中国移动智慧家庭智能组网Wi-Fi 7发展白皮书

中国移动智慧家庭智能组网Wi-Fi7发展白皮书 1 中国移动智慧家庭运营中心2024年3月 目录 前言3 1.背景介绍4 1.1中国移动全家Wi-Fi产品发展情况4 1.2家庭上网需求升级洞察4 2.Wi-Fi7技术简介5 2.1Wi-Fi标准发展介绍5 2.2Wi-Fi7技术优势6 2.3Wi-Fi7关键技术介绍7 2.3.1物理层提升7 2.3.2多链路设备（MLD）8 2.3.3OFDMA增强10 2.3.4Wi-Fi7其他关键技术11 3.中国移动Wi-Fi7组网解决方案介绍12 3.1Wi-Fi7组网终端12 3.1.1路由器产品12 3.1.2FTTR产品13 3.1.3PoE+AP产品15 3.2产品设计16 3.3平台运营18 3.4装维服务18 3.5验收标准20 3.5.1网络速率与覆盖率20 3.5.2漫游切换22 3.6售后服务23 4.Wi-Fi7应用场景25 4.1AR/VR/XR25 4.2全屋视频分发25 4.3游戏26 4.4远程医疗26 4.5虚拟培训27 4.6其他Wi-Fi7应用27 5.总结与思考28 5.1Wi-Fi7优势28 5.2目标用户29 5.3未来发展29 前言 近年来，随着千兆家庭宽带的升级，千兆应用加速孵化，绿色上网、游戏加速、教育加速、直播加速和海淘加速等应用逐渐普及，用户对高品质家庭网络体验要求越来越高。4K/8K超高清视频、AR/VR/XR、实时游戏、远程医疗、虚拟培训、远程办公和云计算等高带宽、敏感型业务的广泛应用，用户对Wi-Fi技术的高吞吐量和低延迟提出了更高要求。为解决以上问题，落实“全千兆”发展要求，中国移动推出中国移动Wi-Fi7组网解决方案。 本白皮书介绍了中国移动Wi-Fi7组网解决方案，介绍了Wi-FI7技术，明确了Wi-Fi7组网终端规格、产品设计、平台运营、装维服务、验收标准和售后服务等参考要求，分享了Wi-Fi7的典型应用场景，并对Wi-Fi7组网发展趋势提出思考。 在此，要特别感谢中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、普联技术有限公司和烽火通信科技股份有限公司4个合作伙伴的全力支持。正是有了他们的加入，我们的白皮书才能更加完善与丰富。 1.背景介绍 1.1中国移动全家Wi-Fi产品发展情况 中国移动有线宽带突破3亿，家庭宽带超过2.6亿。自2018年底推出全家Wi-Fi产品，5年发展实现用户规模超1.4亿，激活设备超1.2亿台。全家Wi-Fi产品以“网络品质提升”为目标，为用户提供“终端+服务+应用”一体化家庭Wi-Fi解决方案，以专业的终端硬件为基础，融合专家上门服务，包括室内网络环境勘测、方案设计、设备安装等，同时支持配套的APP增值服务，包括家庭网络管家、Wi-Fi便捷管理、绿色上网、场景化加速等核心功能，致力于保障Wi-Fi覆盖和连接质量，让客户享受更流畅、更稳定的上网体验。 1.2家庭上网需求升级洞察 通过行业报告、用户问卷/访谈等调研，用户对家庭“理想Wi-Fi”需求的5 大关键词为稳定（80%）、覆盖（76%）、速度（70%）、管理（41%）、安全 （36%）。55%用户遇到Wi-Fi上网问题，主要为户型大覆盖不全、信号满格但是偶尔网速很慢等，近99%用户因网络卡、不稳定等感到“Wi-Fi焦虑”，通过分析用户对网络问题的应对方法，在为用户提供网络调优方面存在需求，网络卡、不稳定、信号弱等是引起“Wi-Fi焦虑”的主要网络问题，针对网络问题，用户应对方法分散，解决问题效率和结果欠佳。通过对家庭上网需求升级洞察，总结全家Wi-Fi业务可以从以下5个方面进行升级。 1.上网更稳：中国移动提供家庭网络一站式服务，确保上网稳定可靠，不卡不掉线。 2.信号更强：智慧家庭工程师上门进行家庭组网服务，实现Wi-Fi信号广覆盖，全屋上网信号强。 3.