下一代無(wú)線(xiàn)技術(shù)——Wi-Fi 7，它到底有多強？

Wi-Fi是最成功的無(wú)線(xiàn)技術(shù)之一，成功的同時(shí)也需要創(chuàng )新。Wi-Fi 6的升級版Wi-Fi 6E剛剛推出，在帶寬頻段和速率上均有明顯提升。

當我們正在驚嘆它的極速之時(shí)，作為下一代的Wi-Fi 7已經(jīng)嶄露頭角，延續了20多年前推出的這項技術(shù)令人印象深刻的演變。Wi-Fi 7將提供哪些新功能？誰(shuí)會(huì )需要Wi-Fi 7？

Wi-Fi 6時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始

Wi-Fi 6標準在2019年中正式發(fā)布，電氣電子工程師學(xué)會(huì )為其定義的名稱(chēng)為IEEE 802.11ax，負責商業(yè)認證的Wi-Fi聯(lián)盟為了方便宣傳而稱(chēng)作Wi-Fi 6。Wi-Fi 6名稱(chēng)的誕生，讓它與5G一樣成為了淺顯易懂的科技名詞。

從性能上來(lái)看，Wi-Fi 6標準同時(shí)支持2.4GHz/5GHz頻段，擁有8×8 MU-MIMO，可以同時(shí)向8個(gè)終端共享上行、下行的MU-MIMO數據包。

2019年第三季度開(kāi)始，一些主流廠(chǎng)商陸續進(jìn)入Wi-Fi 6市場(chǎng)，首批Wi-Fi 6產(chǎn)品2019年第三季度銷(xiāo)售規模為470萬(wàn)美元。IDC《中國WLAN市場(chǎng)季度跟蹤報告，2020年第四季度》報告顯示，2020年，WLAN市場(chǎng)總體規模已經(jīng)達到8.7億美元，其中Wi-Fi 6占比31.2%，規模達2.7億美元，Wi-Fi 6疫情期間逆勢上漲的最主要原因是網(wǎng)絡(luò )成為各數字化遠程項目中的必要支持。IDC預測，2021年，Wi-Fi 6將繼續擴大市場(chǎng)份額，中國市場(chǎng)將接近4.7億美元的市場(chǎng)規模。

與Wi-Fi 6相比，Wi-Fi 6E不屬于Wi-Fi的新版本，而屬于Wi-Fi 6的升級版。Wi-Fi 6E除了支持Wi-Fi 6原本使用的2.4GHz/5GHz頻段外，還拓展了一個(gè)6GHz頻段。需指出的是，目前只有美國、韓國和智利等少數國家已經(jīng)明確將6GHz頻段開(kāi)放給Wi-Fi使用，歐洲預計在2021年6月底之前開(kāi)放。

Wi-Fi 6E來(lái)了，Wi-Fi 7離我們還有多遠？近期，IEEE802.1標準委員會(huì )一個(gè)工作小組公布了802.11be標準(即Wi-Fi 7)細節，表示已經(jīng)在下一代WLAN規格標準訂定上取得不錯的進(jìn)展，Wi-Fi 7預計2024年底問(wèn)世。

Wi-Fi 7將帶來(lái)什么改變？

關(guān)于下一代Wi-Fi技術(shù)(802.11be，即Wi-Fi 7)Wi-Fi 聯(lián)盟早在2018年5月就開(kāi)始初始建組，并于2019年初進(jìn)入立項組，目前協(xié)議組對其的命名是IEEE 802.11 EHT(Extremely High Throughput，極高吞吐量)，可見(jiàn)其在吞吐上將會(huì )有巨大的優(yōu)勢。

并且現在高通也已經(jīng)在進(jìn)行Wi-Fi 7的相關(guān)研發(fā)，網(wǎng)絡(luò )速度會(huì )相較Wi-Fi 6再增加一倍。此外，Wi-Fi 7也可以結合多個(gè)頻譜，因此在影音上也會(huì )提供更高畫(huà)質(zhì)的體驗。除了高通之外，博通、聯(lián)發(fā)科等網(wǎng)絡(luò )芯片大廠(chǎng)也在積極研發(fā)Wi-Fi 7芯片。

