來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察，謝謝

編輯：感知芯視界 Link

最近，WiFi 7終于開始認證了，這也讓W(xué)iFi 8提上了日程。那么，Wi-Fi 8 會是什么？在新興應(yīng)用嚴格要求的推動下，下一代 Wi-Fi 將優(yōu)先考慮超高可靠性 (UHR：Ultra High Reliability)。

在本文中，我們探討了 IEEE 8021.1 bn UHR 的發(fā)展歷程，該修正案將構(gòu)成 Wi-Fi 8 的基礎(chǔ)。我們首先提出新的用例，要求進一步發(fā)展 Wi-Fi 以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化、認證和頻譜分配工作。然后，我們根據(jù) UHR 研究小組的成果介紹了 Wi-Fi 8 設(shè)想的一系列主要顛覆性功能及其相關(guān)的研究挑戰(zhàn)。其中，我們重點關(guān)注多接入點協(xié)調(diào)（multi access point coordination），并證明它可以建立在 802.11be 多鏈路操作的基礎(chǔ)上，使 UHR 在 Wi-Fi 8 中成為現(xiàn)實。

簡介

您無需精通技術(shù)即可了解 Wi-Fi。Wi-Fi 技術(shù)的設(shè)備數(shù)量是人口數(shù)量的兩倍，承載著全球三分之二的移動流量，支撐著我們的數(shù)字經(jīng)濟。從社會、經(jīng)濟和安全的角度來看，這一代人不會輕易忘記，在沒有 Wi-Fi 的情況下經(jīng)歷新冠疫情封鎖意味著什么。即使現(xiàn)在再次可以外出旅行，我們中的許多人在抵達后第一件事就是獲取 Wi-Fi 密碼，因為這通常是訂餐和向家里發(fā)送新聞的方式。

自上世紀(jì)九十年代末推出以來，Wi-Fi 已經(jīng)取得了長足的進步。欣賞該技術(shù)改進的最簡單方法是閱讀商用 Wi-Fi 接入點 (AP：access point) 盒上的峰值數(shù)據(jù)速率規(guī)格。這些速率在兩年半的時間里增長了大約四個數(shù)量級，從最初 802.11 標(biāo)準(zhǔn)的僅僅 1 Mbps 到最新 802.11be 產(chǎn)品（別名 Wi Fi 7）的近 30 Gbps。早在 2024 年，這一巨大飛躍讓 Wi-Fi 超越了電子郵件和網(wǎng)頁瀏覽，逐漸征服了擁擠的聯(lián)合辦公空間、機場，甚至贏得了許多父母的心，他們現(xiàn)在可以與孩子進行視頻通話，而無需擔(dān)心電話費。但我們中有多少人至少抱怨過一次 Wi-Fi 在我們最需要的時候卻無法使用呢？對于任何旨在負擔(dān)得起、普及且在免許可頻段運行、受到不受控制干擾的技術(shù)來說，不可靠性將是其致命弱點，Wi-Fi 也不例外。

雖然只需要耐心來處理緩沖視頻或在語音通話中重復(fù)我們的最后一句話，但新用戶（機器）將無法容忍缺乏 Wi-Fi 可靠性。在未來的制造環(huán)境中，機器人、傳感器和工業(yè)機械之間的 Gbps 通信將在數(shù)據(jù)傳輸和最大延遲方面要求至少三個（但有時更多）“9”的可靠性。請放心，對于涉及人類的用例，這些要求不會變得更寬松。我們中的許多人甚至可能不想考慮在不可靠的 Wi-Fi 連接下進行機器人輔助手術(shù)。但即使只是對于全息通信（即將到來的 Metaverse 的關(guān)鍵組成部分），僅 0.01% 的數(shù)據(jù)包經(jīng)歷的過度延遲也可能會引發(fā)惡心和用戶痛苦。隨著工業(yè)自動化、數(shù)字孿生和遠程呈現(xiàn)的發(fā)展，下一代 Wi-Fi 勢必會走出舒適區(qū)，將可靠性作為首要任務(wù)，從而承擔(dān)起更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

