Wi-Fi 7与无线增长的未来

随着Wi-Fi 7的发布，行业正稳步推进，使其成为室内企业覆盖的首选无线传输方式。在Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E引入的进步基础上，Wi-Fi 7（IEEE的802.11be）标志着一次显著的升级。Wi-Fi 6引入了正交频分多址（OFDMA）和多用户接入，与Wi-Fi 5及更早的OFDM调制相比，在空时效率上实现了重大飞跃。Wi-Fi 6E在此基础上增加了对6 GHz频段的支持——这是第一个与先前Wi-Fi版本完全保持向后兼容性的频谱，使得效率更高。现在，Wi-Fi 7将这些创新进一步深化，解锁了新的性能和效率水平。 内容 关于Wi-Fi 7的“速度和吞吐量”，博客和发布文章已经有很多论述。这些性能提升最终意味着等待时间更少，容量更大。但除了标题中所说的速度提升外，Wi-Fi 7还引入了多项细微的改进，这些改进显著提高了其支持当今智能空间日益增长多样性和密度的能力。 Wi-Fi 7 - 概述更高数据速率，采用4096 QAM调制320-MHz信道带宽 让我们分析一下关键进展，以及它们如何转化为对您环境的实际益处： Wi-Fi 7 - 概述 •••••• 多资源单元（MRU）：提高分配效率，最小化浪费的频谱。4096四相幅度调制（QAM）调制密度提高20%。320 MHz信道宽度：是Wi-Fi 5和Wi-Fi 6数据容量的两倍。多链路操作（MLO）：允许客户同时使用多个无线电频段。增加空中时间机会。序言刺破有助于通过选择性忽略信道的一部分来避免干扰。提升服务质量（QoS）使能对优先级流量进行确定性处理，以获得更好的性能在敏感延迟的应用中 Wi-Fi 7效率提升设计Wi-Fi 7的考虑因素Wi-Fi 7及以后部署的优先事项 开关端口电源交换端口速率6GHz频谱位置技术、智能建筑和物联网 接入层安全和策略为未来Wi-Fi设计 内容 更高数据速率，采用4096 QAM调制 Wi-Fi 7 - 概述更高数据速率，采用4096 QAM调制320-MHz信道带宽 Wi-Fi 7引入了4096 QAM，这增加了每个符号中编码的数据比特数。Wi-Fi 6的QAM1024有10比特，而Wi-Fi 7的有12比特。这意味着在单个符号中，通过空中传输的数据量可以增加20%。在Wi-Fi中，载波带宽和传输持续时间都是固定的。在固定的空间内传输更多数据的一种方法是通过使每个数据元素更小。这正是4096-QAM所发生的——通过减小单个数据比特的大小，将更多的比特打包到每个无线电符号中。 Wi-Fi 7效率提升设计Wi-Fi 7的考虑因素Wi-Fi 7及以后部署的优先事项 交换端口速率6GHz频谱开关端口电源位置技术、智能建筑和物联网 随着符号内数据比特密度的增加，各个比特之间的差异变得越来越小。准确解调信息所需的信噪比（SNR）也随之上升，达到>43 db。这意味着距离接入点（AP）最近的客户端将受益最大。调制和编码方案（MCS）12/13的范围降低与过去QAM密度增加的趋势一致。目前只有Wi-Fi 7无线电才能支持MCS 12/13。这很重要，因为每个能够获得MCS 12/13连接的客户端，相对于细胞中的其他客户端，上下行速度将快20%，从而为其他人留下更多空中时间。这从第一个Wi-Fi 7客户端开始产生收益，并随着每个额外客户端的增加而累积。 接入层安全和策略为未来Wi-Fi设计 内容 320-MHz信道带宽 Wi-Fi 7 - 概述更高数据速率，采用4096 QAM调制320-MHz信道带宽 使用Wi-Fi 7，最大信道宽度从Wi-Fi 5/6的160 MHz增加到320 MHz，有效将潜在吞吐量翻倍。这额外的带宽还允许资源单元（RU）数量增加两倍，从而实现更高效的调度和整体性能提升。 