[New WiFi] Spatial Reuse in WiFi

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802.11ax 被視為 802.11ac 的後續規範,
同時, 也會是 WiFi 的未來主流版本,
在所有的特色中, 除了增加 QAM 的調變, 增加頻帶, 增加MIMO,
這些用以增加傳送速度的功能外,
有兩個有趣的功能: Spatial Reuse 和 LBT (Listen before talk)
在這篇文章中, 主要討論 Spatial Reuse 的部分,
資料來自: https://mentor.ieee.org/802.11/dcn/15/11-15-0811-00-00ax-topics-for-consideration-for-spatial-reuse.pptx

來自: http://maxwifi.org/2018/03/07/802-11ax-max-wifi-full-picture/

在802.11ax中, Spatial Reuse又可以分成三個方向:
  • OBSS-Interference based Frequency Reuse
  • Sector Based Transmission (802.11ah)
  • Beamforming and Spatial Sharing (802.11ad)

OBSS-Interference based Frequency Reuse 
提供的功能像是 LTE 架構下的 feICIC,
提供不同頻率, 不同功率的共存設定,
因此, 每個AP可以在一個較小且不衝突的範圍內,
提供高速的傳輸速率, 類比於 LTE 架構下的 central user.
而在相交疊範圍中, 相鄰AP則使用不同的頻率.

來自: Topics for Consideration for Spatial Reuse

這樣的設計, 一方面是因為 WiFi 頻寬使用越來越大,
在 802.11ax 使用 80MHz 下, 2.4GHz 的 ISM band 將不再有頻率重複利用,
為了減少碰撞的發生, 相鄰的 WiFi AP 一定要設定成不同的頻帶避免干擾.

Sector Based Transmission (802.11ah) 
則是把 sector 的概念引入 WiFi 網路,
sector 一樣是來自於電信網路 (例如: LTE) 的概念, 
通常來說, 一個基地台, 每120度切一個方向作為一個sector,
而這三個 sector 由三個不同的指向性天線服務.
考慮到這裡的天線指向是固定 (面對三個不同方向),
並不會有使用者位置追蹤以及天線配置的問題.

Beamforming and Spatial Sharing (802.11ad)
則是在 802.11ad 下的波束指向技術,
考慮到 60GHz 的通道特性, 以及相對於其波束的特殊設計,
要直接套用在 802.11ax 以 2.4GHz 和 5GHz 為主的通訊頻帶,
仍會面臨很大的問題, 或是要有根本性的修正,
有可能會是退回到 802.11ac 中, 以 precoding 進行波束設計的方法.

然而, 最大的問題應該是 802.11 並不是一個強制性的規範,
按照目前的趨勢, 包括像是 Qualcomm 等大廠都沒列入此功能,
可能會難以推廣, 或是像是移動性支援一樣, 指出現在高階的 WiFi AP 上,
不論如何, 這至少是一個好的徵兆,
至少大家開始注意在密集佈建 (ultra dense deployment) 的環境下,
無線環境的干擾, 以及空間重複利用的重要性,
這些改進, 很有可能是 5G 網路上能夠取得最大的效能增益.

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