在本文中，我們踏上了邁向 802.11 bn超高可靠性 (UHR:Ultra High Reliability ) 的旅程，這一修正案將構(gòu)成 Wi-Fi 8 的基礎(chǔ)。在介紹了推動 Wi-Fi 進一步發(fā)展的新興應(yīng)用之后，我們審查當(dāng)前在標(biāo)準(zhǔn)化、認證和頻譜分配方面的活動，并提供 UHR 研究組主要成果的摘要。隨著研究社區(qū)轉(zhuǎn)向瞄準(zhǔn)新的用例和要求，我們介紹了 Wi-Fi 8 可能帶來的一些新功能及其相關(guān)的研究挑戰(zhàn)。在這些功能中，我們強調(diào)多 AP 協(xié)調(diào)框架(multi-AP coordination framework)是 Wi-Fi 游戲規(guī)則的改變者，可提高頻譜利用效率并接近性能決定論。我們還展示了新穎的結(jié)果，展示了如何在 802.11be 多鏈路操作 (MLO:multi-link operation ) 的基礎(chǔ)上實現(xiàn)此類顛覆性增強功能，以最大限度地發(fā)揮其影響，使 Wi-Fi 8 及其超可靠性目標(biāo)更進一步。

新興用例推動新穎的標(biāo)準(zhǔn)化工作

隨著 Wi-Fi 的不斷發(fā)展，新的用例和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，它們不僅需要 Wi-Fi 7 所目標(biāo)的更高的吞吐量和更少的延遲，而且還需要更高的可靠性。在本節(jié)中，我們將探討 Wi-Fi 8 的一些新興用例，以及影響其發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)化和監(jiān)管活動。

新興應(yīng)用和用例

預(yù)計 2030 年及以后室內(nèi)連接的關(guān)鍵用例包括以下內(nèi)容：

沉浸式通信：從增強/虛擬現(xiàn)實 (AR/VR) 眼鏡轉(zhuǎn)向全息遠程呈現(xiàn);

用于制造的數(shù)字孿生：在復(fù)雜系統(tǒng)或環(huán)境的數(shù)字表示與其現(xiàn)實世界對應(yīng)物之間建立虛擬連接;

全民電子醫(yī)療：在缺乏醫(yī)生和基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)提供遠程醫(yī)療手術(shù);

協(xié)作移動機器人：需要確定性通信來處理關(guān)鍵運動控制信息;

表 I 量化了上述用例的性能要求。為了滿足這些延遲和可靠性要求，Wi-Fi 正在考慮進行范式轉(zhuǎn)變，引入更多的性能確定性。這不是一件容易的事，因為與在許可頻段運行的 5G 等 3GPP 技術(shù)不同，Wi-Fi 在非許可頻段運行，容易受到信道訪問爭用和不受控制的干擾。為了應(yīng)對未授權(quán)頻譜中的不協(xié)調(diào)使用，而不是優(yōu)先考慮確定性，Wi-Fi 的介質(zhì)訪問控制 (MAC:medium access control) 最初是根據(jù)具有沖突避免功能的載波偵聽多路訪問 (CSMA/CA:carrier sense multiple access with collision avoidance) 設(shè)計的。Wi-Fi 8 繼承了這一傳統(tǒng)，旨在通過協(xié)調(diào)和更有效地利用可用頻譜來追求確定性。

新的標(biāo)準(zhǔn)化工作

IEEE 802.11 實時應(yīng)用 (RTA：Real Time Applications) 主題興趣小組 (TIG:Topic Interest Group)：早在 2019 年，RTA-TIG 就提供了一系列建議和指南，以支持未來 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)的低延遲和可靠性。這些建議已在 Wi-Fi 7 開發(fā)（例如 MLO）中得到考慮，但它們也影響著 Wi-Fi 8 的可靠性工作，例如通過時間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN:time-sensitive networking) 集成。

IEEE 802.11 AI/ML 主題興趣小組 (TIG)：成立的目的是探索人工智能 (AI) 和機器學(xué)習(xí) (ML) 直接在 Wi-Fi 協(xié)議中的應(yīng)用。其目的是討論相關(guān)用例，以及基于現(xiàn)有機制和預(yù)期實施工作的技術(shù)可行性。其中包括使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信道狀態(tài)信息 (CSI:channel state information) 反饋壓縮、AI/ML 輔助的增強型漫游、基于深度強化學(xué)習(xí)的信道訪問以及 AI/ML 驅(qū)動的增強型多 AP 協(xié)調(diào)方案。