Wi-Fi 7效率提升设计Wi-Fi 7的考虑因素Wi-Fi 7及以后部署的优先事项 交换端口速率6GHz频谱开关端口电源位置技术、智能建筑和物联网 Wi-Fi 6E和6GHz频谱创造了实现320兆赫宽频道的可能性。更宽的频道是数据的乘数；320兆赫频道容量是160兆赫频道的一倍。频道捆绑会增加噪声底部的成本。对于美国、加拿大和其他国家的Wi-Fi 6E，通过在将频道宽度加倍至320兆赫时，为每个频道增加3分贝的最大有效全向辐射功率（EIRP）来解决这个问题。在存在固定最大功率谱密度（PSD）的地区，这必须在设计中予以考虑。 接入层安全和策略为未来Wi-Fi设计 内容 根据世界不同地区，可能只有1个320-MHz频道。最多在1200-MHz配额中可能有3个可用。在此使用3个频道与在2.4GHz中的含义相同，但优势在于6 GHz的传播距离不及2.4 GHz。在密集容量网络中，可能导致高频道复用率、同频道干扰和性能不佳。设计时必须注意一些事项。 Wi-Fi 7 - 概述更高数据速率，采用4096 QAM调制320-MHz信道带宽 320兆赫的频道现在实用吗？时间会告诉我们——特别是在频谱供应能够满足需求的情况下。然而，随着Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7的进步，现在是Wi-Fi历史上利用更宽频道的最好时机。 注意：在进行设计和部署变更之前，应进行一次合格评估。不当处理频道计划可能导致性能下降。思科动态带宽选择能够实时评估机会，并在支持的情况下分配更宽的频道宽度。 关键Wi-Fi 7技术 多重链操作（MLO） 设计Wi-Fi 7的考虑因素Wi-Fi 7效率提升Wi-Fi 7及以后部署的优先事项 多链路操作是Wi-Fi领域的根本变革。与OFDMA在Wi-Fi 6中使用多用户物理层对Wi-Fi的影响一样，MLO将改变我们对Wi-Fi的认知。在之前几代Wi-Fi中，客户端设备只能在单个频段（2.4 GHz、5 GHz或6 GHz）上进行关联和传输数据。MLO允许将流量分布在多个频段，这提高了传输速度，降低了延迟，同时提供了更好的可靠性和效率。 开关端口电源交换端口速率6GHz频谱位置技术、智能建筑和物联网 它通过接入点多链路设备（AP MLD）来实现，该设备管理来自非AP MLD（客户端）设备的接入请求和会话。 接入层安全和策略为未来Wi-Fi设计 内容 Wi-Fi 7 - 概述更高数据速率，采用4096 QAM调制320-MHz信道带宽 MLO为对延迟敏感的应用程序提供了多种益处，例如增强现实/虚拟现实（AR/VR），即使延迟略有增加也可能导致用户不适。Wi-Fi 7客户端设备配置多样，从单到多（每个设备两个和三个）无线电。 Wi-Fi 7效率提升设计Wi-Fi 7的考虑因素Wi-Fi 7及以后部署的优先事项 无论配置如何，Wi-Fi 7 MLO包括旨在为所有设备类型提供收益的操作模式。 Wi-Fi 7 多链路操作（MLO）模式： 多链路单射频（MLSR）客户可以在频段之间无缝切换，但每次只能在一个频段上传输或接收。 开关端口电源交换端口速率6GHz频谱位置技术、智能建筑和物联网 增强多链路单电台（EMLSR）同时只能在一个频段上传输，但2个空间流客户端可以同时在不同频段上接收。 • 多链路多电台（MLMR）：包括两种操作模式： -同步发送和接收（STR）客户可以同时独立地在两个不同的频段上发送和接收。 接入层安全和策略为未来Wi-Fi设计 -非同步收发（nSTR）:客户可以在两个收音机上传输或接收信息，但不能同时进行。注意：此模式不包括在Wi-Fi 7认证中。 内容 Wi-Fi 7 - 概述更高数据速率，采用4096 QAM调制320-MHz信道带宽 Wi-Fi 7效率提升设计Wi-Fi 7的考虑因素Wi-Fi 7及以后部署的优先事项 注意：并非所有客户都同等重要。5-6GHz无线电之间的RF隔离将决定操作能力。例如，支持MLMR-STR的客户可能支持2.4GHz和5GHz，或者2.4GHz和6GHz，但可能不允许5GHz和6GHz，因为内部干扰。 