來源：電腦報
WiFi 7 離我們有多遠？
最大帶寬 30Gbps、支持 16 條空間流、時延低于 5ms 的性能指標是 WiFi7 技術(shù)工作組定義的工作目標。
在過去一年多時間里，從芯片廠商到終端設(shè)備廠商，WiFi 7 產(chǎn)品陸續(xù)面世，新一代標準似乎已近在咫尺。
芯片公司是第一波布局 WiFi7 的企業(yè)，在 MWC 2022 上，高通公司宣布推出全球首個 WiFi7 解決方案，F(xiàn)astConnect 7800 基于高頻多連接并發(fā)技術(shù)，F(xiàn)astConnect 7800 支持所有多連接模式，用戶可通過使用 6GHz 頻段中的 320MHz 信道，或全球范圍可用的 5GHz 頻段中的 240MHz 信道。
而博通公司發(fā)布了 WiFi 7" 生態(tài)系統(tǒng) "，包括幾款不同芯片（BCM67263、BCM6726、BCM43740、BCM43720 和 BCM4398），面向家用和企業(yè)級市場。
除此之外，聯(lián)發(fā)科在 1 月份對其 WiFi7 技術(shù)進行了現(xiàn)場演示。
MaxLinear 是一家芯片制造商，于 2020 年收購了英特爾的家庭網(wǎng)關(guān)平臺部門，從此進入 Wi-Fi" 游戲 "，其路線圖上標有 Wi-Fi 7。
據(jù) MaxLinear 寬帶部副總裁兼總經(jīng)理 Will Torgerson 稱，Wi-Fi 7 產(chǎn)品正在開發(fā)中，該公司希望盡快準備好芯片以參與 Wi-Fi 7 測試臺，Wi-Fi 聯(lián)盟預(yù)計將在今年夏天開始進行該測試。
而在終端設(shè)備領(lǐng)域，英特爾于今年 9 月宣布，聯(lián)手博通實現(xiàn)了重要的 WiFi 7 行業(yè)里程碑，" 隨著世界上第一個跨供應(yīng)商 Wi-Fi 7 演示，無線未來已經(jīng)到來 "。
此外，TP-Link、新華三等終端路由器廠商都宣布推出 WiFi 7 路由產(chǎn)品，只不過需要注意的是以 TPlink 的兩款旗艦 "Archer BE900" 與 "Deco BE95" 為例，它們一個號稱無線總帶寬 24000Mbps、另一個更是標稱 33000Mbps —，乍看之下都比 WiFi6 時代的 AX11000 很是高了不少，但在 MIMO 多入多出設(shè)計上離 " 滿血版 "WiFi 7 還有一段距離。
這樣的做法同當年 WiFi 6 落地有些類似，不過可預(yù)見的是 " 殘血 " 與 " 滿血 " 路由又將成為 WiFi 7 時代的爭議 ……
WiFi 7 同 WiFi 6 的差別在哪里？
WiFi 7 在 WiFi 6 標準的基礎(chǔ)上，引入了許多新的技術(shù)，主要體現(xiàn)在：
支持最大 320MHz 帶寬：2.4GHz 和 5GHz 頻段免授權(quán)頻譜有限且擁擠，現(xiàn)有 Wi-Fi 在運行 VR/AR 等新興應(yīng)用時，不可避免地會遇到 QoS 低的問題。為了實現(xiàn)最大吞吐量不低于 30Gbps 的目標，WiFi 7 將繼續(xù)引入 6GHz 頻段，并增加新的帶寬模式，包括連續(xù) 240MHz，非連續(xù) 160+80MHz，連續(xù) 320 MHz 和非連續(xù) 160+160MHz。
支持 Multi-RU 機制：在 WiFi 6 中，每個用戶只能在分配到的特定 RU 上發(fā)送或接收幀，大大限制了頻譜資源調(diào)度的靈活性。為解決該問題，進一步提升頻譜效率，WiFi 7 中定義了允許將多個 RU 分配給單用戶的機制。
當然，為了平衡實現(xiàn)的復(fù)雜度和頻譜的利用率，協(xié)議中對 RU 的組合做了一定的限制，即：小規(guī)格 RU（小于 242-Tone 的 RU）只能與小規(guī)格 RU 合并，大規(guī)格 RU（大于等于 242-Tone 的 RU）只能與大規(guī)格 RU 合并，不允許小規(guī)格 RU 和大規(guī)格 RU 混合使用。
引入更高階的 4096-QAM 調(diào)制技術(shù)：WiFi 6 的最高調(diào)制方式是 1024-QAM，其中調(diào)制符號承載 10bits。為了進一步提升速率，WiFi 7 將會引入 4096-QAM，使得調(diào)制符號承載 12bit。在相同的編碼下，WiFi 7 的 4096-QAM 比 WiFi 6 的 1024-QAM 可以獲得 20% 的速率提升。
支持更多的數(shù)據(jù)流，MIMO 功能增強：在 WiFi 7 中，空間流的數(shù)從 WiFi 6 的 8 個增加到 16 個，理論上可以將物理傳輸速率提升兩倍以上。支持更多的數(shù)據(jù)流也將會帶來更強大的特性——分布式 MIMO，意為 16 條數(shù)據(jù)流可以不由一個接入點提供，而是由多個接入點同時提供，這意味著多個 AP 之間需要相互協(xié)同進行工作。
