前言

在Wi-Fi 7設備正在如火如荼的爆發性增長的時候，Wi-Fi 的下一代標準也早已開始早期研究。Wi-Fi 8又稱為802.11bn，也稱為UHR(Ultra High Reliability)超高可靠Wi-Fi。從時間線上看，UHR SG(Study Group)早在2022年7月就成立了，旨在討論并制定新的項目授權請求 (PAR：Project Authorization Request)，定義 802.11be 之外需要考慮的一組目標、頻段和技術。其研究成果轉入在2024年11月成立的UHR TG(Task Group)，為Wi-Fi 8的初期版本做準備。預計基于Wi-Fi 8的產品將于2028年左右面世。

圖1：Wi-Fi 技術演進時間表

從UHR的名稱定義就可以知道Wi-Fi 8的主要應用將針對于對吞吐量、延遲和可靠性要求苛刻的場景，比如虛擬現實，智慧工程，物聯網和企業網應用等。

UHR的目標包括：

? 吞吐量增加25% (MAC測吞吐量)

? 與802.11be相比，延遲進一步降低25%

? 即使在具有移動性和重疊基本服務集 (OBSS：overlapping basic service sets ) 的場景中，也可將95%的數據包延遲減少 25%，并將 MAC 協議數據單元 (MPDU：MAC Protocol Data Unit) 丟失率減少 25%；

? 降低AP功耗并改善點對點通信

針對以上目標，早期標準研究針對物理層和MAC層做了很多課題研究。

圖2：Wi-Fi 8標準早期研究課題

這些技術正在IEEE內展開深入的研究和討論，下面我們就針對其中的兩個技術展開介紹

01(DRU)

分布式RU

和802.11be相比，802.11bn基本的物理層參數變化并不大。除了資源單元增加了DRU (Distributed Resource Unit)之外，頻率，帶寬，子載波間隔，調制方式，MIMO層數，MLO傳輸均與802.11be相同。需要著重提及的一點是802.11bn 修正案適用于 1 GHz 至 7.250 GHz（請注意：Wi-Fi 從802.11be開始將6GHz頻段擴展到7.250GHz）之間的載波頻率并保證其向后兼容性。這也意味著6GHz頻段將在Wi-Fi 8繼續得以沿用。

圖3：Wi-Fi 6/7/8物理層參數對比

DRU 傳輸專門針對 6 GHz 頻段的低功率室內 (LPI: Low Power Indoor) 設備，允許在更寬的帶寬上分配已分配的Tones，從而減少每 MHz 的Tones數量。這一變化能夠顯著提高上行 OFDMA 傳輸功率，有效擴展了傳輸范圍并提高了這些設備的整體性能。圖4舉例說明LPI設備使用DRU后的發射功率對比（假設-1dBm/MHz）。同樣的52-tone無線資源單元， rRU每MHz包括13個tone，dRU每MHz包括3個tone，發射功率提高4.33倍，功率增加6.37dB。

圖4：使用DRU傳輸后的上行發射功率對比變化

表1是針對不同的tones和帶寬，使用DRU技術之后可能帶來的Tx發射功率提升。

表1：使用DRU后可能的發射功率提升值

02(Multi-AP Coordination)

多接入點協調MAPC

MAPC顧名思義是指管理多個相鄰的無線接入點，通過無線技術協調其頻率、時間和功率資源，避免信道爭用，改善共享資源，以達到更高的吞吐量，降低最差情況時延。傳統Wi-Fi技術主要側重于單AP技術，缺乏AP到AP的協調機制，無法實現有效的資源共享和優化覆蓋范圍。雖然Wi-Fi 7定義了MLO技術，可以有效提高吞吐量，降低時延。但是這種增強仍然是有限的。Wi-Fi 8中的MAPC是一種有效的PHY和MAC層機制，可將多AP管理提升到一個全新的水平。

圖5：MAPC的幾個概念（來源：Intel）

幾個概念包括：

? TXOP:

· 傳輸機會 (TXOP) 是 802.11 中的一項 MAC 功能，它通過在一段時間內提供無爭用信道訪問來增加高優先級數據的吞吐量。

? AP 候選集：

· 可以發起/參與 MAPC 的 所有AP 集合

· 定義 MAPC 的可信區域，只有同一候選集內的 AP才能相互執行 MAPC。

? Sharing AP：

· 獲取 TXOP 并在其擁有的 TXOP 中發起特定類型 MAPC 的 AP

? Shared AP：

· 由sharing AP 協調 MAPC 傳輸的 AP。

· 一個 TXOP 中可能存在多個shared AP。

MAPC技術有很多，今天我們簡單介紹下面四種

1.協調OFDMA (C-OFDMA)

C-OFDMA是一種由MAC層 驅動的多 AP 協調技術。C- OFDMA 允許多個 AP 在不同的 20 MHz 信道或 OFDMA 資源單元 (RU) 上同時傳輸。如圖6所示，TXOP由sharing AP獲取，并可能根據自己的邏輯決定與其他Shared APs 共享 OFDMA RU。

圖6：協調OFDMA

其他由MAC層驅動的技術還包括C- TDMA (Coordinated-TDMA) 和C-SR (Coordinated SR)。C-TDMA允許多個 AP 在同一信道上輪流傳輸（多個AP在不同時間傳輸）。TXOP仍然由sharing AP獲取，并在整個信道上與其他shared APs 共享 TXOP 的子間隔。如果說C-TDMA是多AP之間的時分技術的話，C-OFDMA就是多AP之間的頻分技術。

2.協調空間重用 (C-SR)