IEEE 802.11 集成毫米波研究組 (IMMW SG：Integrated mmWave Study Group)：為了確保 Wi-Fi 的長期發(fā)展，下一代高端設(shè)備也有可能在所有三個 7 GHz 以下頻段以及毫米波領(lǐng)域運行。事實上，人們越來越有興趣更好地利用幾乎全球范圍內(nèi)的 60 GHz 頻段中高達 14 GHz 的免許可頻譜或中國 45 GHz 頻段中的 5.5 GHz 頻譜。60 GHz 頻段目前由多種現(xiàn)有技術(shù)使用，例如衛(wèi)星、射電天文學(xué)和 IEEE 802.11ad/ay (WiGig)。然而，WiGig 的市場采用僅限于利基應(yīng)用，監(jiān)管機構(gòu)可能會考慮將 60 GHz 頻段重新用于其他需要帶寬的技術(shù)，例如 5G 和 6G。在此背景下，經(jīng)過關(guān)于擴展 UHR 范圍的初步討論，決定創(chuàng)建一個專用的 IMMW SG，為開發(fā)新的 802.11 修正案奠定基礎(chǔ)，利用現(xiàn)有 Wi-Fi 7 和未來的 PHY/MAC 功能適用于 7 GHz 以下頻段的 Wi-Fi 8 無線電接口，包括信道化（channelization）和多鏈路框架（multi-link framework），用于動態(tài)操作額外的毫米波鏈路。

IEEE 8021.1bn UHR：圖 1 總結(jié)了 IEEE 正在進行的 8021.1bn 標(biāo)準(zhǔn)化工作（底部）以及即將完成的 802.11be 修正案（頂部）及其綜合主要功能。UHR 研究組 (SG：Study Group) 成立于 2022 年 7 月，旨在討論并制定新的項目授權(quán)請求 (PAR：Project Authorization Request)，定義 802.11be 之外需要考慮的一組目標(biāo)、頻段和技術(shù)。由此產(chǎn)生的UHR任務(wù)組（TG：Task Group）于2023年11月成立，傳統(tǒng)的單一版本標(biāo)準(zhǔn)化周期將持續(xù)到2028年。這項活動將定義未來Wi-Fi 8產(chǎn)品的協(xié)議功能，主要集中在以下這些方面相對于 802.11be 進行改進：

根據(jù) MAC 數(shù)據(jù)服務(wù) AP 的測量，吞吐量增加了 25%；

即使在具有移動性和重疊基本服務(wù)集 (OBSS：overlapping basic service sets ) 的場景中，也可將第 95 個百分點的延遲減少 25%，并將 MAC 協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (MPDU：MAC Protocol Data Unit) 丟失減少 25%；

改進AP的省電機制并增強直接的點對點數(shù)據(jù)交換；

正在研究影響未經(jīng)許可頻譜可靠性的三個主要關(guān)鍵方面：無縫連接（seamless connectivity）、確定性（determinism）和受控的最壞情況延遲（ controlled worst-case delay）。圖 2 描述了每種方法的示例，并在接下來的三個部分中分別討論了它們的主要機遇和挑戰(zhàn)。

通過分布式MLO實現(xiàn)無縫連接

IEEE 802.11be 中引入的多鏈路架構(gòu)提供了高度的靈活性，在上層（多鏈路層）和下層（鏈路層）MAC 功能之間呈現(xiàn)出清晰的劃分，并且可以使用多鏈路設(shè)備 (MLD：multi-link device) 被視為控制兩個或多個傳統(tǒng) AP（或 STA）的實體，每個 AP 在單個鏈路上運行并位于同一硬件上。這種多鏈路框架已經(jīng)允許多鏈路站以最小的信令開銷和延遲來切換鏈路，隱式地在同一MLD實體的控制下實現(xiàn)AP之間的無縫轉(zhuǎn)換，從而允許先通后斷路徑切換。