网速更快：通过与签约宽带带宽匹配的组网终端和组网方案，保障高速 上网。 4.管理更优：通过和家亲APP一站式便捷管理，轻松实现查看家庭联网设备、修改Wi-Fi名称密码、儿童上网管控等。提供家庭网络管家服务，进行家庭网络诊断、主动调优、组网方案设计等。 5.安全更高：家庭网络防火墙，拦截、提醒网络风险，提供APP/网站访问控制、上网轨迹查看、防诈网站管理等服务。 2.Wi-Fi7技术简介 Wi-Fi7是新一代Wi-Fi标准，对应IEEE802.11工作组发布的新的修订标准 IEEE802.11be。 2.1Wi-Fi标准发展介绍 Wi-Fi4标准基于IEEE802.11n协议，于2007年正式发布，工作在2.4和5GHz 频段，支持4×4MIMO，40Mhz频宽，64-QAM调制，最大物理层速率600Mbps。Wi-Fi5标准基于IEEE802.11ac协议，于2013年正式发布，工作在5GHz 频段，最大支持8×8MIMO，信道带宽扩展到80MHz和160MHz，调制方式支持256-QAM，最大物理层速率达6.9Gbps。 Wi-Fi6标准基于IEEE802.11ax协议，于2019年正式发布，可工作在2.4GHz、 5GHz频段，最大支持8×8MIMO，引入OFDMA，UL/DLMU-MIMO，TWT （targetwaketime），1024-QAM新特性，支持WPA3增强安全特性，最大物理层速率达9.6Gbps。Wi-Fi6E技术在2021年发布，扩展Wi-Fi6技术应用在6GHz新频段，更好支持高带宽、低时延长应用。 Wi-Fi7IEEEP802.11be（ExtremelyHighThroughput，简称EHT协议）是最新修订的新一代Wi-Fi技术标准，于2019年3月正式建立工作组（WG），2020年9月发布Draft0.1技术规范框架文档，2024年2月完成IEEESA投票，预计2024年9月发布正式版本。Wi-Fi联盟已于2024年1月开始启动产品Wi-Fi7认证。 2.2Wi-Fi7技术优势 Wi-Fi7相比于Wi-Fi6，除了显而易见的速率提升，更主要体现在用户性能提升上，如图2-1所示。 图2-1Wi-Fi7技术优势 （1）频谱资源更快，干扰更低：Wi-Fi7支持6GHz频段，6GHz无需关注兼容性问题，可实现低时延，国内因频谱限制暂无法使用。除此之外，Wi-Fi7采用OFDMA、Co-SR等抗干扰技术，降低干扰并提高空间复用效率。 （2）最大频宽更快：Wi-Fi7的最大信道带宽从160MHz升级到|320MHz，速率提升100%，国内因6GHz频谱暂未开放，暂无法使用。 （3）调制方式更快：Wi-Fi7调制方式从1024-QAM升级至4096-QAM，速 率提升20%。 （4）MRU更低时延：Wi-Fi7支持MRU动态资源调度，业务时延降低25%。 （5）多链路更可靠，更低时延：Wi-i7引入的Muti-Link，支持终端多链路，实现多发选收，提升可靠性。 2.3Wi-Fi7关键技术介绍 2.3.1物理层提升 （1）调制方式4096-QAM QAM调制利用信号的振幅和相位两个维度来表示不同的调制符号。在QAM调制方式中，调制符号的个数和调制阶数相关，调制阶数越高，每个调制符号所携带的比特数就越多，从而实现更高的数据传输速率。Wi-Fi6的最高调制方式是1024-QAM，其中调制符号承载10个比特信息。为了进一步提升速率，Wi-Fi7将会引入4096-QAM，使得调制符号承载12个比特信息。因此，在相同的编码下，相比于Wi-Fi6的1024-QAM，Wi-Fi7的4096-QAM获得20%的速率提升。 图2-24096-QAM （2）支持最大320MHz带宽 Wi-Fi7支持最大320MHz带宽，2.4GHz和5GHz频段免授权频谱有限且拥挤，现有Wi-Fi在运行VR/AR等新兴应用时，不可避免地会遇到QoS低的问题。