Wi-Fi7Wi-Fi7技術(shù)白皮書comwww.ruijiecomWi-Fi7書如有疑問-1-掃一掃在-1-WiWi-Fi7技術(shù)白皮書01概述0102Wi-Fi7是什么02Wi-Fi7的修訂進(jìn)度02Wi-Fi7的技術(shù)目標(biāo)03WiWi-Fi7技術(shù)白皮書03Wi-Fi7的新特性04更快更高速05更高效、更靈活09·PPDU改進(jìn)05·多RU機(jī)制09·支持更大的帶寬07·多鏈路操作10·更高的調(diào)制階數(shù)07·多AP間協(xié)同調(diào)度11·更高的空間流08·增強(qiáng)的重傳機(jī)制12·小結(jié)08·時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)1304總結(jié)14-01-Wi-Fi7技術(shù)白皮書Wi-Fi7技術(shù)白皮書-02-概述本技術(shù)白皮書主要介紹Wi-Fi7引入的新技術(shù)和新功能。APAccessPointBSSBasicServiceSetCPCyclicPrefixEHTt吞吐EVMFCCFederalCommunicationsCommission訊委員會(huì)GIrvalLDPCLowDensityParityCheck校驗(yàn)碼OMRUPPDULCPprotocoldataunitPLCP(物理層匯聚協(xié)議)協(xié)議數(shù)據(jù)單元調(diào)制RUResourceunitSTATGbeTaskgroupofIEEE802.11beIEEE802.11be工作組PTPecisionTimeProtocol同步協(xié)議WLANWirelessLocalAreaNetworks-03-Wi-Fi7技術(shù)白皮書Wi-Fi7是什么IEEE802.11be(ExtremelyHighThroughput，簡(jiǎn)稱EHT)是修訂中的下一代Wi-Fi協(xié)議，即“Wi-Fi7”。作為Wi-Fi6的繼任者，在協(xié)議修訂之初，工作組定下最高吞吐速率超過30Gbps、時(shí)延低于5ms的工作目標(biāo)。因此Wi-Fi7引入更大的無線帶寬(320MHz)，更高階的調(diào)制方式(4K-QAM)，更靈活的頻譜利用方式(Multi-RU)，更高的時(shí)空復(fù)用(16X16MIMO)，更多的鏈路操作(MLO)，以及多AP協(xié)作等等新技術(shù)，使得Wi-Fi7能夠提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的時(shí)延。IEEE協(xié)議理論最高關(guān)聯(lián)速率MbpsWi-Fi7802.11beTBAWi-Fi6E802.11ax600to96082020Wi-Fi62019Wi-Fi5802.11ac433to693320145Wi-Fi4802.11n2008本的信息Wi-Fi7的修訂進(jìn)度IEEE802.11beEHT工作組已于2019年5月成立，802.11be(Wi-Fi7)的開發(fā)工作仍在進(jìn)行中。目MILESTONEPROJECTEDCURRENTPARapprovedMar2019Mar2019FirstTGmeetingMay2019May2019Sep2020Sep2020D1.0WGCommentCollectionMay2021May2021DwGCommentCollectionMar2022terBallotNov2022May2023Final802.11WGapprovalMar2024802ECapprovalMar2024RevComandSASBapprovalMay2024TGbe當(dāng)前的進(jìn)展-04-Wi-Fi7技術(shù)白皮書Wi-Fi7的技術(shù)目標(biāo)下圖是802.11be項(xiàng)目授權(quán)請(qǐng)求(ProjectAuthenticationRequest,PAR)的截圖，指出802.11be功Themaincandidatefeaturesthathavebeendiscussedare:?320MHz的信號(hào)帶寬，更高效的使用非連-320MHzbandwidthandmoreefficientutilizationofnon-contiguousspectrum.?多頻段、多信道聚合操作-Multi-band/multi-channelaggregationandoperation.?16條空間流MIMO-16spatialstreamsandMultipleInputMultipleOutput(MIMO)protocolsenhancements.?多AP協(xié)同工作-Multi-AccessPoint(AP)Coordination(e.g.coordinatedand?