上)》”）。

现在，Wi-Fi 7应用MRU，就可以1个用户分配106-tone RU+26-tone RU（把2个RU分配给一个用户），另2个用户还是分别分配52-tone RU。这样就把20MHz信道的资源用足，提升了信道资源利用率，提高速率，降低时延。

需要注意的是，不是任意两个RU都可以组成一个MRU的，而是有限定条件的。Wi-Fi 7标准把RU分为小部RU和大部RU两类，规定只有同在一类中的RU才可以组合成一个MRU，即必须同为小部RU，或同为大部RU，才可以组成一个MRU。

小部RU：26-tone RU，52-tone RU，106-tone RU，

大部RU：242-tone RU，484-tone RU、996-tone RU、1992-tone RU

1.3 Wi-Fi 7技术之：

前导码打孔（Preamble Puncturing）

前导码打孔，Preamble Puncturing（以下简称Puncturing），这个技术在Wi-Fi 6标准里是可选技术，由于其技术成本高，一般产品的实际功能里没有这个功能。到Wi-Fi 7标准中，这个成为强制标准，即产品必须要具备的功能。

前面谈到，为提升速率采用信道捆绑技术，比如：把8个20MHz的信道捆绑成一个160MHz的信道。

在信道捆绑中，有主信道（Primary channel）和辅信道（Secondary channel）之分。在捆绑成40MHz的信道中，有Primary20信道，Secondary20信道；然后这两个信道又共同组成一个捆绑80MHz信道的Primary40，另外的是Secondary40；以上共同组成Primary80，其余的组成Secondary80。

信道捆绑，以前的协议有两条原则：原则一，只能捆绑连续的信道。原则二，在捆绑信道模式下，必须在主信道干净、无干扰的情况下，辅信道才能传输信息。

那假设，当Secondary20出现干扰的时候，Primary40整体就是不干净的信道，那么Secondary40就无法传输信息了；再进一步Primary80也不干净，那Secondary80也无法传输信息。最后，一个捆绑成160MHz的信道，因为其中一个Secondary20的20MHz信道干扰，一下子下降为只剩20MHz（Primary20）传输信息了，7/8信道资源都浪费了。

Wi-Fi 7的Puncturing技术正是解决这个问题的。

还是上面这个例子。Secondary20信道受到干扰。采用Puncturing技术，直接把这个Secondary20信道打孔、屏蔽。然后剩余的140MHz信道继续捆绑在一起传输信息。此时，还是工作在160MHz捆绑信道模式下，但实际传输的时候，把Secondary20信道置于Null（空）状态。这种例子中采用Puncturing技术，信道利用率是之前的7倍（140:20）。