为了实现最大吞吐量不低30Gbps的目标，Wi-Fi7将继续引入6GHz频段，并增 加新的带宽模式，包括连续240MHz，非连续160+80MHz，连续320MHz和非连续160+160MHz。 图2-3Wi-Fi7支持带宽 2.3.2多链路设备（MLD） Wi-Fi7引入了一种新的MAC功能，称为“多链路操作”（MLO）。一个MLO设备（MLD）可以与其他MLD在不同的通道上建立多条链路，如图所示。AP和STA之间的设置/关联通过单条链路完成。 图2-4“多链路操作”（MLO） MLO带来的益处主要包括：通过多条链路汇聚传输数据，提高了吞吐量，例如5GHz和6GHz最大汇聚吞吐量是Wi-Fi6的3.6倍。MLO多条链路同时传输数据，降低了网络时延，通过多条链路传输复制的数据或在链路 之间负载均衡，提高了网络的整体稳定性。 MLO类型包括MLSR（多链路单无线电）、eMLSR（增强型多链路单无线电）、NSTRMLMR（多链路多无线电非同时发送和接收）、STRMLMR （多链路多无线电同时发送和接收）。具体特征如下表： 表2-1MLO类型特征表 MLO类型 11beradio数量 特性 MLSR 1 客户端只有一个无线电，但仍然可以支持多个链路。一旦当前传输完成，在固定的静态时间之后就可以改变链路。但是由于客户端信道切换的时间很长，而链路拥塞变化非常快，该模式的吞吐量提升效果最差。 eMLSR ≥2 此模式要求客户端在两个通道上侦听，但实际传输仅发生在其中一个通道上。通过监听，设备可以进行畅通信道评估(CCA)并接收控制帧（例如：RTS），该控制帧将指示下一次传输将发生的链路。这种模式的好处是可以动态切换链路，而不会增加太多的复杂性。它可以在网络拥挤的环境中提供STRMLMR设备的一些延迟优势，而不会大幅增加复杂性。 NSTR 设备支持在多个链路上同时传输/接收，但不能同时在一个链路上进行传输并在另一链路上进行接收。这类设备需要链路之间的传输协调（称为同步MLO），实现起来很复杂。 STR 客户端能够同时在两条链路上进行 异步传输和接收。客户端能够在更高的吞吐量和更高的延迟方面获得MLO的最大优势，但会增加实现的复杂性。为了减少所谓的设备内共存（IDC）干扰，硬件成本也会增加。 2.3.3OFDMA增强 Wi-Fi6标准引入了OFDMA（正交频分多址）技术，OFDMA允许将信道带宽中的子载波分组为称为RU（ResourceUnit）的较小部分。这些单独的RU被分配给不同的客户端，允许接入点在上行链路和下行链路传输期间同时为它们提供服务。在Wi-Fi6中，每个用户只能在分配到的特定RU上发送或接收帧，大大限制了频谱资源调度的灵活性。为解决该问题，进一步提升频谱效率，Wi-Fi7标准中定义了允许将多个RU分配给单用户的机制。 Wi-Fi7基于此构建在EHTPHY中支持新的MRU（Multi-RU）功能，MRU主要作用可以减少干扰带来的信道损失，持续提升OFDMA效率。 MRU允许将多个RU分配给单个用户，一个MRU包括26-tone、52-tone、106-tone、242-tone、484-tone、996-tone、2x996-tone或4x996-tone的组合RU。小于242-toneRU定义为小尺寸RU，大于等于242-tone的RU定义为大尺寸RU，为了平衡实现的复杂度和频谱的利用率，协议中对RU的组合做了一定的限制： 小规格RU（小于242-Tone的RU）只能与小规格RU合并 大规格RU（大于等于242-Tone的RU）只能与大规格RU合并不允许小规格RU和大规格RU混合使用。 表2-2RU类型允许的MRU RU类型 定义 允许的MRU组合 小规格RU 26-tone •26-toneRU+106-toneRU（20/40/80/160/320MHz） 10 52-tone106-tone •26-toneRU+52-toneRU（20/40/80/160/320MHz）•242-toneRU+