萬物互聯(lián)時代，Wi-Fi如何解決多設備信道擁堵問題？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）作為生活中最常見的無線通信技術，Wi-Fi幾乎已經(jīng)融入到了每個可以通信產(chǎn)品中。伴隨著智能家居滲透率的提升，家中的通信設備也在不斷增多，并且隨著生成式AI的加入，也對更多的智能設備提出了更高的信號傳輸要求。而作為Wi-Fi6的核心技術，OFDMA與MU-MIMO的出現(xiàn)，讓這一問題得以解決。并且在Wi-Fi7中，MLO與MRU技術的出現(xiàn)，讓萬物互聯(lián)進一步成為現(xiàn)實。

OFDMA與MU-MMO技術

與Wi-Fi5相比，Wi-Fi6最大的變化就是新加入了OFDMA與MU-MIMO技術。其中OFDMA技術主要是多個終端能同時進行數(shù)據(jù)傳輸，有效降低時延，這也是從Wi-Fi5的OFDM技術中演進而來。

所謂的OFDM（正交頻分復用）技術是一種多載波傳輸方案，可以將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調制到在每個子信道上進行傳輸。并且正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾。

同時，每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道上可以看成平坦性衰落，從而可以消除碼間串擾。由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。

但問題是當有多個信號需要傳輸時，OFDM只能一個一個接送，這顯然拖累了信號的傳輸效率。那么，能否同時傳輸多個信號呢？這就是OFDMA技術。

其基本原理是將整個頻帶分成多個子載波，每個子載波可以分配給一個用戶或一組用戶。這種技術可以有效地提高頻譜利用率，允許多個用戶同時使用同一頻段，實現(xiàn)多用戶的并行傳輸。

在OFDMA系統(tǒng)中，每個子載波都可以被分配給不同的用戶，從而解決了多用戶間的干擾問題，因為每個用戶只使用自己分配的子載波。這種頻譜分配方式也提高了頻譜的利用率，使得更多的用戶可以同時使用同一個頻帶。

OFDMA技術的另一個優(yōu)點是它可以很好地支持移動用戶，因為它可以動態(tài)地分配子載波，從而適應不同用戶的速率需求和移動速度。這種技術可以有效地降低用戶的等待時間和通信時延。

但新的問題出現(xiàn)了，如果信號數(shù)量太多，一次無法全部輸出，那么就需要使用到MU-MIMO技術了。這項技術也是從Wi-Fi5上的SU-MIMO技術演進而來。

在SU-MIMO中，空間復用的數(shù)據(jù)流調度給一個單獨的用戶，所有的資源都分配給單個用戶，并且將提高單個用戶的吞吐量。這種技術可以增加無線通信的頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，但同時只能服務于一個用戶。

而在MU-MIMO中，空間復用的數(shù)據(jù)流調度給多個用戶，多個用戶通過空分方式共享同一時頻資源，系統(tǒng)可以通過空間維度的多用戶調度獲得額外的多用戶分集增益。這種技術可以在同一時間內服務多個用戶，提高頻譜利用率和系統(tǒng)容量。

Wi-Fi7上的MLO與MRU

在Wi-Fi7上，這兩項技術再次進行了升級，以應對越來越多智能設備對通信的需求。比如Wi-Fi7的MU-MIMO技術從過去最多支持8條空間流，拓展到支持16條空間流，提升了一倍。

這依賴于Wi-Fi7中引入的MLO技術，也就是多鏈路傳輸技術（Multi-LinkOperation），可以在一個AP中，有多個射頻芯片，包括2.4GHz芯片、5GHz芯片以及6GHz芯片，意味著它允許多個無線連接同時進行，從而增加網(wǎng)絡容量和覆蓋范圍。MLO可以同時使用多個頻段進行數(shù)據(jù)傳輸，使得數(shù)據(jù)流可以在多個通道上并行傳輸，提高了網(wǎng)絡的速度和穩(wěn)定性。

與MU-MIMO不同的是，MU-MIMO局限于AP中的同一個射頻芯片，對外建立16條通信鏈路，當然這些通信鏈路可以與一個STA建立，也可以與多個STA建立。而MLO技術，則是指在一個AP中的多個視頻芯片同時與一個STA建立通信鏈路。

簡而言之，MU-MIMO技術主要通過同時與多個用戶進行通信來提高網(wǎng)絡容量，而MLO技術則通過同時使用多個頻段來增加網(wǎng)絡容量和覆蓋范圍。

而OFDMA技術在Wi-Fi7中同樣得到了升級，這就是MRU，中文名稱為多資源單元（MultipleResourceUint）。我們已經(jīng)知道OFDMA可以在一個最小時間單位里，同時向多個用戶同時發(fā)送信息，大大提升了資源利用率。

OFDMA也引入了RU（資源單元）的概念，但一個單元中有多少子載波并不是隨意組合的。Wi-Fi標準中有明確規(guī)定，比如26-toneRU（即26個子載波組成一個RU），此外還有52-toneRU，106-toneRU，242-toneRU，484-toneRU、996-toneRU、1992-toneRU等。

Wi-Fi7的OFDMA中，一個用戶只能對應一個RU，而到了Wi-Fi7，一個用戶可以被分配多個RU。路由器或AP會根據(jù)設備的優(yōu)先級和網(wǎng)絡需求，將資源單元分配給優(yōu)先級較高的設備，并根據(jù)MRU來計算每個設備應該使用的子載波。

由于這些子載波是相互正交的，因此它們不會相互干擾，從而提高了網(wǎng)絡性能和效率。并且MRU技術可以根據(jù)網(wǎng)絡需求和設備狀況動態(tài)調整資源分配，實現(xiàn)更靈活和高效的資源管理，提高了網(wǎng)絡的性能和穩(wěn)定性。

不過并非是任意兩個RU都可以組成一個MRU，前提條件是只有在同一類中的RU才可以組合成一個MRU，即必須同為小部RU，或同為大部RU，才可以組成一個MRU。或許在未來的進一步升級后，這種限制也將被取消。

小結

在智能通信設備的不斷增加與Wi-Fi技術不斷發(fā)展下，通過Wi-Fi6中出現(xiàn)的OFDMA與MU-MIMO技術來實現(xiàn)連接多個設備的目的，再通過Wi-Fi7中的MLO與MRU技術來進一步優(yōu)化多設備連接的使用體驗?；蛟S在未來的Wi-Fi技術中將進一步解決更多設備互聯(lián)互通的問題，以適應當下這個萬物互聯(lián)的時代。