不過(guò)想要看到Wi-Fi 7實(shí)際產(chǎn)品，則現在還言之過(guò)早，也許再過(guò)2年到3年才有機會(huì )看到Wi-Fi 7。由于Wi-Fi 7設備標準IEEE 802.11be的最終版本將于2024年上半年發(fā)布，基于Wi-Fi 7的產(chǎn)品可能會(huì )在2024年下半年在終端市場(chǎng)上架。

雖然Wi-Fi 7還沒(méi)有推出，很多新功能仍在定義中，但新標準的進(jìn)展向我們展示了Wi-Fi技術(shù)發(fā)展的軌跡 —— Wi-Fi將走向何方，我們可以期待它帶來(lái)什么，以及變化的速度將會(huì )如何。

Wi-Fi 6標志著(zhù)Wi-Fi 5向前邁進(jìn)了一大步，Wi-Fi 6的改進(jìn)讓吞吐量大大增加。它從根本上改變了Wi-Fi傳輸和管理流量的方式，這提高了技術(shù)的整體質(zhì)量、可靠性和安全性。

Wi-Fi 7將在同樣的方向上進(jìn)一步推動(dòng)Wi-Fi的發(fā)展。例如在技術(shù)規格上，802.11ax(Wi-Fi 6)標準使用的是1024-QAM調制，最大頻寬支持160MHz，理論最高速率為9.6Gbps，而802.11be（Wi-Fi 7）預計將進(jìn)一步升級調制方式，直接使用4096-QAM調制，由于物理層的提升，極大地擴充了傳輸數據容量。

與802.11ax比較，802.11be將會(huì )有以下改進(jìn)：

· MIMO增強；

· 速度可達30Gbps；

· 可三頻同時(shí)工作；

· 更高的調制；

· 更低的延遲。

MIMO增強

相比Wi-Fi 6的8個(gè)數據流同時(shí)工作的多用戶(hù)多輸出(MU-MIMO)，Wi-Fi 7將升級至支持最高(Tx:16,Rx:16)數據流，可大幅提升無(wú)線(xiàn)頻寬和客戶(hù)端支持數據，同時(shí)引入了更加先進(jìn)的CMU-MIMO。其中，C代表Coordinated(協(xié)同)，意為16條數據流可以不由一個(gè)接入點(diǎn)提供，而是可由多部無(wú)線(xiàn)路由器同時(shí)提供，這正好用于近年普及的Mesh WiFi網(wǎng)絡(luò )，讓終端同時(shí)連接多部Mesh無(wú)線(xiàn)路由器。也就是說(shuō)，未來(lái)Wi-Fi 7時(shí)代，天線(xiàn)的數量會(huì )有更多的增加。

新增6GHz頻譜，三頻同時(shí)工作

Wi-Fi 6標準使用了2.4GHz和5GHz兩個(gè)頻段，不久前升級版的Wi-Fi 6E引入了新的6GHz頻譜。Wi-Fi 7將繼續支持6GHz頻段，三個(gè)頻段可以同時(shí)連接工作，將單個(gè)信道的寬度從Wi-Fi 6的160MHz擴展到320MHz。Wi-Fi 7還將支持160+160MHz、240+180MHZ和160+80MHz信道以組合非連續頻譜塊，也意味著(zhù)能提供更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò )連接。

升級至4096-QAM

在無(wú)線(xiàn)技術(shù)中，信號調制極為重要，Wi-Fi 6標準使用的是1024-QAM調制技術(shù)，而WiFi 7預計將升級調制方式，直接使用4096-QAM，4096QAM能帶來(lái)更大的數據容量。所以Wi-Fi 7最終速度可以達到30Gbps，是目前推出的最快Wi-Fi 6速度9.6Gbps的三倍。

更低的延遲

通過(guò)引入多鏈路操作(MLO)、多AP協(xié)調、320MHz帶寬通道等技術(shù)，可以大大降低Wi-Fi 7的延遲，并提高可靠性。其中，多鏈路操作(MLO)使設備能夠同時(shí)跨不同頻段和通道，進(jìn)行傳輸和接收。Wi-Fi 7可通過(guò)增加吞吐量來(lái)增強這些鏈接，吞吐量是本地網(wǎng)絡(luò )(LAN)中設備之間的測量數據。MLO還將降低延遲，并提高可靠性。