鏈路自適應(yīng)增強(qiáng)和HARQ重傳協(xié)議jointtransmission).?新開放的6GHz頻段(國內(nèi)未授權(quán))-Enhancedlinkadaptationandretransmissionprotocol(e.g.HybridAutomaticRepeatRequest(HARQ).-Ifneeded,adaptationtoregulatoryrulesspecificto6GHzspectrum.P802.11bePAR-05-16spatialsteamsHARQTSN16spatialsteamsHARQTSNWi-Fi7技術(shù)白皮書Wi-Fi7的新特性Wi-Fi7協(xié)議的目標(biāo)是將WLAN網(wǎng)絡(luò)的吞吐率提升到30Gbps，并且提供低時(shí)延的接入保障。為了滿足這個(gè)目標(biāo)，整個(gè)協(xié)議在PHY層和MAC層都做了相應(yīng)的改變。相對(duì)于Wi-Fi6協(xié)議，Wi-Fi7協(xié)議帶來的主要技OFDMAWi-Fi7Multi-RU Wi-Fi7新特性Wi-Fi5到Wi-Fi7的性能變化見下表。Wi-Fi5IEEE802.11ac(VHT)Wi-Fi6/6EIEEE802.11ax(HE)Wi-Fi7IEEE802.11be(EHT)5GHz2.4GHz,5GHz,6GHz2.4GHz,5GHz,6GHzMHz20,40,80,80+80,16020,40,80,80+80,16020,40,80,160,320子載波帶寬kHz312.578.12578.125符號(hào)長(zhǎng)度ps循環(huán)前綴長(zhǎng)度ps0.8,0.40.8,1.6,3.20.8,1.6,3.2MU-MIMOOFDMOFDM,OFDMAOFDM,OFDMA方式?BPSK?QPSK?16QAM?64QAM?256QAM?BPSK?QPSK?16QAM?64QAM?256QAM?1024QAM?BPSK?QPSK?16QAM?64QAM?256QAM?1024QAM?4096QAM?BCC(強(qiáng)制)?LDPC(可選)?BCC(強(qiáng)制)?LDPC(可選)?BCC(強(qiáng)制)?LDPC(強(qiáng)制)Wi-Fi5~Wi-Fi7的性能變化表-06-Wi-Fi7技術(shù)白皮書PPDU改進(jìn)EHT新定義了兩種格式的PPDU：UMUPPDUEHTMUPPDU格式EHTTBPPDU格式■PPDU字段描述L-STFd練字段L-LTF練字段L-SIGd字段RL-SIG信令字段U-SIG字段EHT-SIGEHTsignalfieldEHT信令字段EHT-STFEHT短訓(xùn)練字段EHT-LTFEHT長(zhǎng)訓(xùn)練字段taPE段■新增字段U-SIG字段U-SIG，攜帶了PPDU的版本信息，帶寬，BSScolor，TXOP。需要強(qiáng)調(diào)的是，Wi-Fi7新增了“Disregard”和“Validate”兩個(gè)識(shí)別區(qū)域，分別是下圖中灰色和紅色部分，目的是幫助接收機(jī)更快的做到如，EHTPPDU的0~2bits表示PHY版本，000代表EHT。如果EHT接收機(jī)收到U-SIG這三個(gè)bit并，則停止接收整個(gè)幀。-07-Wi-Fi7技術(shù)白皮書兩種EHTPPDU的U-SIG字段內(nèi)容BitFieldDescriptionB0toB2PHY版本指示setto0forEHT,valuesarevalidatedB3toB5帶寬(BW)zsettoforMHz1),settoforMHz,values6and7arevalidatedB6hePPDUisuplinkULordownlink(DL),setto1ifthePPDUisaddressedtoanAP(UL),setto0otherwise(DL)B7toB12BSScolorBSSidentifierB13toB19TXOPbasedonTXVECTORparameterTXOP_DURATIONU-SIG字段bit定義說明(部分)-08-Wi-Fi7技術(shù)白皮書寬WiWi-Fi7引入了新的6GHz頻段(5.925GHz~7.125GHz)，將最大帶寬提高到320MHz以滿足4K視頻、AR/VR等等高吞吐/低延遲需求。320MHz高帶寬2.4G5G6G持帶寬列表不過，當(dāng)前國內(nèi)尚未將6GHz劃分為ISM頻段，因此Wi-Fi7的6GHz/320MHz暫時(shí)無法在國內(nèi)使FCC的信道編號(hào)/頻段劃分WiWi-Fi6支持的最高是1024-QAM，到Wi-Fi7里面升級(jí)到了4096-QAM，一個(gè)符號(hào)承載的信息量從10bits提升到了12bits，理論上有20%的吞吐提升。