O Wi-Fi 6 (anteriormente conhecido como IEEE 802.11.ax), a sexta geração da tecnologia de rede sem fio, tem sido confirmado e promovido pela Wi-Fi Alliance há mais de quatro anos, desde 2019. De acordo com o ritmo de atualização de 5-6 anos anteriores da Wi-Fi Alliance, já é hora de o Wi-Fi 6 ser atualizado. De acordo com dados da Wi-Fi Alliance, a próxima geração de aplicativos de AR/VR 360 graus tem uma demanda máxima por largura de banda sem fio de 200 Mbps, o que mostra que as velocidades de Wi-Fi atuais atingiram gradualmente um gargalo para a nova geração de dispositivos de entretenimento. Agora é o momento de precisar de conexões de rede mais rápidas, estáveis e com menor latência para proporcionar uma melhor experiência ao usuário. Além disso, um relatório de pesquisa com 2.000 jogadores no Reino Unido e nos EUA também mostrou que 97% dos jogadores enfrentaram problemas de latência, o que enfatiza ainda mais a importância da baixa latência para conexões sem fio.

Para atender aos requisitos mais elevados de conexão de rede, foi lançada uma nova geração do padrão IEEE 802.11be, ou seja, Wi-Fi 7. De acordo com a Wi-Fi Alliance, o Wi-Fi 7 aprimorará ainda mais a funcionalidade e o desempenho das redes Wi-Fi, incluindo maiores taxas de transferência de dados, menor latência e melhor cobertura de rede. Essas melhorias ajudarão a promover o desenvolvimento de AR/VR, jogos e outros aplicativos de alta largura de banda, e proporcionarão uma melhor experiência ao usuário. Então, para o Wi-Fi 7, que será totalmente promovido em 2024, quais são as suas atualizações em relação aos padrões da geração anterior? Este artigo levará os leitores a detalhar as atualizações e diferenças entre o futuro Wi-Fi 7 e o Wi-Fi 6.

Primeiro, vamos comparar as diferenças entre Wi-Fi 7 e Wi-Fi 6/Wi-Fi 6E.

Podemos ver que, comparado ao Wi-Fi 6, o Wi-Fi 7 teve uma melhoria significativa na velocidade de transmissão, suporte de banda de frequência e desempenho. Em primeiro lugar, a velocidade máxima de transmissão do Wi-Fi 7 pode atingir 46 Gbps (30 Gbps na China), o que é quase cinco vezes a do Wi-Fi 6. Essa melhoria significativa se deve à nova tecnologia e ao algoritmo de processamento de sinal mais eficiente adotado pelo Wi-Fi 7, que o permite transmitir grandes quantidades de dados com mais rapidez. Em segundo lugar, o Wi-Fi 7 suportará mais bandas de frequência, incluindo 2,4 GHz, 5 GHz e 6 GHz. Em contraste, o Wi-Fi 6 suporta apenas duas bandas de frequência, 2,4 GHz e 5 GHz, enquanto o Wi-Fi 6E suporta apenas a banda de frequência de 6 GHz. O suporte multi-banda significa que os dispositivos Wi-Fi 7 podem se adaptar melhor a diferentes ambientes de rede e requisitos de aplicação, e fornecer serviços de transmissão de dados mais estáveis e confiáveis. No entanto, deve-se notar que, devido ao problema de alocação de banda de frequência em diferentes regiões, especialmente o fato de que nosso país não alocou a banda de frequência de 6 GHz para Wi-Fi, a banda de frequência de 6 GHz suportada pelo Wi-Fi 7 pode ser diferente em nível nacional e internacional.

Tecnologia de transmissão multi-link (MLO)

A tecnologia de transmissão multi-link (MLO) é um protocolo de transmissão multi-caminho que permite que os dados sejam transmitidos por vários caminhos para melhorar a utilização e a confiabilidade da largura de banda da rede. No MLO, os dados são divididos em vários blocos de dados, cada um dos quais é transmitido por um caminho diferente. Após receber os blocos de dados, o receptor os remontará em dados completos de acordo com um determinado algoritmo. No uso real, na era do Wi-Fi 6, a maioria dos roteadores enviava sinais em duas bandas de frequência, como 2,5G e 5G. O sinal 2,5G tem um amplo alcance de cobertura e alta estabilidade, mas a velocidade é lenta; e embora o sinal 5G tenha uma velocidade extremamente alta, sua cobertura é frequentemente limitada. Podemos escolher apenas um dos dois sinais de acordo com o nosso ambiente de uso. Com o Wi-Fi 7, que usa a tecnologia de transmissão multi-link, nosso único dispositivo de rede pode se conectar a dois pontos de acesso Wi-Fi ao mesmo tempo, como 2,4G+5G, 5G+5G, e a banda de frequência 6G foi aberta no exterior, e até mesmo 5G+6G é possível. As vantagens de fazer isso são óbvias: como as velocidades de rede do Link 1 e do Link 2 são agregadas, obtém-se uma velocidade de rede mais alta, o que permite maior taxa de transferência; como os dois sinais estão conectados ao mesmo tempo, quando um deles encontra interferência, ele pode alternar dinamicamente para outro link Wi-Fi melhor, obtendo assim uma conexão de rede mais estável e com baixa latência.