Wi-Fi傳感功能

Wi-Fi 7與其前幾代標準很大的不同，將會(huì )是Wi-Fi傳感功能的引入。據悉通過(guò)Wi-Fi 7，可以在沒(méi)有任何傳感器的情況下，檢測人們在不同房間移動(dòng)的情況。據IEEE主席保羅·尼古利奇(Paul Nikolich)透露，該項技術(shù)還足夠靈敏，甚至可以檢測到用戶(hù)的呼吸頻率，“因為當他們呼吸時(shí)，會(huì )改變射頻特性和信道特性?！?/p>

我們可以想象，這項技術(shù)可以用在不同的應用場(chǎng)景，比如企業(yè)內的安全和環(huán)境控制器、房間燈的喚醒與關(guān)閉、手勢控制、嬰兒或者老人的健康監控等等。如果真的加入，其想象空間將非常大。舉例來(lái)說(shuō)，這樣的系統可以用來(lái)自動(dòng)開(kāi)門(mén)。當你回家時(shí)，家庭互聯(lián)網(wǎng)會(huì )檢測到你的存在，并將這些數據與你戴著(zhù)的設備或攝像頭系統發(fā)出的信號結合起來(lái)，在你走上樓時(shí)，它就會(huì )自動(dòng)打開(kāi)門(mén)鎖。

多AP協(xié)作優(yōu)化

Multi-AP coordination(多AP協(xié)作優(yōu)化)，這點(diǎn)可能是Wi-Fi 7中的一個(gè)重點(diǎn)。關(guān)于多AP的協(xié)作問(wèn)題。目前在802.11的工作模式下，AP與AP之間實(shí)際上是沒(méi)有協(xié)作的。存在的一些廠(chǎng)家定義的協(xié)作也僅僅是優(yōu)化信道的選擇，從而避免AP間的沖突。而AP協(xié)作所帶來(lái)的最大的好處就是AP間構成的分布式MIMO，可以由兩個(gè)不同的AP針對于一個(gè)節點(diǎn)提供MIMO的傳輸功能，這可以大大提高空間復用的工作效率。

不過(guò)該技術(shù)下，AP與AP間的協(xié)作溝通通道是一個(gè)需要謹慎設計的內容，目前AP協(xié)作的方式都是通過(guò)CAPWAP隧道，有線(xiàn)連接到WLC，進(jìn)一步協(xié)作的。這種方式需要AP間都有線(xiàn)連接到一個(gè)公共的控制器，然而，如果這樣做，那么Wi-Fi 7的使用需要換多臺Wi-Fi 7路由才可以生效。所以能不能通過(guò)無(wú)線(xiàn)手段來(lái)做AP間溝通，進(jìn)而協(xié)作產(chǎn)生分布式MIMO，是Wi-Fi 7中需要重點(diǎn)設計的內容。

Wi-Fi和移動(dòng)通信融合：Wi-Fi 7+6G

有一個(gè)很有趣的現象，5G的覆蓋已經(jīng)愈發(fā)成熟，但與此同時(shí)5G與Wi-Fi 6的競爭也持續白熱化，甚至有威脅論表明Wi-Fi技術(shù)很快會(huì )消亡，這里其實(shí)也反饋出一個(gè)很有意思的問(wèn)題，即不同連接技術(shù)未來(lái)的發(fā)展是否存在壁壘，如何解決相互融合與協(xié)作問(wèn)題？

縱觀(guān)移動(dòng)通信和Wi-Fi的發(fā)展，不難發(fā)現二者在技術(shù)、應用等領(lǐng)域大有融合的趨勢或可能，例如近些年在 WLAN 技術(shù)中，MU-MIMO（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，多用戶(hù)多輸入多輸出）和Mesh無(wú)線(xiàn)寬帶自組網(wǎng)等，就借鑒了移動(dòng)通信的技術(shù)思路，諸多業(yè)內人士甚至斷言，下一代連接技術(shù)，即6G和Wi-Fi 7將會(huì )協(xié)同發(fā)展，深度融合。未來(lái)的無(wú)線(xiàn)AP極有可能即承擔Wi-Fi的角色，又是 5G/6G信號的微型基站發(fā)射器，真正解決網(wǎng)絡(luò )互融互通的問(wèn)題。

以Wi-Fi 6技術(shù)來(lái)談，其關(guān)注的是密集AP場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò )性能和優(yōu)化，最核心的技術(shù)亮點(diǎn)就是OFDMA(正交頻分多址)和MU-MIMO技術(shù)，如果用戶(hù)想要體驗Wi-Fi 6下的特性和網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化，只需要使用相對的終端即可。

