160MHz Wi-Fi客户端助于实现Wi-Fi 6网络的真正潜力

介绍

Wi-Fi 6 是下一代无线技术，可提供更高的速度，但更重要的是，它提高了密集部署中的信号可靠性、网络容量和效率。提高网络速度和效率的两个显着特性是支持 160MHz 的更高通道带宽（与 Wi-Fi 5 的 80MHz 和 Wi-Fi 4 的 40MHz 相比）和支持在子集中运行的 MU-OFDMA带宽称为资源单元（“RU”），可以小至 2MHz。

虽然 160MHz 信道带宽被认为与“高吞吐量”和“快速”应用密切相关，但小带宽“RU”概念通常与“低吞吐量”和“低关键”应用相关联，例如物联网领域。

如果预期的用例在任何时候都不会要求超过几个 100kbps 的吞吐量，那么自然会想知道选择高端、新一代、支持 160MHz 的解决方案是否有好处。

好吧，答案是肯定的。Wi-Fi 6 旨在提高密集部署中 Wi-Fi 网络的效率，而不是专注于提高峰值吞吐量——这是前几代 Wi-Fi 标准的情况。因此，尽管 Wi-Fi 6 的好处之一是可以提高峰值吞吐量，而 160MHz 肯定是其中的一个贡献者，但 160MHz 和 MU-OFDMA 的结合对密集网络的更高效率和更高的整体吞吐量做出了重大贡献。

选择和部署支持 160MHz 的客户端设备有助于实现 Wi-Fi 6 网络的真正潜力，包括与 Wi-Fi 5 网络相比效率提高 4 倍。

160MHz 设备如何提高密集网络的网络效率和弹性

160MHz 设备可以通过两种独立的方式提高网络效率：（1） 具有更高吞吐量的 160MHz 信道带宽减少了每次数据包传输所需的通话时间；（2） MU-OFDMA 允许同时从更多设备传输数据包。160MHz 设备与 MU-MIMO 结合使用时的另一个好处是通过减少干扰的影响来提高网络弹性。总之，这些功能使所有应用程序（高吞吐量和低吞吐量）更加高效和灵活。

减少通话时间以提高网络效率

考虑密集部署的情况，例如拥有 20-30 台设备的家庭或具有许多 IoT 端点和员工的商业部署（企业、工厂、建筑物）。这种部署中的空气介质非常拥挤，因为每个设备都试图获得发送或接收数据的机会。在这种情况下运行支持 160MHz 的设备意味着它们将消耗非常短的通话时间来传输数据包。这适用于所有大小的数据包，无论大小。

设备对特定数据包负载所需的通话时间越短，其利用空气介质的机会就越高。否则，数据包保持时间将呈指数级增长，严重时会发生快速升级，网络可能会在没有实际网络容量的情况下有效停顿。

我们已经看到，如果太多的 STA 速度不够快，无法在足够短的可用时隙内传输其数据包，则超过 50-70% 负载的阈值可能会迅速降低网络性能。

通过使用 160MHz 信道（相对于更小的带宽），空中介质时间不再是网络性能的限制因素。

例如，考虑一个需要每秒发送一个数据包的设备。当然不是一个苛刻的应用程序。凭借能够以 100 Mbps 甚至超过 1Gbps 的速度运行的快速 160MHz 信道，STA 将能够在几毫秒内完成传输，从而增加了持续找到一个开放式插槽进行传输的可能性——甚至在支持 50 个或更多客户端的负载饱和的网络中。

增加更多客户端设备的同时传输

Wi-Fi 6 中的 MU-OFDMA 将信道带宽组织成多个不同带宽的 RU，从而能够同时从多个客户端传输不同大小的数据包。如下图所示，最小的 RU 使用 26 个音调，占用大约 2MHz 带宽。在任何给定时间，单个通道可以同时排列成多个不同大小的 RU。这允许根据不同的客户端设备的需要将不同的带宽分配给它们。但是 20MHz 信道甚至 80MHz 信道都不够宽，无法为具有许多重叠接入点的密集网络中的大量设备提供服务。具有 74 个 26 音调的 RU 的 160MHz 信道在如何使用不同大小的 RU 组织信道方面具有更大的灵活性，如下所示。

正如 80MHz PPDU 是 4 x 20MHz PPDU，所以 160MHz 是 2 x 80MHz PPDU，具有 74 个 26 音调的 RU

提高对频谱干扰的恢复能力

现在考虑一个高层建筑的情况，它有许多可能同时运行的相邻接入点（甚至在不同的信道上）。他们会互相干扰。实际上，在严重干扰的情况下，以尽可能小的带宽工作是有益的——工作频谱带宽越小，就越不容易受到干扰。在小型 RU 中运行将允许网络以两种方式提高利用率：利用 MU-OFDMA 从多个客户端同时传输，同时通过利用较小的 RU 块找到更清洁、不受干扰的带宽部分。

密集部署的特定网络中的干扰情况示例如下所示，其中许多客户端设备在 160MHz 信道上运行，总共 74 个 RU-26。

如上面四个客户端设备的示例所示，每个设备可能会看到不同的干扰功率，因为它们可能位于网络中的不同位置。设备#1 在 RUs 34 到 51 中遇到很多干扰，而设备#2 在 RUs 60 到 71 中遇到很多干扰。类似地，设备 3 和 4 也面临干扰，但在不同的 RU 中。

支持 160MHz 的客户端将能够在完整的 160MHz 信道带宽（是支持 80MHz 的客户端的两倍或支持 20MHz 的客户端的八倍）从更大的银行中找到并选择干净、有效的 RU 插槽。

拥有 160MHz 的信道带宽和大量的 RU 提供了允许所有四个设备同时进行数据包传输的灵活性，尽管干扰很大。作为可能的 RU 分配的示例，设备 #1 可以使用 RU 0 到 33，设备 #2 可以使用 RU 34 到 51，设备 #3 可以使用 RU 52 到 59，设备 #4 可以使用 RU 60 到 73。不支持 160MHz 信道带宽的设备将无法利用这种干扰感知机会调度。以 160MHz 信道带宽运行的客户端设备在严重干扰条件下更具弹性。

概括

具有 160MHz 信道带宽的 Wi-Fi 6 设备提高了高吞吐量和低吞吐量应用的效率和弹性。这是通过更高的吞吐量来实现的，这减少了每个数据包传输所花费的通话时间，从而为其他设备腾出了通话时间。借助 160MHz 信道，MU-MIMO 功能可以允许更多设备同时传输。更宽的带宽与 MU-MIMO 相结合，即使在城市环境中常见的非常拥挤、干扰严重的部署中，设备也能够传输数据包。

Celeno 最近推出了世界上第一个CL6000系列连接客户端芯片，结合了 Wi-Fi 6/6E、蓝牙/BLE 5.2 及其新颖的 Wi-Fi 多普勒雷达。其最新进展包括高带宽 160MHz 信道、新批准的 6GHz 频段、MU-OFDMA、MU-MIMO、波束成形、1024QAM、WPA3 加密和目标唤醒时间 （TWT），以实现更高效的设备节能。该芯片系列包括 1T1R 和 2T2R 天线配置选项，以支持从物联网到 8K 视频流的应用。

审核编辑：郭婷