万物互联时代，Wi-Fi如何解决多设备信道拥堵问题？

电子发烧友网报道（文/黄山明）作为生活中最常见的无线通信技术，Wi-Fi几乎已经融入到了每个可以通信产品中。伴随着智能家居渗透率的提升，家中的通信设备也在不断增多，并且随着生成式AI的加入，也对更多的智能设备提出了更高的信号传输要求。而作为Wi-Fi 6的核心技术，OFDMA与MU-MIMO的出现，让这一问题得以解决。并且在Wi-Fi 7中，MLO与MRU技术的出现，让万物互联进一步成为现实。

 

OFDMA与MU-MMO技术

 

与Wi-Fi 5相比，Wi-Fi 6最大的变化就是新加入了OFDMA与MU-MIMO技术。其中OFDMA技术主要是多个终端能同时进行数据传输，有效降低时延，这也是从Wi-Fi 5的OFDM技术中演进而来。

 

所谓的OFDM（正交频分复用）技术是一种多载波传输方案，可以将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。并且正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。

 

同时，每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰。由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

 

但问题是当有多个信号需要传输时，OFDM只能一个一个接送，这显然拖累了信号的传输效率。那么，能否同时传输多个信号呢？这就是OFDMA技术。

 

其基本原理是将整个频带分成多个子载波，每个子载波可以分配给一个用户或一组用户。这种技术可以有效地提高频谱利用率，允许多个用户同时使用同一频段，实现多用户的并行传输。

 

在OFDMA系统中，每个子载波都可以被分配给不同的用户，从而解决了多用户间的干扰问题，因为每个用户只使用自己分配的子载波。这种频谱分配方式也提高了频谱的利用率，使得更多的用户可以同时使用同一个频带。

 

OFDMA技术的另一个优点是它可以很好地支持移动用户，因为它可以动态地分配子载波，从而适应不同用户的速率需求和移动速度。这种技术可以有效地降低用户的等待时间和通信时延。

 

但新的问题出现了，如果信号数量太多，一次无法全部输出，那么就需要使用到MU-MIMO技术了。这项技术也是从Wi-Fi 5上的SU-MIMO技术演进而来。

 

在SU-MIMO中，空间复用的数据流调度给一个单独的用户，所有的资源都分配给单个用户，并且将提高单个用户的吞吐量。这种技术可以增加无线通信的频谱效率和数据传输速率，但同时只能服务于一个用户。

 

而在MU-MIMO中，空间复用的数据流调度给多个用户，多个用户通过空分方式共享同一时频资源，系统可以通过空间维度的多用户调度获得额外的多用户分集增益。这种技术可以在同一时间内服务多个用户，提高频谱利用率和系统容量。

 

Wi-Fi 7上的MLO与MRU

 

在Wi-Fi 7上，这两项技术再次进行了升级，以应对越来越多智能设备对通信的需求。比如Wi-Fi 7的MU-MIMO技术从过去最多支持8条空间流，拓展到支持16条空间流，提升了一倍。

 

这依赖于Wi-Fi 7中引入的MLO技术，也就是多链路传输技术（Multi-Link Operation），可以在一个AP中，有多个射频芯片，包括2.4GHz芯片、5GHz芯片以及6GHz芯片，意味着它允许多个无线连接同时进行，从而增加网络容量和覆盖范围。MLO可以同时使用多个频段进行数据传输，使得数据流可以在多个通道上并行传输，提高了网络的速度和稳定性。

 

与MU-MIMO不同的是，MU-MIMO局限于AP中的同一个射频芯片，对外建立16条通信链路，当然这些通信链路可以与一个STA建立，也可以与多个STA建立。而MLO技术，则是指在一个AP中的多个视频芯片同时与一个STA建立通信链路。

 

简而言之，MU-MIMO技术主要通过同时与多个用户进行通信来提高网络容量，而MLO技术则通过同时使用多个频段来增加网络容量和覆盖范围。

 

而OFDMA技术在Wi-Fi 7中同样得到了升级，这就是MRU，中文名称为多资源单元（Multiple Resource Uint）。我们已经知道OFDMA可以在一个最小时间单位里，同时向多个用户同时发送信息，大大提升了资源利用率。

 

OFDMA也引入了RU（资源单元）的概念，但一个单元中有多少子载波并不是随意组合的。Wi-Fi标准中有明确规定，比如26-tone RU（即26个子载波组成一个RU），此外还有52-tone RU，106-tone RU，242-tone RU，484-tone RU、996-tone RU、1992-tone RU等。

 

Wi-Fi 7的OFDMA中，一个用户只能对应一个RU，而到了Wi-Fi 7，一个用户可以被分配多个RU。路由器或AP会根据设备的优先级和网络需求，将资源单元分配给优先级较高的设备，并根据MRU来计算每个设备应该使用的子载波。

 

由于这些子载波是相互正交的，因此它们不会相互干扰，从而提高了网络性能和效率。并且MRU技术可以根据网络需求和设备状况动态调整资源分配，实现更灵活和高效的资源管理，提高了网络的性能和稳定性。

 

不过并非是任意两个RU都可以组成一个MRU，前提条件是只有在同一类中的RU才可以组合成一个MRU，即必须同为小部RU，或同为大部RU，才可以组成一个MRU。或许在未来的进一步升级后，这种限制也将被取消。

 

小结

 

在智能通信设备的不断增加与Wi-Fi技术不断发展下，通过Wi-Fi 6中出现的OFDMA与MU-MIMO技术来实现连接多个设备的目的，再通过Wi-Fi 7中的MLO与MRU技术来进一步优化多设备连接的使用体验。或许在未来的Wi-Fi技术中将进一步解决更多设备互联互通的问题，以适应当下这个万物互联的时代。