Talvez alguém familiarizado com o Wi-Fi 6 diga: "O Wi-Fi 6 também possui tecnologia de fluxo espacial MU-MIMO, que também pode suportar transmissão multi-caminho semelhante. Qual é a diferença entre eles?"

É verdade que tanto a tecnologia MLO quanto a tecnologia de fluxo espacial MU-MIMO podem estabelecer múltiplos links entre um AP e um STA para enviar e receber informações ao mesmo tempo. No entanto, a tecnologia de fluxo espacial MU-MIMO é limitada ao mesmo chip de rádio no AP, enquanto a nova tecnologia MLO significa que vários chips de rádio em um AP podem estabelecer links de comunicação com o mesmo STA ao mesmo tempo. Se fizermos uma analogia: agora temos três modos de transporte diferentes: mar, terra e ar. A tecnologia de fluxo espacial MU-MIMO só pode escolher um desses três modos para transporte e melhorar o desempenho aumentando o número do mesmo modo de transporte. Por exemplo, se houver 16 estradas para transporte (comunicação) ao mesmo tempo, essa é a tecnologia de fluxo espacial MU-MIMO; enquanto a tecnologia MLO pode usar todos os meios ao mesmo tempo, e mar, terra e ar estão todos transportando (comunicando).

Em comunicação sem fio, o canal básico é geralmente de 20MHz, o que é como as faixas em nossas ruas da cidade, e é a base da comunicação. 20MHz é a faixa única mais básica. Se ampliarmos a estrada e usarmos os recursos de terra adjacentes como faixas, faixas duplas, ou seja, canais de 40MHz, e assim por diante, temos canais de 80MHz e canais de 160MHz. Os benefícios de fazer isso são muito óbvios. Canais mais amplos podem obter maiores capacidades de transmissão de informações.

Na banda de 2,4GHz, existem apenas 3 canais consecutivos não sobrepostos de 20MHz, dos quais dois canais consecutivos não sobrepostos de 20MHz podem ser agrupados em um canal de 40MHz (geralmente não recomendado na banda de 2,4GHz); a banda de 5GHz tem até 13 canais consecutivos não sobrepostos de 20MHz, e sob os padrões Wi-Fi 5 e Wi-Fi 6, suporta até 160MHz.

Conhecendo esta informação, vamos voltar ao tópico. Na era do Wi-Fi 5, cada canal só podia enviar informações para um receptor ao mesmo tempo. Para melhorar a utilização, o conceito de unidade de recurso (RU) foi introduzido no Wi-Fi 6. O Wi-Fi 6 usa uma nova tecnologia de acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal (OFDMA): vários usuários podem usar um canal ao mesmo tempo sem interferir uns com os outros. A tecnologia OFDMA divide o espectro em múltiplas subportadoras, que podem ser usadas independentemente por diferentes usuários. Cada subportadora pode transportar diferentes símbolos de dados, atingindo assim o objetivo de transmissão simultânea de dados multiusuário. Vamos pegar um canal de 20MHz como exemplo. Nesta banda de frequência, há um total de 256 subportadoras, mas apenas 242 delas são válidas. De acordo com as regulamentações da Wi-Fi Alliance, a menor unidade de recurso (RU) consiste em 26 subportadoras. Isso significa que, dentro de um canal, os recursos podem ser divididos em diferentes RUs, cada uma das quais contém um número diferente de subportadoras válidas.

Especificamente, uma RU pode conter 26 (RU de 26 tons), 52 (RU de 52 tons), 106 (RU de 106 tons) ou 242 (RU de 242 tons) subportadoras eficazes.