不過(guò)從Wi-Fi 7的協(xié)議指定過(guò)程中，我們可以看到Wi-Fi的場(chǎng)景將會(huì )從單AP逐漸轉向多AP化，甚至最終與通信技術(shù)融合，打破連接的壁壘。

舉例來(lái)說(shuō)，在6G時(shí)代，如果你在多AP場(chǎng)景下，想要體驗Wi-Fi 7技術(shù)，你或許不需要去更換支持Wi-Fi 7的手機、路由、筆記本等設備，只需要配備一臺支持 Wi-Fi 7特性的無(wú)線(xiàn)AP，而它既承擔了Wi-Fi角色，也能兼顧部分5G/6G移動(dòng)通信的信號發(fā)射問(wèn)題，整體更像個(gè)微型基站，完美解決了跨設備之間的蜂窩數據和Wi-Fi的融合問(wèn)題，并且在組網(wǎng)過(guò)程、部署成本、連接體驗等方面更具優(yōu)勢，而這其實(shí)也是Wi-Fi 7協(xié)議中最受關(guān)注的Multi-AP coordination（多AP協(xié)作優(yōu)化）特性，旨在解決多AP場(chǎng)景下的互融互通問(wèn)題。

與此同時(shí)，IC廠(chǎng)商推進(jìn) Wi-Fi 7布局 —— 從底層解決連接問(wèn)題有關(guān)于Wi-Fi 7的多AP協(xié)作優(yōu)化特性的研究，已經(jīng)成為行業(yè)的共識，包括Intel、思科、聯(lián)發(fā)科、Marvell、索尼、三星、華為、諾基亞等巨頭皆已投入到該課題中，而這似乎也的確符合未來(lái)科技的發(fā)展趨勢。

未來(lái)的移動(dòng)通信和Wi-Fi等無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)勢必會(huì )更加緊密結合，我們所擔心的室外信號覆蓋、信號穿墻的問(wèn)題都將被一一解決，這個(gè)過(guò)程中無(wú)論是由外向內進(jìn)攻（5G/6G），還是由內向外進(jìn)攻（Wi-Fi），可以預見(jiàn)最終的結合將會(huì )是趨勢，這個(gè)過(guò)程或許會(huì )相對漫長(cháng)，但前沿技術(shù)值得我們持續探究。

Wi-Fi 7對于行業(yè)的意義

不過(guò)，上面提到的這些都只是還在規劃中的技術(shù)，最終是否會(huì )被采用，還需要WiFi聯(lián)盟成員及IEEE的討論和研究。

Wi-Fi 7在性能和效率的提升令人印象深刻，但我們真的需要它嗎？現在的Wi-Fi還不夠好嗎？Wi-Fi 7的規格是基于對具有嚴格延遲和可靠性要求的場(chǎng)景而制定的。

Wi-Fi 6滿(mǎn)足了當下用例的需求，但Wi-Fi 7的增強將允許Wi-Fi隨著(zhù)采用(以及由此產(chǎn)生的流量密度)的增加和需求的增加而擴大。Wi-Fi 7提供轉發(fā)路徑，保證Wi-Fi可擴展性，以承載不斷增長(cháng)的流量負載，持續滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

Wi-Fi 7為正在進(jìn)行數字化轉型的企業(yè)帶來(lái)了更多靈活性和能力。Wi-Fi 7和基于3GPP的5G將共同努力，在新興的私有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )(PWN)中引入邊緣計算、分布式和云架構、虛擬化和數字化。更具體地說(shuō)，Wi-Fi 7將改善對需要確定延遲、高可靠性和服務(wù)質(zhì)量(QoS)的應用程序的支持。

在企業(yè)中，這將有利于物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用，如工業(yè)自動(dòng)化、監視、遠程控制、AV/VR和其他基于視頻的應用。消費者可以受益于Wi-Fi 7的游戲，AV/VR和視頻應用程序，以及智能家庭服務(wù)。

除了特定用例，Wi-Fi 7將繼續擴大Wi-Fi的可用性，并以低成本的方式傳輸企業(yè)、公共和住宅環(huán)境中的大部分無(wú)線(xiàn)流量，進(jìn)一步提高寶貴頻譜資源的使用效率。