機會：為了改善移動性支持，Wi-Fi 不可靠的主要來源之一，802.11bn有可能將剛剛描述的多鏈路架構(gòu)擴展到分布式框架，其中同一 MLD 實體控制下的 AP 不必要的必須位于相同的物理硬件上。這種方法創(chuàng)建了一個分布式虛擬單元，通過從不同的分布式 AP 同時激活多個鏈路，可以無縫地處理設(shè)備的移動性，從而確保游牧設(shè)備始終連接到至少一個鏈路，有效地將本地漫游支持嵌入到802.11bn用戶中，并顯著提高了連接的可靠性。

技術(shù)挑戰(zhàn)：要在802.11bn中實現(xiàn)分布式多鏈路操作，需要解決幾個關(guān)鍵方面：首先，分布式MLO方法需要在同一控制多鏈路實例下不同分布式AP之間的協(xié)調(diào)和通信；此外，考慮到當(dāng)前的 802.11be 規(guī)范僅保證同一物理設(shè)備內(nèi)激活的鏈路具有不同的標(biāo)識符，不同的鏈路將需要唯一的尋址。

可能的實現(xiàn)：不同分布式AP之間的協(xié)調(diào)可以按照不同的方法來實現(xiàn)：一種選擇是定義一個移動域，其中 AP（無論是否位于同一位置）都可以隸屬于擴展的 MLD 實體；另一種可能的選擇是考慮一種新穎的總體邏輯實體，該實體將在位于兩個或多個 802.11be AP MLD 中的鏈路之間提供無縫漫游；此外，802.11bn分布式MLD架構(gòu)應(yīng)在協(xié)調(diào)實體（例如MLD上層MAC）和協(xié)調(diào)AP（例如MLD下層MAC）之間定義新穎、可靠且足夠通用的接口，以允許使用有線和無線網(wǎng)絡(luò)。同時，無線通信要確保不同供應(yīng)商提供的實現(xiàn)之間的互操作性。

通過PHY和MAC增強實現(xiàn)確定性

考慮流量特征（traffic characteristics）對于設(shè)計低延遲機制至關(guān)重要。雖然希望通過利用現(xiàn)有解決方案以可預(yù)測的到達模式來處理流量，但在適應(yīng)意外的、事件驅(qū)動的、時間敏感的流量時，挑戰(zhàn)會加劇。

機會：當(dāng)意外的高優(yōu)先級數(shù)據(jù)包到達設(shè)備時，可能會遇到兩個主要的延遲來源：另一個正在進行的傳輸?shù)氖Ｓ鄷r間以及其自身傳輸?shù)暮罄m(xù)信道爭用過程。IEEE 8021.1bn 可以通過以下方式解決這兩方面問題：(i) 使用附加優(yōu)先級類別和相關(guān)信道接入?yún)?shù)擴展增強型分布式信道接入 (EDCA：enhanced distributed channel access )，例如backoff;；(ii) 通過引入資源單元（RU：resource unit）預(yù)留和啟用搶占來擴展 OFDMA 實施；(iii)當(dāng)主信道被其他傳輸占用時，利用輔助信道中的信道接入機會。

提議的機制：針對后兩個機會，802.11bn正在考慮引入兩項 MAC 增強功能：資源預(yù)留（Resource Reservation）和信道搶占（Channel Preemption ）可能會為所有傳輸中的低延遲流量預(yù)留較小的 RU。

與預(yù)填充（pre-padding）相結(jié)合，這將使節(jié)點能夠通過將傳入的低延遲數(shù)據(jù)包分配給保留的 RU 來及時提供服務(wù)。然而，為了避免所有傳輸中的 RU 浪費，只要支持搶占，該 RU 也可以用于實際數(shù)據(jù)的傳輸（參見圖 2，第二個示例）。值得注意的是，這種方法不會強行改變接收器設(shè)計，但它確實需要設(shè)計多維 PPDU 幀。

然而，如果旨在傳輸時間敏感幀（time-sensitive frame）的設(shè)備不是傳輸機會 (TXOP：the transmission opportunity) 持有者（holder），則有效的搶占機制（preemption mechanisms）必須利用傳輸?shù)?PPDU 之間的短幀間間隔（short interframe spaces）來搶占信道（ seize the channel）。