WiFi 7 能帶來哪些體驗上的改變？
在過去幾年中， WiFi 在不斷提升、適應(yīng)和演進，速率提高、性能優(yōu)化，使用場景也在不斷擴大。對于無線連接的需求，一方面向高帶寬、低時延演進，另一方面也需要降低干擾、有更好的穩(wěn)定性。
WiFi6 得到規(guī)模應(yīng)用后，用戶對無線網(wǎng)絡(luò)性能的要求進一步在提升，WiFi7 的時代即將到來?；谠跁r延、速度和容量等方面的優(yōu)化組合，WiFi7 將成為擴展現(xiàn)實（XR）、元宇宙、社交游戲和邊緣計算等最前沿應(yīng)用場景的核心。
WiFi7 能實現(xiàn)更快的連接。WiFi 的可用頻譜在增加，而且頻譜帶寬也在擴大。目前，在 5GHz、6GHz 頻譜中，已經(jīng)涵蓋了 160MHz 帶寬的特性。隨著 WiFi7 的引入，增加了對 240MHz 甚至是 320MHz 帶寬的支持。而且先進的 4K QAM 調(diào)制解調(diào)技術(shù)，可以在有限的帶寬中盡可能提供更高的吞吐量。
WiFi7 一大技術(shù)特點是啟用了多連接技術(shù)，可以使所有數(shù)據(jù)同時或者交替進行傳輸。在 5GHz、6GHz 頻譜疊加使用的場景下，手機和路由器所在的系統(tǒng)能得到更高的吞吐量，當然系統(tǒng)也可以選擇性地進行連接。
WiFi7 還具備自適應(yīng)連接的能力。例如 " 前導(dǎo)碼打孔（Preamble Puncturing）" 的創(chuàng)新性解決方案，支持 AP 接入點在不受上述干擾影響的同時，可以使用連續(xù)信道。
WiFi 標準演進史
在過去的 20 年間，WiFi 已經(jīng)逐漸成為人們最常用的無線連接技術(shù)。從常 見的桌面終端、移動終端、家具電器到汽車，隨處可見 WiFi 的身影，WiFi 為數(shù)十億的設(shè)備提供接入互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)。
第一代 WiFi 標準規(guī)范出現(xiàn)在上世紀 90 年代，IEEE 專門成立了 802.11 小組來負責(zé) WLAN 協(xié)議的制定與發(fā)展。IEEE 在 1997 年 6 月推出了第 一代 802.11 協(xié)議，第一代無線局域網(wǎng)標準（WLAN）定義物理層運行 在 2.4GHz，數(shù)據(jù)最大傳輸速率為 2 Mbps。
第二代 WiFi 標準規(guī)范 802.11a 發(fā)布在 1999 年，IEEE 工作小組將該協(xié)議定義在 5GHz，數(shù)據(jù)最大傳輸速率達到了 54 Mbps。同年，IEEE 工作小組推出了定義在 2.4 GHz，最高傳輸速率為 11 Mbps 的 802.11b 標準。在這一年，Wi-Fi 聯(lián)盟也正式成立。 而在 WiFi 芯片上，最早基 于 802.11a 協(xié)議推出 WiFi 芯片的三家公司是思科、Intersil（2016 年 被瑞薩收購）和 Atheros（2011 年被高通收購）。
第三代 WiFi 標準規(guī)范 802.11g 發(fā)布在 2003 年，IEEE 工作小組使用了 802.11a 協(xié)議中的 OFDM 技術(shù)，在規(guī)格上綜合了 802.11b 的 2.4GHz 頻段和 802.11a 的最高 54 Mbps 的傳輸速率產(chǎn)生了 802.11g 協(xié)議。同 時，從第三代 WiFi 標準開始，新標準都會向前兼容舊的版本。芯片廠 商從當年 7 月開始逐步推出符合新協(xié)議的 WiFi 芯片，當時的主要芯片 廠商有博通、德州儀器、Agere 和 Intersi，而博通則是當時 802.11g 協(xié)議下的主要供應(yīng)商。
第四代 WiFi 標準規(guī)范 802.11n（WiFi4）發(fā)布在 2009 年，隨著互聯(lián)網(wǎng) 的發(fā)展、流媒體的出現(xiàn)，終端設(shè)備對無線連接技術(shù)的速率和穩(wěn)定性提出了更高的要求。第四代標準中，IEEE 工作小組引入了 MIMO、波速 成形、雙倍帶寬（40MHz）等新概念。MIMO 和雙倍帶寬提高了最大 傳輸速率，而波速成形增加了最大傳輸距離。802.11n 工作在 2.4 GHz 頻段上，使用 40Mhz 帶寬和 4*4 MIMO 時，最大傳輸速率可達 600 Mbps。WiFi4 芯片廣泛應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)市場上，例如智能家居或者白電 等產(chǎn)品上。WiFi 4 芯片可分為傳統(tǒng)路由芯片，搭配 MCU 使用的芯片 以及 SoC 芯片。