空間復用是 IEEE 802.11ax 中引入的一種機制，其中一個 AP 以最大發射功率進行發射，而其他 AP 則降低其發射功率。這種機制的主要問題是，降低其發射功率的 AP 可能沒有關于發射 AP 發射功率的準確信息。這可能導致 AP 的傳輸效率低下，并可能影響其數據傳輸。

圖7：協調空間復用

協調空間重用 (C-SR) 是一種最初在 IEEE 802.11be 中討論的機制，目前已被接受為 IEEE 802.11bn 規范框架文檔中的多 AP 協調模式之一。在 C-SR 中，sharing AP和shared APs在同一信道上同時傳輸，并在整個信道上與其他shared APs 共享 TXOP。sharing AP 控制shared APs 的發射功率。這消除了shared APs 對sharing AP 的干擾，同時提高了shared APs的增益。在 AP 開始控制發射功率之前，有一個協調階段，使 AP 能夠獲取有關其他同信道 AP 的信息。此信息包括路徑損耗和信噪比 (SNR)，可幫助sharing AP 計算所有 AP 在最大吞吐量下的發射功率，然后sharing AP 將其發射功率告知所有shared APs。如圖 7所示，其中兩個 STA 都受益于多 AP 協調的 C-SR 方案。

802.11bn針對 C-SR 的不同方面提出了各種提案。這些方面包括增強 SR、感知SR信噪比 (SINR) 、零波束轉向 SR、新協議、可接受的干擾電平指示、減少開銷、減少交叉干擾、基于服務周期的 C-SR 和性能評估等。

3.協調波束成形 (CBF)

協調波束成形 (C-BF) 是一種PHY層驅動的多AP協調技術。當 BSS 之間存在重疊時，某些 STA 可能會受到另一個 AP 傳輸的影響。這種情況下，sharing AP 可以監聽來自其自身 STA 和與其他shared AP 關聯的 STA 的信道，從而使得sharing AP的輻射波束朝向其關聯的 STA，而零波束朝向重疊 BSS（OBSS）中的 STA。如圖 8 所示。當多個 AP 共享瞬時信道狀態信息 (CSI) 時，它使它們能夠執行數字波束成形，以便可以在相同的時間和頻率資源上以最大允許天線發射功率進行同時傳輸。如圖 8 所示，C-BF 允許sharing AP和shared AP 向其目標 STA 發送信號，同時向另一個 AP 的目標 STA 形成零波束。由于傳輸可以在相同的頻率和時間以允許的最大天線發射功率進行，因此不會降低吞吐量。

圖8：協調波束成形

802.11bn針對 C-BF 的不同方面提出了各種提案。這些方面包括平滑波束成形、信道信息反饋、觸發波束成形、在C-BF 中共享 TXOP、傳輸波束成形和性能評估等。

4.聯合傳輸 (JTX)

如圖 9所示，JTX 可視為由多個 AP 和多個 STA 組成的虛擬 MIMO 系統。該技術還能實現與最佳 AP 的快速關聯，并提高用戶在移動（例如辦公室、熱點、家庭場景）時的重新連接速度 。JTX 旨在實現非共置時間/相位同步 AP 與時間/相位同步 STA 之間的聯合傳輸/接收。Sharing AP 向 shared APs 通過共享調度和其他控制信息來進行聯合傳輸，所有 AP 同時向同一個STA 發送數據。STA在接收到數據后向自己關聯的所有AP發送反饋信息。

圖9：聯合傳輸

JTX可用于上行或者下行傳輸。UL JTX 可以在各種場景中提供更高的可靠性，EHT 任務組已經討論了不同的方法，包括分布式干擾消除（可改善 UL 數據傳輸）和聯合接收（要求所有 AP 聯合處理從所有 STA 接收到的數據）。對于 DL JTX，可以在由所有分布式 AP 的發射天線組成的組合陣列上應用一個用于多個 STA 并發傳輸的巨型預編碼器。

03其他研究

并行的正在進行Wi-Fi標準研究還包括如下兩個主要的方向

IEEE 802.11 AI/ML TIG (Topic Interest Group)——

其目的是討論人工智能 (AI) /機器學習 (ML) 用例和技術可行性，探討未來Wi-Fi需要實現哪些功能以支持基于AL/ML應用。目前討論的技術包括基于神經網絡的CSI (channel state information) 反饋壓縮、基于AI/ML 的漫游增強、基于深度強化學習的信道接入以及基于 AI/ML 的多 AP 協調方案。

IEEE 802.11 集成毫米波研究組 (IMMW SG：Integrated mmWave Study Group)：——

該研究組成立的動機來源：盡管Wi-Fi 6GHz頻段可以提供總共1325M（5.925GHz – 7.250GHz）的頻譜資源，但是由于各個地區的頻譜分配的不同，很難在6GHz上找到大于320M帶寬的頻譜。而中國由于不支持6GHz頻段用于非授權，使得Wi-Fi只支持160MHz帶寬。為了確保 Wi-Fi 的長期發展，支持更多的高端應用，IEEE開始研究45GHz和60GHz用于Wi-Fi的可行性。由于高頻段所帶來的快速信號衰減以及更嚴重的阻塞，毫米波Wi-Fi將主要針對移動性弱的大帶寬場景。IEEE正在研究重用802.11be/bn的物理層技術來支持毫米波

結語

802.11bn的各種潛在技術非常豐富，未來標準落地如何定義還需等待。但是羅德與施瓦茨通用矢量信號源和頻譜分析儀都可以支持更高頻段甚至毫米波，未來必然也能支持802.11bn信號的產生和分析。而R&S面向未來的綜合測試儀CMX500 OBT (One Box Tester)以其卓越的硬件架構和軟件設計能夠很容易的向后兼容未來的802.11bn技術。

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