此外，輔助信道接入（SCA：Secondary Channel Access）可以通過消除對主信道的依賴并更好地僅利用空閑輔助信道上的傳輸機會來擴展802.11be中的前導(dǎo)碼打孔功能（preamble puncturing functionalities）。SCA 的引入預(yù)計將在中高負載場景中帶來性能提升，而不會帶來過多的復(fù)雜性。

通過多AP協(xié)調(diào)控制最壞情況下的延遲

隨機接入過程（Random access procedures）使得在 Wi-Fi 中提供性能保證變得困難，這就是為什么在 802.11be 中引入 R-TWT，通過調(diào)度協(xié)調(diào)服務(wù)周期（scheduling coordinated service periods）來減少基本服務(wù)集 (BSS：basic service set ) 內(nèi)的爭用。然而，即使 AP 屬于同一管理域，BSS 間的交互仍然受到競爭原則（contention principles）的約束，這使得最壞情況下的延遲難以預(yù)測。Wi-Fi 8 有望通過引入多 AP 協(xié)調(diào)來解決這個問題（ MAPC：multi AP coordination）以實現(xiàn)更高的可靠性并防止信道訪問爭用，特別是在密集和重負載的環(huán)境中。

信道狀態(tài)信息獲?。–hannel state information acquisition）：多AP協(xié)調(diào)機制的實現(xiàn)依賴于OBSS CSI，即估計非關(guān)聯(lián)相鄰設(shè)備的信道（on estimating the channel for non-associated neighboring devices）。某個BSS AP可以通過指示OBSS中STA和AP的ID的觸發(fā)幀（trigger frame）來發(fā)起OBSS信道探測過程。OBSS AP 隨后傳輸用于探測的控制幀（control frames，例如 NDPA 和 NDP）。然后OBSS STA通過將測量的信道信息反饋給BSS AP和OBSS AP來做出響應(yīng)。該過程可以執(zhí)行多次以從多個OBSS獲取信道狀態(tài)信息。

利用此類信息對于管理頻率資源、調(diào)整發(fā)射功率或設(shè)計特定的波束成形方法以避免 OBSS 干擾至關(guān)重要。如下文所述，每種不同的 AP 協(xié)調(diào)方案可能需要不同數(shù)量的信道狀態(tài)信息（例如，整體信號強度與每個天線的小規(guī)模衰落估計），并且周期非常不同。由于產(chǎn)生的管理費用可能會抵消性能增益，因此有效的 CSI 獲取對于其中一些方案將成為WiFi 8至關(guān)重要的一部分。

協(xié)議升級（Protocol upgrades）：新的幀（New frames）對于發(fā)現(xiàn)和管理multi-AP組、在 AP 之間共享信道和緩沖區(qū)狀態(tài)數(shù)據(jù)以及觸發(fā)協(xié)調(diào)的多 AP 傳輸以最大限度地減少 BSS 間沖突并實現(xiàn)更高效和動態(tài)的頻譜使用而言是必需的。Wi-Fi 8 中的 AP 協(xié)調(diào)方案預(yù)計將利用無線和有線信號。這些方案的范圍從基本到高級，具體取決于接入點之間必須交換的數(shù)據(jù)量及其實現(xiàn)復(fù)雜性。雖然標(biāo)準(zhǔn)將規(guī)定協(xié)調(diào)機制的哪些方面以及哪些方面將留待實施仍有待決定，但主要方案可能包括本節(jié)其余部分中描述的一些方案。

協(xié)調(diào) TDMA/OFDMA

這是分別利用時域和頻域的兩種基本方法。在C-TDMA中，TXOP被劃分為slots并且順序地分配給不同的AP。在C-OFDMA中，頻帶的不同部分被分配給不同的AP。

例如，利用 C-OFDMA，獲得 TXOP 的 AP 能夠與一組相鄰 AP 共享其頻率資源。目前正在討論要采用的最小資源單元，較小的單元 (20 MHz) 比較大的單元 (80 MHz) 提供更大的靈活性和調(diào)度增益，但也可能需要 PHY 格式更改。