但是協(xié)議Draft也提出最低-38dB的EVM需求，為Wi-Fi7的收發(fā)器、無線射頻的設(shè)計(jì)提出了更嚴(yán)苛的需求。1024QAMvs4096QAM星座圖對(duì)比-09-Wi-Fi7技術(shù)白皮書在Wi-Fi7中，空間流的數(shù)從Wi-Fi6的8個(gè)增加到16個(gè)，理論上可以將物理傳輸速率提升兩倍。16×16MIMOWi-Fi6Wi-Fi74096-QAM12bits/symbol碼率RMCS115/6MCS135/6波數(shù)量2×9804×980流8Symbol+CP12.8+0.8=13.6μs12.8+0.8=13.6μs率9.607Gbps46.117Gbps鏈接速率表-10-Wi-Fi7技術(shù)白皮書RUMRURUMRU示意圖在Wi-Fi6引入的OFDMA機(jī)制中，RU(ResourceUnit)作為頻率劃分的資源單位也同時(shí)被提出，定義了26-toneRU，52-toneRU，106-toneRU，242-toneRU，484-toneRU，996-toneRU和2×996-toneRU。然而用戶只能在分配到的固定RU進(jìn)行收發(fā)工作，大大限制了頻譜資源調(diào)度的靈活性。為解決該問題，進(jìn)一步提升頻譜效率，Wi-Fi7中定義了允許將多個(gè)RU分配給單用戶的機(jī)制?？紤]到7種RU的組合會(huì)非常復(fù)雜，Wi-Fi7協(xié)議中也對(duì)RU的組合做出了限制，定義了小規(guī)格RU和大規(guī)格RU兩大類RU。其中小規(guī)格RU包含26、52、106-toneRU，大規(guī)格RU包含242、484、996、2×996、3×996-toneRU。并不同大類的RU之間不能組合，并且在相同大類也有組合限制。具體如下表所示：RU類型允許的MRU組合小規(guī)模RU26-tone,52-tone,106-tone?26-toneRU+106-toneRUfor20/40MHz?26-toneRU+52-toneRUfor20/40/80MHz大規(guī)模RU242-tone,484-tone,996-tone,2×996-tone,3×996-tone?242-toneRU+484-toneRUfor80MHz?484-toneRU+996-toneRUfor160MHz?242-toneRU+484-toneRU+996-toneRUfor160MHz?484-toneRU+2×996-toneRUfor240MHz,2×996-toneRUfor240MHz?484-toneRU+3×996-toneRUfor320MHz,3×996-toneRUfor320MHzMRU定義和組合-11-MultibandManagement802.11XMultibandManagement802.11XMultibandManagement802.11XAPAP1MultibandManagement802.11XMultibandManagement802.11XMultibandManagement802.11XAPAP1AP1AP1Link1(2.4GHz)Link2(5GHz)Link3(6GHz)Wi-Fi7技術(shù)白皮書STA1STASTASTASTA3MLOWi-Fi6及之前版本的Sta雖然也支持多個(gè)Radio、多頻率，但是同時(shí)只能和AP建立一個(gè)Radio的鏈WiFi(MultilinkDevice，MLD)，即能夠同時(shí)和AP建立多RadioWiFiSTAAPGHz5GHz和6GHz上建立鏈路，MLD可以認(rèn)為是包含多個(gè)獨(dú)立的PHY，在此基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)能夠協(xié)同管理各個(gè)獨(dú)立PHY的MAC，目前為多鏈路聚合設(shè)計(jì)了三種MAC結(jié)構(gòu)，分別是IndependentMAC，DistributedMAC和UnifiedMAC。IndependentMAC結(jié)構(gòu)在多鏈路管理實(shí)體下有多個(gè)獨(dú)立MACSAP，多鏈路管理實(shí)體在上層統(tǒng)一調(diào)度、均衡。DistributedMAC結(jié)構(gòu)中下，多鏈路管理實(shí)體下只有1個(gè)MACSAP接口，下層的SME有能力相互協(xié)商數(shù)據(jù)流、負(fù)載。UnifiedMAC結(jié)構(gòu)中，MAC分成兩個(gè)子層，一個(gè)是負(fù)責(zé)SME之間協(xié)商的管理層UpperMAC，負(fù)責(zé)MSDU聚合/解聚合、加解密、序列對(duì)齊等等，另一個(gè)是負(fù)責(zé)各個(gè)SME內(nèi)部的CRC、MPDU報(bào)頭處理。