第五代 WiFi 標準規(guī)范 802.11ac（WiFi5）發(fā)布在 2013 年，IEEE 工作 小組再次擴展了射頻帶寬（提升到 160MHz，但芯片廠商只實現(xiàn)了 80MHz 頻寬），引入了更高階的調(diào)制技術(shù)（256-QAM），傳輸速率最高 可搞達 1.73 Gbps。但是 WiFi5 僅運行在 5Ghz 頻段上，并不支持 2.4GHz 頻段。早在 2012 年 1 月，博通在臺北發(fā)布了第五代 WiFi 芯 片，并取得 LG、華碩、華為、中興、友訊、微軟等 14 家設(shè)備廠商的 支持。在 2015 年，IEEE 發(fā)布了 802.11ac 的 wave2 階段，主要通過 MU-MIMO 技術(shù)提高了多用戶數(shù)據(jù)并發(fā)處理能力和網(wǎng)絡(luò)資源利用率。
第六代 WiFi 標準規(guī)范 802.11ax（WiFi6）發(fā)布在 2015 年。隨著移動 互聯(lián)網(wǎng)帶來的移動終端數(shù)量激增，以及物聯(lián)網(wǎng)更廣泛地出現(xiàn)在家庭生 活中，單個 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)中的接入設(shè)備數(shù)量越來越多。如何同時接入更 多設(shè)備，并保證不同接入設(shè)備的使用體驗，成為了擺在 IEEE 面前的新 挑戰(zhàn)。WiFi6 同時支持 2.4 GHz 和 5 GHz 雙頻段，設(shè)計的初衷就是為 了解決越來越多的終端接入網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致效率降低的問題。WiFi6 具有高速 度、低延時、低功耗三大特點。編碼方式升級到 1024-QAM 帶來了高 速度。WiFi6 中 OFDMA 技術(shù)的應(yīng)用，允許所有用戶同時傳輸數(shù)據(jù)， 降低延時。
而在 OFDM 系統(tǒng)中，一旦有大量用戶同時進行數(shù)據(jù)請求時， 就會造成網(wǎng)絡(luò)堵塞的情況。同時 WiFi6 中新加入的上行 MU-MIMO， 提高了設(shè)備向路由器傳輸數(shù)據(jù)時的網(wǎng)絡(luò)資源利用率。WiFi6 中新引入的 TWT 技術(shù)，可根據(jù)設(shè)備的情況自動調(diào)節(jié)發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)的時間，同 時可以增加設(shè)備睡眠時間，從而降低功耗。WiFi 6 芯片被廣泛用于手 機 WiFi、無線路由器、物聯(lián)網(wǎng)與智能家居以及 AR/VR 市場中。
根據(jù) Strategy Analytics 的報告顯示，2021 年高通、博通和聯(lián)發(fā)科已經(jīng)成為了前三大 WiFi 芯片廠商。國內(nèi)廠商方面，博通集成已推出全球首款 WiFi 6 物聯(lián)網(wǎng)芯片 BK7236 。樂鑫科技推出了結(jié)合 WiFi 6 與 Bluetooth 5 ( LE ) 的 32 位 RISC-V SoC 芯片 ESP32-C6。
國際 WiFi 聯(lián)盟宣布于 2021 年 1 月起開始提供 WiFi 6E 的認證。WiFi 6E 帶來的主要升級集中在新增了 6 GHz 的頻段，更多的信道和頻譜資 源將有助緩解信道擁堵的問題，改善高并發(fā)條件下的使用體驗。
第七代 WiFi 標準規(guī)范 802.11be（WiFi7）于 2022 年底發(fā)布， 新標準在第六代的基礎(chǔ)上進一步拓展了帶寬（可高達 320 MHz），使用 更新的 4096-QAM 調(diào)制技術(shù)來提高速率，還創(chuàng)新的采用了 Multi-RU、 Multi-Link 和增強 MU-MIMO 等新技術(shù)。
WiFi 7 的到來，將滿足使用者 對于高清 4K/8K 視頻，VR/AR、低延時游戲以及遠程協(xié)同辦公的需求。 高通在 MWC2022 上首次推出了 WiFi 7 解決方案 FastConnect 7800， 芯片設(shè)計最大傳輸速率可達 5.8 Gbps，高通預(yù)計將于 2022 年下半年 開始商用。
總的來說，雖然 WiFi7 目前有很多特性由于頻譜審批、終端設(shè)備支持等原因，在相當時間內(nèi)，實用性較低。但它代表的大帶寬、低延遲和高均衡、高協(xié)作性，仍然值得我們期待。