一方面，C-OFDMA可以通過減少信道爭用來實現(xiàn)延遲降低。另一方面，共享AP面臨計算負擔(dān)和開銷，因為它必須首先請求相鄰AP報告其信道和緩沖區(qū)狀態(tài)，然后相應(yīng)地調(diào)度和分配資源。

協(xié)調(diào)的空間再利用

在協(xié)調(diào)空間復(fù)用 (C-SR：coordinated spatial reuse ) 中，AP 協(xié)同控制其發(fā)射功率，允許并發(fā)傳輸，從而提高總區(qū)域吞吐量。

機會：這種結(jié)合了合作的方法代表了對現(xiàn)在的 802.11ax 空間復(fù)用的升級，其中一個 AP 以最大功率進行傳輸，而所有其他 AP 必須相應(yīng)地降低其功率，有時降低到不能產(chǎn)生SINR（signal-to-interference plus-noise ratio）。相反，協(xié)調(diào) AP 之間的發(fā)射功率可以保證所有接收 STA 具有足夠的 SINR，并創(chuàng)造額外的空間復(fù)用（extra spatial reuse ）機會。此外，與 C-TDMA/OFDMA 不同的是，C-SR 允許在相同的時間/頻率資源上并行傳輸，從而有可能實現(xiàn)更高的吞吐量并減少排隊延遲。

技術(shù)挑戰(zhàn)：C-SR 需要測量干擾鏈路的接收信號強度信息 (RSSIreceive signal strength information )，以便計算適當(dāng)?shù)陌l(fā)射功率。然而，由于 RSSI 相對靜態(tài)，因此可以通過信標(biāo)測量來獲取此類信息，僅產(chǎn)生有限的開銷。在 RSSI（以及發(fā)射功率）的計算中考慮波束成形可能會產(chǎn)生更好的性能，但也會增加復(fù)雜性和開銷。

可能的實現(xiàn)：在測量階段，共享 AP 可以請求 BSS 內(nèi)的 STA 測量并報告來自其他 AP 的 RSSI。一旦共享 AP 獲得對 TXOP 的訪問權(quán)限，它就會從其他 AP 收集信息，包括這些 AP 打算向哪些 STA 發(fā)送數(shù)據(jù)以及它們的目標(biāo) SINR?；诖酥R，共享 AP 可以計算其他每個 AP 的適當(dāng)發(fā)射功率。然后，該信息與共享 AP 的發(fā)射功率一起通過觸發(fā)幀進行傳送，從而允許其他 AP 設(shè)置其最佳調(diào)制和編碼方案。

聯(lián)合傳輸

聯(lián)合傳輸 (JT：Joint transmission) 是一種先進的方法，也稱為分布式 MIMO，它利用空間域并涉及非共址 AP，這些 AP 聯(lián)合向/從多個 STA 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。

機會：值得注意的是，JT 將鄰近的接入點從潛在的干擾者轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)器。這種方法有可能同時實現(xiàn)高吞吐量和低延遲，因為可以在不犧牲空間流數(shù)量的情況下抑制干擾。

技術(shù)挑戰(zhàn)：JT 的成功可能取決于設(shè)計新的分布式 CSMA/CA 協(xié)議并確保協(xié)作 AP 之間在時間、頻率和相位上的緊密同步。而且，該功能要求所有涉及的AP共享要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。為了限制隨之而來的開銷并防止排隊延遲不必要的增加，聯(lián)合傳輸可能需要帶外回程鏈路來連接 AP，例如 10 Gbps 以太網(wǎng)電纜。

可能的實現(xiàn)：某個AP（AP1）與另一個AP（AP2）交換協(xié)調(diào)請求/響應(yīng)，以決定是否應(yīng)該開始協(xié)調(diào)以及聯(lián)合發(fā)送哪些數(shù)據(jù)包。然后，AP1 例如通過有線回程向 AP2 發(fā)送協(xié)調(diào)集以開始數(shù)據(jù)共享。一旦數(shù)據(jù)共享完成，AP1向AP2發(fā)送協(xié)調(diào)觸發(fā)以開始協(xié)調(diào)傳輸，最后兩個AP都收到來自接收STA的塊確認。限制數(shù)據(jù)共享帶來的開銷的可能解決方案可以是：(i) 盡可能提前完成數(shù)據(jù)共享，而不是在傳輸之前；(ii)在有線數(shù)據(jù)共享期間向其他STA進行無線分組傳輸以提高效率。