SMESME802.11XSMEMACMLMEPHYPLMEPLMEPHYSMESSMESMEMACPHYMACPHYMLMEPLMEPLMEMACSAPPHYSAPSMESMESMEMLMEPLMEPHYPHYPLMEMLDPHY/MAC結(jié)構(gòu)示意圖-12-Link1Link2DownlinkDATAMUACKTFUplinkDATALink1Link2DownlinkDATAMUACKTFUplinkDATALink1MUACKLink2Wi-Fi7技術(shù)白皮書TXRXTXRX下圖所示。MMUUplinkDATAACKDownlinkDATABATFMMUUplinkDATAACKDownlinkDATABATF異步模式下，多個(gè)link之間并沒有嚴(yán)格的時(shí)序要求，所以可以出現(xiàn)如下圖所示的同一時(shí)刻，link1上行，link2下行的情況。因此異步模式也被稱為同時(shí)收發(fā)模式(simultaneouslyTXandRX，STR)，而同步模式被稱為NSTR模式(non-STR)。TriggerFrameBBAPreambleDownlinkDownlinkDATA示意圖-13-AP1toSTAAP2toSTASTAAP3STAAP2AP1AP1toSTAAP2toSTASTAAP3STAAP2AP1Wi-Fi7技術(shù)白皮書多AP間協(xié)同調(diào)度多AP協(xié)同示意圖目前在802.11的協(xié)議框架內(nèi)，AP之間的協(xié)作僅僅只有信道優(yōu)化、AP發(fā)射功率調(diào)整、負(fù)載均衡、空間復(fù)用等等。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)射頻資源利用最大化，Wi-Fi7提出了多AP的協(xié)同調(diào)度(Multi-APCoordination)，包括協(xié)同正交頻分復(fù)用多址接入(Co-OFDMA，CoordinatedOrthogonalFrequency-DivisionMultipleAccess)、協(xié)同空間復(fù)用(Co-SR，CoordinatedSpatialReuse)、協(xié)同波束成形(Co-BF，CoordinatedBeamforming)和協(xié)同數(shù)據(jù)發(fā)送(co-JT，JointTransmission)等。AP1(a)co-SRAP2AP1AP2(c)co-BFfAP1AP2AP1(b)co-OFDMAAP1AP2AP1d)co-JT多AP協(xié)同工作模式示意圖-14-Wi-Fi7技術(shù)白皮書機(jī)制HARQ(HybridAutomaticRepeatreQuest混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求)，是一種結(jié)合FEC(ForwardErrorCorrection，前向糾錯(cuò))與ARQ(AutomaticRepeatreQuest)方法的技術(shù)，在ARQ的基礎(chǔ)上，將首次傳輸?shù)腘ACKBAAccessMPDU-1AccessMPDU-1MPDU-2pointMPDU-2*MPDU-3ACKtStationACKMPDUStationACKMPDU-1MPDU-2MPDU-2notcorrectlydecodedandstoredinmemoryDUMPDU-2notcorrectlydecodedtMPDU-2notcorrectlydecodedaftercombiningHARQ過程示意圖如上圖所示，AP發(fā)送的MPDU1/2，在STA處只成功解調(diào)出MPDU1，MPDU2沒有成功解調(diào)，在BA中體現(xiàn)MPDU2接收失敗后，AP會(huì)重傳MPDU2*并可能因?yàn)殒溌纷赃m應(yīng)而降低MCS等級(jí)，以上是目前的的MPDU2*進(jìn)行軟合并，提升第二次MPDU2*的解調(diào)成功率。下表是IEEE802.11“ComparisonsofHARQPER丟包。Wi-Fi7技術(shù)白皮書-15-PER1stTransmission2ndTransmission3rdTransmissionMCS039.8%31.5%0.5%MCS140.8%30.9%0.4%MCS340.8%9.8%0.3%MCS457.7%19.2%MCS547.5%0.5%0.2%MCS659.9%16.7%0MCS773.8%19.4%1.4%MCS855.6%11.4%0MCS971.6%15.6%MCS1057.8%14.8%0MCS1174.3%16.3%0.4%HARQ重傳PER提升效果IEEE802.