多重资源单元（MRU） 交换端口速率6GHz频谱开关端口电源位置技术、智能建筑和物联网 当Wi-Fi 6引入OFDMA调制时，资源单元（RU）的概念以及在一个传输周期内传输多个用户数据的能力得以实现。RU由组成Wi-Fi信道的不同数量的子载波频率组成。一个20-MHz的Wi-Fi信道包含从26到242个音调或子载波的多种RU大小。这些可以混合搭配以满足用户的数据需求并最大化每个传输机会（TxOp）的效率。在Wi-Fi 6中，单个用户在任何TxOp期间只能占用一个RU（26至996）。如果有任何RU因没有数据适合而留空，它们会被填充以防止发送空数据。这是浪费的。 为未来Wi-Fi设计接入层安全和策略 内容 MRU使得Wi-Fi 7能够为每个用户分配超过一个RU。取消Wi-Fi 6中每个RU仅限一个用户使用的限制，可以提高效率并减少浪费的RU，允许调度器用用户数据填充所有RU，而不是空字符。图5显示了Wi-Fi 7帧为与RU 484相同的用户容纳额外的RU 242。在Wi-Fi 6中，剩余的242将被迫在下一个帧上运行，延迟该数据的到达。 Wi-Fi 7 - 概述更高数据速率，采用4096 QAM调制320-MHz信道带宽 Wi-Fi 7效率提升设计Wi-Fi 7的考虑因素Wi-Fi 7及以后部署的优先事项 MRU是Wi-Fi 6和OFDMA工作的另一种迭代。它提高了调度器的效率，以便允许更多用户数据和进一步减少浪费。更高的频谱效率意味着在广泛用户负载下速度更快、延迟更可预测。 交换端口速率6GHz频谱开关端口电源位置技术、智能建筑和物联网 序言刺破 随着6GHz频段和Wi-Fi 6E的引入，Wi-Fi获得了足够的频谱，可以实际运行一些在5GHz中不切实际的较宽信道选项。然而，遇到干扰的概率与信道宽度成正比。这使得找到一大块无噪声频谱变得更加困难。Wi-Fi 7引入了“前导符号穿透”技术，允许一个 接入层安全和策略为未来Wi-Fi设计 内容 设备可选择性忽略频道中的问题部分——有效地将其从使用中移除而不影响整个传输。之前这需要在与干扰点修剪频道，可能会留下大量频谱未使用。前缀穿透极大地提高了可靠部署更宽频道的几率。 Wi-Fi 7 - 概述更高数据速率，采用4096 QAM调制320-MHz信道带宽 对于所有Wi-Fi 7部署，穿孔分辨率固定为20 MHz，并支持80 MHz及以上信道宽度。在6 GHz频段，穿孔是强制要求，而在5 GHz频段，则仍为可选。 在Wi-Fi 7中，允许穿孔操作。对于80 MHz信道或更宽的信道 Wi-Fi 7效率提升设计Wi-Fi 7的考虑因素Wi-Fi 7及以后部署的优先事项 开关端口电源交换端口速率6GHz频谱位置技术、智能建筑和物联网 目标唤醒时间（R-TWT） 在Wi-Fi 6中，引入了目标唤醒时间（TWT）作为新的省电模式，扩展了之前在802.11ah中对低流量设备（如物联网设备）所做的相关工作。TWT为站点（STA）提供了两种协调唤醒时间和向接入点（AP）传输数据的方式。这允许STA节省电量并在预定唤醒时间传输数据前“睡眠”。 接入层安全和策略为未来Wi-Fi设计 内容 •个人TWT：允许STA与AP协商一个约定的时段。• 广播TWT：定期发送“触发”信号，允许任何STA按此时间表同步。 Wi-Fi 7 - 概述更高数据速率，采用4096 QAM调制320-MHz信道带宽 与每个客户单独谈判在大型网络中无法扩展，而广播TWT尽管有效，但没有协调多个站点或将它们高效分配以最大化空档时间的机制。 Wi-Fi 7效率提升设计Wi-Fi 7的考虑因素Wi-Fi 7及以后部署的优先事项 Wi-Fi 7 引入限制性 TWT 或 R-TWT，通过基于 Wi-Fi 7 和 MLO 技术定义的多链路 TWT 机制，在先前的规范基础上进行了改进。R-TWT 适用于对延迟敏感的流量，并允许接入点使用改进的信道访问和资源预留来保护这