協(xié)調(diào)波束形成

協(xié)調(diào)波束成形 (CBF：Coordinated Beamforming) 也利用空間域，是一種協(xié)作 AP 抑制傳入 OBSS 干擾的方法（參見圖 2，第三個示例）。

機會：借助 CBF，下一代多天線 AP 不僅可以利用其空間自由度（spatial degrees of freedom）來復(fù)用其自己的 STA，還可以將輻射零點（radiation nulls）置于鄰近非關(guān)聯(lián) STA 的位置。這種方法使 AP 及其相鄰 STA 相互不可見，從而避免了信道訪問爭用，允許以全功率進行傳輸，并可能作為副產(chǎn)品改善最壞情況下的延遲。

技術(shù)挑戰(zhàn)：與 JT 不同，CBF 不需要聯(lián)合數(shù)據(jù)處理，因為每個 STA 向/從單個 AP 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)，因此不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)共享開銷并消除帶外回程需求（band backhauling needs）。然而，在定義 CSI 獲取框架時應(yīng)仔細考慮開銷的影響。隨著天線陣列規(guī)模的預(yù)計增長，802.11bn 應(yīng)該比較更準(zhǔn)確的顯式程序（自然會帶來更高的開銷）與以犧牲準(zhǔn)確性為代價的隱式程序的好處以減少開銷。此外，由于空間自由度受到天線陣列大小的限制，因此應(yīng)在承載數(shù)據(jù)的空間流、波束成形增益和調(diào)零精度之間找到適當(dāng)?shù)臋?quán)衡，以及在每個新創(chuàng)建的空間復(fù)用機會期間進行機會性用戶調(diào)度 。

可能的實施：CBF 可能需要設(shè)計以下關(guān)鍵階段：

兩個或多個協(xié)作AP 之間的控制幀交換，用于建立和維護協(xié)調(diào)集。

CSI 獲取階段，用于AP 與OBSS STA 通信并配置空間域干擾抑制。后者修改了用于空間復(fù)用的傳統(tǒng)濾波器，例如迫零 (ZF：zero forcing) 或最小均方誤差 (MMSE：minimum mean square error) 預(yù)編碼器，通過在特定信道方向上施加零值（旨在針對某個 STA 實現(xiàn)完全零值）或子空間（ 旨在對多個 STA 進行部分歸零）。

基于動態(tài)零點引導(dǎo)的空間復(fù)用的框架，其中donor AP通過傳達其所服務(wù)的STA和對應(yīng)的干擾抑制條件來向OBSS AP授予傳輸機會，即OBSS AP向所服務(wù)的STA放置零點的義務(wù) 由donor AP提供。

雖然 CBF 的實現(xiàn)復(fù)雜性低于 JT，但它可以避免信道爭用，并且在適當(dāng)?shù)那闆r下，可以大幅減少最壞情況下的延遲。盡管CBF的潛力最近已在單鏈路操作中得到證明，但在下文中，我們對CBF與MLO配對時出現(xiàn)的性能權(quán)衡進行了初步評估，正如802.11bn中所設(shè)想的那樣。

