下一代無線技術(shù)——Wi-Fi 7，它到底有多強(qiáng)？

Wi-Fi是最成功的無線技術(shù)之一，成功的同時也需要創(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(dāng)我們正在驚嘆它的極速之時，作為下一代的Wi-Fi 7已經(jīng)嶄露頭角，延續(xù)了20多年前推出的這項(xiàng)技術(shù)令人印象深刻的演變。Wi-Fi 7將提供哪些新功能？誰會需要Wi-Fi 7？

Wi-Fi 6時代已經(jīng)開始

Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)在2019年中正式發(fā)布，電氣電子工程師學(xué)會為其定義的名稱為IEEE 802.11ax，負(fù)責(zé)商業(yè)認(rèn)證的Wi-Fi聯(lián)盟為了方便宣傳而稱作Wi-Fi 6。Wi-Fi 6名稱的誕生，讓它與5G一樣成為了淺顯易懂的科技名詞。

從性能上來看，Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)同時支持2.4GHz/5GHz頻段，擁有8×8 MU-MIMO，可以同時向8個終端共享上行、下行的MU-MIMO數(shù)據(jù)包。

2019年第三季度開始，一些主流廠商陸續(xù)進(jìn)入Wi-Fi 6市場，首批Wi-Fi 6產(chǎn)品2019年第三季度銷售規(guī)模為470萬美元。IDC《中國WLAN市場季度跟蹤報(bào)告，2020年第四季度》報(bào)告顯示，2020年，WLAN市場總體規(guī)模已經(jīng)達(dá)到8.7億美元，其中Wi-Fi 6占比31.2%，規(guī)模達(dá)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(shù)字化遠(yuǎn)程項(xiàng)目中的必要支持。IDC預(yù)測，2021年，Wi-Fi 6將繼續(xù)擴(kuò)大市場份額，中國市場將接近4.7億美元的市場規(guī)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6GHz頻段。需指出的是，目前只有美國、韓國和智利等少數(shù)國家已經(jīng)明確將6GHz頻段開放給Wi-Fi使用，歐洲預(yù)計(jì)在2021年6月底之前開放。

Wi-Fi 6E來了，Wi-Fi 7離我們還有多遠(yuǎn)？近期，IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)委員會一個工作小組公布了802.11be標(biāo)準(zhǔn)(即Wi-Fi 7)細(xì)節(jié)，表示已經(jīng)在下一代WLAN規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)訂定上取得不錯的進(jìn)展，Wi-Fi 7預(yù)計(jì)2024年底問世。

Wi-Fi 7將帶來什么改變？

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月就開始初始建組，并于2019年初進(jìn)入立項(xiàng)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)，可見其在吞吐上將會有巨大的優(yōu)勢。

并且現(xiàn)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)速度會相較Wi-Fi 6再增加一倍。此外，Wi-Fi 7也可以結(jié)合多個頻譜，因此在影音上也會提供更高畫質(zhì)的體驗(yàn)。除了高通之外，博通、聯(lián)發(fā)科等網(wǎng)絡(luò)芯片大廠也在積極研發(fā)Wi-Fi 7芯片。

不過想要看到Wi-Fi 7實(shí)際產(chǎn)品，則現(xiàn)在還言之過早，也許再過2年到3年才有機(jī)會看到Wi-Fi 7。由于Wi-Fi 7設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)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)品可能會在2024年下半年在終端市場上架。

雖然Wi-Fi 7還沒有推出，很多新功能仍在定義中，但新標(biāo)準(zhǔn)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什么，以及變化的速度將會如何。

Wi-Fi 6標(biāo)志著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Wi-Fi的發(fā)展。例如在技術(shù)規(guī)格上，802.11ax(Wi-Fi 6)標(biāo)準(zhǔn)使用的是1024-QAM調(diào)制，最大頻寬支持160MHz，理論最高速率為9.6Gbps，而802.11be（Wi-Fi 7）預(yù)計(jì)將進(jìn)一步升級調(diào)制方式，直接使用4096-QAM調(diào)制，由于物理層的提升，極大地?cái)U(kuò)充了傳輸數(shù)據(jù)容量。

與802.11ax比較，802.11be將會有以下改進(jìn)：

· MIMO增強(qiáng)；

· 速度可達(dá)30Gbps；

· 可三頻同時工作；

· 更高的調(diào)制；

· 更低的延遲。

MIMO增強(qiáng)

相比Wi-Fi 6的8個數(shù)據(jù)流同時工作的多用戶多輸出(MU-MIMO)，Wi-Fi 7將升級至支持最高(Tx:16,Rx:16)數(shù)據(jù)流，可大幅提升無線頻寬和客戶端支持?jǐn)?shù)據(jù)，同時引入了更加先進(jìn)的CMU-MIMO。其中，C代表Coordinated(協(xié)同)，意為16條數(shù)據(jù)流可以不由一個接入點(diǎn)提供，而是可由多部無線路由器同時提供，這正好用于近年普及的Mesh WiFi網(wǎng)絡(luò)，讓終端同時連接多部Mesh無線路由器。也就是說，未來Wi-Fi 7時代，天線的數(shù)量會有更多的增加。

新增6GHz頻譜，三頻同時工作

Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)使用了2.4GHz和5GHz兩個頻段，不久前升級版的Wi-Fi 6E引入了新的6GHz頻譜。Wi-Fi 7將繼續(xù)支持6GHz頻段，三個頻段可以同時連接工作，將單個信道的寬度從Wi-Fi 6的160MHz擴(kuò)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(xù)頻譜塊，也意味著能提供更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)連接。

