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[【编导】] 叙述:802.11be(Wi_12022/12/26 16:08:50

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钻石元老

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发表于 2022-12-26 16:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本文将基于D15中的相关内容对W-F7的主要特性进行介绍,并对关注度较高的特性重点分析。icp备案查询的相关资讯可以到我们网站了解一下,从专业角度出发为您解答相关问题,给您优质的服务!


一W-F7新增特性概述图1为W-F技术从W-F6到W-F7的技术演进示意图,为了达到EHT的关键目标,协议新增了许多新的特性。



图1W-F6到W-F7的技术演进

PHY层方面的主要特性如下:

比较大带宽提升至320MH,在W-F6E中引入了更加干净的6GH频段,W-F7沿用,目前我国计划将高频段的700MH(6425~7125MH)带宽给5G或6G使用,低频段的部分仍在讨论中。调制方式采用4096-QAM,每个符号携带12信息。随着调制率的提高,增加调制速率MCS12-13,同时使用4K调制方式使得波束成形(B
)必不可少,且对发送EVM(EVM)要达到-38B才能在发功率和信号畸变中平衡。比较大空间流提升至1616,际上对AP而言这么多的空间流是针对MU-MIMO而非纯MIMO,因为终端考虑用性和成本是不会增加那么多路天线。OFDMA的改进包括MRU(MR)的分配和前导穿刺。其他的如前导码新增字段U-SIG,EHT-SIG等。MAC层的主要特性为:

?多AP协同涉及AP间的互相感知包括协同OFDMA,协同TDMA,协同空间流复用,协同波束成形,协同互补发送等技术。当前协议未明确详细方案,本文不做讨论。

?MLO(M-LO),该特性需要MLD(M-LD)硬件的支持,该特性是本文的重点。

二OFDMA改进正交分频多址OFDMA是W-F

6引入的新技术,可有效提高频谱资源利用率来提高WLAN性能。之前的W-F技术,用户是通过不同的时间片来使用信道,每个时间片内用户完整占用全部子载波来进行一次完整收发。为了复用信道,80211标准仿效LTE将信道资源划分,将比较小的子信道称为-资源单元RU(R

U),每个RU至少包括26个子载波,用户的使用根据RU资源来分配。该模式下用户的数据承载在每个RU上,从总的时空域上看,每个时间片上允许多个用户使用不同的RU收发数据,如图2所示,其中不同的颜色代表不同的用户。





图2OFDMVSOFDMA

在W-F6中,每个终端只能被分配一个RU,这种分配方式虽然简化了分配机制,但带来如下几个使用限制:

当用户数比较少的时候,限制了频谱资源使用率。当出现前导穿刺(PP)时,如雷达信号检测,因为使用了信道捆绑,只有主信道20MH带宽能被使用,其他带宽资源被浪费。每个用户只能分配到特定的RU上,大大限制频谱资源的调度。W-F

7在此基础上引入多RU分配机制,对单个终端的RU资源分配更加灵活,可在不同带宽下组合分配给终端使用,如图3所示,在160MH带宽下,对不同的40MH信道下的信道穿刺,MRU分配机制能重新分配996+484子载波RU资源组合(部分子载波用于DC保护),图4展示了80211和80211的RU分配方式对比。



图3160MHETHPPDU发送MRU组合方式



图480211和80211RU分配方式对比

在上文中我们提到了前导穿刺的概念,该技术在W-F
6中被引入,其基于OFDMA传输方式,能够有效化信道捆绑接入,W-F
7中由于频谱的扩展,该技术被用于辅助MRU分配,我们用图5来简单示例该技术细节。图5中四个信道52,56,60,64捆绑成一个80MH信道,52信道为主信道其他为次信道。W-F
5(80211)中,如果信道56检查到雷达信号,终端只可以在主信道52中传输,W-F
6中AP和终端可以将56信道频闭,利用剩余的个信道通信,即便仍然工作在80MH信道模式下,但际传输时把52信道置为NULL,和52信道的其他线电互不干扰。需要注意的是80211中规定主信道不能被屏蔽,能屏蔽的信道80211协议已做规范,80211对该规范有改动。