案例研究：WI-FI 8的超高可靠性

為了評估 MAPC（特別是 CBF）帶來的潛在優(yōu)勢，我們考慮采用最先進的支持 Wi-Fi 7 MLO 的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由兩個重疊的 BSS 組成，類似于圖 2 中最右側(cè)的場景。每個 BSS 包括一個配備有四個天線的 AP 和一個配備有兩個天線的關(guān)聯(lián) STA。兩個 BSS 支持多無線電 MLO (EMLMR)，在 6 GHz 頻段中的相同兩條 160 MHz 鏈路上運行，并實現(xiàn) CBF。每個 AP 向其各自的 STA 發(fā)送兩個空間流，并在啟用 CBF 時使用其剩余的兩個空間自由度創(chuàng)建朝向其他 BSS 的輻射零點。每個接入點上的 2 Gbps 流量流處于活動狀態(tài)，對應(yīng)于每秒 120 幀的全息視頻流，每個開/關(guān)活動周期為 4.15 毫秒。所有延遲值僅指 AP-STA 延遲，未實現(xiàn)其他 Wi-Fi 7 和潛在的 Wi-Fi 8 功能來隔離和突出 CBF 提供的增益。我們使用可變開銷（variable overheads）和歸零精度（nulling accuracy）來評估 CBF 性能，以對 CSI 獲取信令及其老化的影響進行建模。采用與本文相同的模擬器，生成的數(shù)據(jù)包數(shù)量超過1650萬，表 II 報告了全套模擬參數(shù)。

如圖 3 所示，與獨立 MLO（頂部）相比，將 MLO 與 CBF（底部）結(jié)合使用可以創(chuàng)造額外的重用機會并減少延遲。然而，CBF 可實現(xiàn)的性能與零點放置（null placement）的準(zhǔn)確性有關(guān)。圖 4 展示了當(dāng)干擾抑制精度從 10 dB 增加到 30 dB（不同顏色）以及 CSI 采集開銷從 0（不透明）增加時，將 MLO 與 CBF 相結(jié)合獲得的中值、99%-tile 和 99.9999%-tile 延遲值。) 至 1 ms（半透明）和 2 ms（透明）。

為了進行比較，還顯示了獨立 MLO 的相應(yīng)性能。結(jié)果表明，當(dāng)節(jié)點與獨立 MLO 競爭介質(zhì)時，99.9999% 的延遲超過 100 ms。當(dāng)以僅 10 dB 的零精度將 MLO 與 CBF 組合時，這種性能會惡化，因為由此產(chǎn)生的干擾增加以及調(diào)制和編碼方案 (MCS：modulation and coding scheme) 降級（低至 16-QAM 3/4）抵消了更高空間復(fù)用的好處 。

然而，當(dāng)零精度（null accuracy）增加到 20 dB 及以上時，趨勢會逆轉(zhuǎn)，因為所產(chǎn)生的 MCS 減少足以通過缺乏競爭來補償。30 dB 或更高的精度可實現(xiàn)最高的 MCS (4096-QAM 5/6)，并將 99.9999%-tile 延遲降低近一個數(shù)量級。該圖還表明 1 ms 和 2 ms 的 CSI 獲取開銷幾乎可以超過 20 dB 的 CBF 調(diào)零能力（nulling capability）。

所呈現(xiàn)的結(jié)果表明，即使使用 4096-QAM 和 MLO 等 Wi-Fi 7 功能，在所有鏈路都表現(xiàn)出高競爭級別的密集場景中，滿足低延遲要求和超高可靠性也可能具有挑戰(zhàn)性。CBF 可以解決這個問題，并幫助 Wi-Fi 8 應(yīng)對需要可靠的高吞吐量和低延遲的用例，例如未來的沉浸式全息通信。

結(jié)論

在本文中，我們討論了 Wi-Fi 社區(qū)為何以及如何押注802.11bn的超高可靠性。我們首先概述了即將推出的用例，并分享了標(biāo)準(zhǔn)化、認證和頻譜監(jiān)管的最新動態(tài)。然后，我們探討了 Wi-Fi 8 可能帶來的顛覆性創(chuàng)新，以滿足以前在免授權(quán)頻譜中無法滿足的新要求。我們進一步提出了一種新穎的系統(tǒng)級研究，展示了 Wi-Fi 8 如何通過多鏈路操作和空間域多 AP 協(xié)調(diào)的聯(lián)合互通實現(xiàn)超高可靠性。

*免責(zé)聲明：本文版權(quán)歸原作者所有，本文所用圖片、文字如涉及作品版權(quán)，請第一時間聯(lián)系我們刪除。本平臺旨在提供行業(yè)資訊，僅代表作者觀點，不代表感知芯視界立場。

今日內(nèi)容就到這里啦，如果有任何問題，或者想要獲取更多行業(yè)干貨研報，可以私信我或者留言

審核編輯 黃宇