No padrão Wi-Fi 6, a Wi-Fi Alliance estipula que o número de subportadoras em uma RU é principalmente o seguinte:

l RU de 26 tons: Uma unidade de recurso consiste em 26 subportadoras.

l RU de 52 tons: Uma unidade de recurso consiste em 52 subportadoras.

l RU de 106 tons: Uma unidade de recurso consiste em 106 subportadoras.

l RU de 242 tons: Uma unidade de recurso consiste em 242 subportadoras.

l RU de 484 tons: Uma unidade de recurso consiste em 484 subportadoras.

l RU de 996 tons: Uma unidade de recurso consiste em 996 subportadoras.

l RU de 1992 tons: Uma unidade de recurso consiste em 1992 subportadoras.

Além disso, no Wi-Fi 6, um usuário pode corresponder a apenas uma RU.

No Wi-Fi 7, o conceito de múltiplas unidades de recurso (MRU) é introduzido, ou seja, um usuário pode corresponder a uma combinação de múltiplas RUs. Por exemplo, um usuário pode usar uma combinação de RU de 26 tons e RU de 52 tons ao mesmo tempo, ou uma combinação de RU de 484 tons e RU de 996 tons. Este método flexível de alocação de recursos permite que o Wi-Fi 7 se adapte melhor às necessidades de comunicação em diferentes cenários, melhore a utilização da largura de banda da rede e a experiência de comunicação do usuário.

A punção de preâmbulo não é uma tecnologia nova. Ela já foi usada no Wi-Fi 6. No entanto, devido a restrições de custo, é uma tecnologia opcional no padrão Wi-Fi 6 e não foi amplamente promovida. No Wi-Fi 7, essa tecnologia tornou-se um padrão obrigatório, e todos os produtos que atendem ao padrão Wi-Fi 7 suportarão a punção de preâmbulo.

Acima, mencionamos que geralmente aumentamos a taxa através do agrupamento de canais, ou seja, agrupando 8 canais de 20MHz em um canal de 160MHz. No entanto, na prática, com base nos requisitos de transmissão, controle de prioridade, compatibilidade e outras razões do canal, o agrupamento de canais é dividido em canais principais e canais auxiliares. Por exemplo, um canal de 40MHz é frequentemente composto por um canal principal de 20MHz e um canal auxiliar de 20MHz; e um canal de 80MHz é geralmente composto por dois canais principais de 20MHz e dois canais auxiliares de 20MHz, e assim por diante.

De acordo com o protocolo de agrupamento de canais, o agrupamento de canais deve cumprir dois princípios principais: primeiro, apenas canais contínuos podem ser agrupados; segundo, no modo de agrupamento de canais, o canal auxiliar só pode transmitir informações quando o canal principal estiver limpo e livre de interferências.

Antes do Wi-Fi 7, essa situação ocorria com frequência. Uma vez que o canal auxiliar na combinação era interferido, ele não podia ser combinado em um canal principal mais amplo. Por exemplo, se um canal de 80Mhz tiver um canal auxiliar de 20MHz interferido, então o canal principal de 40MHz composto por ele é um canal impuro como um todo, e o canal auxiliar de 40MHz não pode transmitir informações; além disso, se eles forem agrupados em um canal principal de 80MHz, também será inútil. No final, um canal de 160MHz terá apenas 20MHz restantes para uso normal devido à interferência de um canal de 20MHz, e 7/8 dos recursos do canal serão desperdiçados.

E a punção de preâmbulo nasceu para resolver este problema. Ela pode proteger ativamente o canal auxiliar de 20MHz interferido sem afetar o canal principal para formar um canal mais amplo. O canal principal de 20MHz ainda pode formar um canal de 60MHz com o canal auxiliar de 40MHz, e então formar um canal de 140MHz com o canal auxiliar de 80MHz. Em comparação com os padrões Wi-Fi anteriores, a capacidade anti-interferência do Wi-Fi 7 é muito melhorada, e as informações ainda podem ser transmitidas rapidamente mesmo em um ambiente de interferência.

Em comparação com o Wi-Fi 6/6E, o Wi-Fi 7 tem uma taxa de transmissão máxima de 30Gbps, o que representa uma enorme melhoria em relação aos 9,6Gbps do Wi-Fi 6. Em termos de largura de banda, o Wi-Fi 7 pode atingir até 320MHz, o que é o dobro do máximo de 160MHz do Wi-Fi 6. Em termos de modulação, o 4096-QAM do Wi-Fi 7 pode se adaptar a mudanças de transmissão mais fortes em comparação com o 1024-QAM do Wi-Fi 6. Finalmente, combinado com a maior capacidade anti-interferência do Wi-Fi 7 em ambientes complexos, de acordo com informações relevantes, a taxa geral do Wi-Fi 7 terá a oportunidade de atingir cerca de 3 vezes a do Wi-Fi 6.