图5信道穿刺示意图

MLO机制在80211中,PHY的一个主要变化就是MLD即提供多链路物理层支持的硬件,MLD的MAC部分即为MLO。在MLD以前的IC(简单理解为频)虽然支持多个频段的连接,但是每次只能选择一个频段进行连接。对一个终端而言,一次只能和AP建立一个单独的W-F连接,即不是连接在24GH上,就是连接在5GH上。而多个AP可以多个频段同时工作,但是其现方法是通过多个IC的方式进行处理,即不同频段使用不同的IC进行隔离,从而允许多频段并行工作互不影响。

之所以一块IC只能提供一个频段的连接,很大程度上与IC内部只提供单个基带的设置有关。这样的设计主要是为了节约成本,降低设计难度,且之前终端W-F主要关注络的稳定连接,而吞吐,时延和抖动并不那么关键。但如今络高速发展,吞吐和时延的需求扩大,从而多链路的工作方式也应运而生。



图6AP和STA多链路连接

上图中,MLD指的是提供多个链路的设备,可以理解为AP1,AP2和AP3是同一个AP的中的一个或多个频IC(R),这个频IC包含了个频段,对应24GH,5GH和6GH频段。图中的下半部分中对应的是终端STA,STA和AP一样,也是一个频IC对应个频段。AP和STA之间可以建立多个连接,即图中链路1,2,3。W-F
7的这种特性能够将频谱资源通过多条链路化使用,带来如下势:

吞吐量的增加:多条链路意味着可以同时进行数据传输,不考虑传输方式的情况下,吞吐量等价于各个链路之和。降低延时:因为多个不同频段链路的存在,相比之前单链路的信道竞争,多链路增加了设备获取信道通信的概率,从而降低了通信延时。同时终端接入时的选择性也大大提高。增加数据传输可靠性:不同的链路可以传输相同的数据,链路间可以互补,减少数据帧的重传,提高数据传输可靠性。传输分流和隔离:不同的链路工作在不同的频段上,同时多链路使用时支持同时双向传输,即链路1发送,链路2接收同时进行。31MLO链路连接方式根据链路连接的方式,MLO可以分为如下五类,如表格1所示:



表格1MLO链路分类

图7为单频多链路的MLO方式,在MLSR(M-LSR)工作方式中,STA只有一个但可以切换不同信道进行连接,在两条链路中同一时间只能使用其中一条链路TX()RX(R)。



图7单频多链路

图8为单频多链路增强MLO方式,在EMLSR(EMLSR)工作方式中,STA只有一个,但其22的空间流模块可以配置为11的工作方式分开工作,能同时对两个信道进行跟踪监听,根据信道拥塞情况,切换到对应信道链路上进行TXRX。



图8单频多链路增强

图9为多频多链路MLO方式,在EMLMR(E
M-L
M-R)工作方式中,STA的两个的各自22空间流可以配置组合,R1的TR工作在链路1上,R2的TR工作在链路2上,也支持R1的R和R2的R工作在链路1而R1的T和R2的T工作在链路2的组合。比较后根据链路所在信道拥塞在某条链路上进行数据传输。



图9多频多链路增强

图10,图11为多频多链路异步和同步方式,对于MLMR的多链路情况,因为存在多个R,其对应的链路的使用分为同步和异步两种方式,即NSTR
MLMR和STRMLMR。虽然不同链路工作频段不同,但频模块的间隔等问题会导致模块间干扰(IDC:I-D
C
I)。两类方式也将导致信道接入和使用机制有所不同,目前协议中关于两种方式的介绍很少,本文简单做介绍。

STR异步模式全称是S
T
R,同时收发工作模式,但并不是全双工方式,其含义是不同的链路允许同时工作,同一信道仍需竞争发送窗口。不同的链路工作在不同的信道上,互不干扰,单独工作,所以使用时就会存在链路1发送,链路2接收的状态,所以称为异步模式。STR际上是终端的不同的分别在不同的频段上跑,但现上仍需考虑如下问题:

IDC(I-D
C
I)问题,不同频段间的信道隔离度需要进行考虑,后续80211小组讨论时可能会制定详细信道隔离度划分,24GH和6GH同时使用和5GH和6GH同时使用或者24+5+6GH使用的情况均有不同。

异步情况下的多链路使用场景扩展,比如增加传输可靠性的重传方式,让链路1给链路2进行重传,这可以有效避免一个信道的干扰,或者用一个链路做控制信道之类的工作。



图10异步多频多链路,允许多链路双向同时工作



图11同步多频链路,不支持多链路单独工作

NSTR同步模式要求传输过程同时开始,同时结束,这样的规则主要考虑到ACK的反馈机制是直接反馈而非交互式反馈(BAR和BA为典型交互式反馈)。ACK的反馈方式会造成两方面问题,一是如果传输不是同时结束会出现一个链路已反馈ACK,另一个链路还在传输中;二是ACK的超时机制,如果两个链路不是同时结束,那么各自链路的超时时间就会不一致。对于传输同时开始的问题,当前主要参考80211小组的几篇讨论文档。在《11-20-0993-04-00-------》中提到几种同步MLO的现方式,如图12,13,14所示。本人目前也处于浅显理解状态,只能讨论内容做简单解释。



图12NSTR方案1-PIFS

方案1中采用了信道竞争中的PIFS机制,双链路均做信道竞争,先竞争到的触发另一个链路的传输流程,前提是未竞争到信道的链路需要做PIFS检查是否空闲,省略了该链路信道竞争中的退避(B-)流程。

方案2为PIFS(PIFS)机制,为方案1的增强方式,为未竞争到信道的链路在加上一定的退避时隙,但也不设置该链路信道NAV值,等待先竞争的链路同步触发直接使用信道。



图13NSTR方案2-PIFS

方案3中增加链路等待时隙,方案对非W-F7终端和W-F7终端均相对公平。两条链路都正常竞争信道,但是同时发送的时间以后竞争到的链路为准,先竞争到的链路增加退避时间来等待同时发送。



图14NTSR方案3-WS

当前方案1,2,3均存在各种意外的问题,按照小组讨论的结论,标准选择方案1的概率较大。

32MLO服务发现线服务发现包括主动扫描和被动扫描,MLO机制下的服务发现方式变化在于需要STA在不同链路信道中进行扫描,这会导致扫描时间成倍增加,所以需要引入一些机制来简化该流程。

每个支持MLD的AP在其各个R发送的B或P
R帧中需要携带其他R的基础连接信息RNR(RN
R),包括码,BSSID,SSID,BSS参数等。同时STA会发送MLP
R帧来获取AP所有R的完整连接信息,当AP接收到后会回复对应的MLP
R帧,该帧包含了该AP中多链路信息集。整体简化流程如图15所示。



图15MLO服务发现流程

33MLO的关联和认证在STA服务发现后,接下来是关联和认证,之前的关联方式只支持一条链路的关联处理,所以3条链路则需要3次的关联流程处理。当前使用的重关联请求和重关联响应需要在原帧结构基础上加入新的字段,主要包括:通用信息段(C
IF)和各个R的信息(P-STA),如图16示意。



图16MLO的关联方式

MLO的认证方式如图17所示,和正常四次握手密钥交换基本一致,额外增加新的密钥。PMK和PTK正常获取;PMK,PTK和PN空间由PTKSA填充,不同的链路使用不同的GTK,IGTK和BIGTK。



图17MLO的认证方式

34MLO其他特性变化MLO的其他主要特性还包括:

BA在各个链路都被使用。Q数据帧的接收状态可以通过其他链路反馈。B中的TIM域包含整个链路的报文缓存情况,如图18所示。默认模式下,各个链路中包含所有的TID映关系。可选模式下,各个链路可以单独设置不同的TID映关系,但一个链路状态可用的情况下至少有一个TID映,如图19所示。

图18B中的TIM域合集



图19MLO各个链路的TID映

四结语受限于篇幅和个人理解的程度,本文只对80211草案D15中的部分内容进行了简单的介绍,当前80211协议标准的制定仍在修订中,文中的部分内容可能会更新或修正。个人相信新W-F标准下的W-F
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