升級至4096-QAM

在無線技術(shù)中，信號調(diào)制極為重要，Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)使用的是1024-QAM調(diào)制技術(shù)，而WiFi 7預(yù)計(jì)將升級調(diào)制方式，直接使用4096-QAM，4096QAM能帶來更大的數(shù)據(jù)容量。所以Wi-Fi 7最終速度可以達(dá)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

通過引入多鏈路操作(MLO)、多AP協(xié)調(diào)、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(shè)備能夠同時跨不同頻段和通道，進(jìn)行傳輸和接收。Wi-Fi 7可通過增加吞吐量來增強(qiáng)這些鏈接，吞吐量是本地網(wǎng)絡(luò)(LAN)中設(shè)備之間的測量數(shù)據(jù)。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(biāo)準(zhǔn)很大的不同，將會是Wi-Fi傳感功能的引入。據(jù)悉通過Wi-Fi 7，可以在沒有任何傳感器的情況下，檢測人們在不同房間移動的情況。據(jù)IEEE主席保羅·尼古利奇(Paul Nikolich)透露，該項(xiàng)技術(shù)還足夠靈敏，甚至可以檢測到用戶的呼吸頻率，“因?yàn)楫?dāng)他們呼吸時，會改變射頻特性和信道特性?！?/p>

我們可以想象，這項(xiàng)技術(shù)可以用在不同的應(yīng)用場景，比如企業(yè)內(nèi)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(jiān)控等等。如果真的加入，其想象空間將非常大。舉例來說，這樣的系統(tǒng)可以用來自動開門。當(dāng)你回家時，家庭互聯(lián)網(wǎng)會檢測到你的存在，并將這些數(shù)據(jù)與你戴著的設(shè)備或攝像頭系統(tǒng)發(fā)出的信號結(jié)合起來，在你走上樓時，它就會自動打開門鎖。

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中的一個重點(diǎn)。關(guān)于多AP的協(xié)作問題。目前在802.11的工作模式下，AP與AP之間實(shí)際上是沒有協(xié)作的。存在的一些廠家定義的協(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)作所帶來的最大的好處就是AP間構(gòu)成的分布式MIMO，可以由兩個不同的AP針對于一個節(jié)點(diǎn)提供MIMO的傳輸功能，這可以大大提高空間復(fù)用的工作效率。

不過該技術(shù)下，AP與AP間的協(xié)作溝通通道是一個需要謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)的內(nèi)容，目前AP協(xié)作的方式都是通過CAPWAP隧道，有線連接到WLC，進(jìn)一步協(xié)作的。這種方式需要AP間都有線連接到一個公共的控制器，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。所以能不能通過無線手段來做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(shè)計(jì)的內(nèi)容。

Wi-Fi和移動通信融合：Wi-Fi 7+6G

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

縱觀移動通信和Wi-Fi的發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)二者在技術(shù)、應(yīng)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，多用戶多輸入多輸出）和Mesh無線寬帶自組網(wǎng)等，就借鑒了移動通信的技術(shù)思路，諸多業(yè)內(nèi)人士甚至斷言，下一代連接技術(shù)，即6G和Wi-Fi 7將會協(xié)同發(fā)展，深度融合。未來的無線AP極有可能即承擔(dān)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)互融互通的問題。

以Wi-Fi 6技術(shù)來談，其關(guān)注的是密集AP場景下的網(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)，如果用戶想要體驗(yàn)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。

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

舉例來說，在6G時代，如果你在多AP場景下，想要體驗(yàn)Wi-Fi 7技術(shù)，你或許不需要去更換支持Wi-Fi 7的手機(jī)、路由、筆記本等設(shè)備，只需要配備一臺支持 Wi-Fi 7特性的無線AP，而它既承擔(dān)了Wi-Fi角色，也能兼顧部分5G/6G移動通信的信號發(fā)射問題，整體更像個微型基站，完美解決了跨設(shè)備之間的蜂窩數(shù)據(jù)和Wi-Fi的融合問題，并且在組網(wǎng)過程、部署成本、連接體驗(yàn)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場景下的互融互通問題。

與此同時，IC廠商推進(jìn) Wi-Fi 7布局 —— 從底層解決連接問題有關(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科技的發(fā)展趨勢。

未來的移動通信和Wi-Fi等無線連接技術(shù)勢必會更加緊密結(jié)合，我們所擔(dān)心的室外信號覆蓋、信號穿墻的問題都將被一一解決，這個過程中無論是由外向內(nèi)進(jìn)攻（5G/6G），還是由內(nèi)向外進(jìn)攻（Wi-Fi），可以預(yù)見最終的結(jié)合將會是趨勢，這個過程或許會相對漫長，但前沿技術(shù)值得我們持續(xù)探究。

Wi-Fi 7對于行業(yè)的意義

不過，上面提到的這些都只是還在規(guī)劃中的技術(shù)，最終是否會被采用，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(xiàn)在的Wi-Fi還不夠好嗎？Wi-Fi 7的規(guī)格是基于對具有嚴(yán)格延遲和可靠性要求的場景而制定的。

Wi-Fi 6滿足了當(dāng)下用例的需求，但Wi-Fi 7的增強(qiáng)將允許Wi-Fi隨著采用(以及由此產(chǎn)生的流量密度)的增加和需求的增加而擴(kuò)大。Wi-Fi 7提供轉(zhuǎn)發(fā)路徑，保證Wi-Fi可擴(kuò)展性，以承載不斷增長的流量負(fù)載，持續(xù)滿足用戶需求。

Wi-Fi 7為正在進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)帶來了更多靈活性和能力。Wi-Fi 7和基于3GPP的5G將共同努力，在新興的私有無線網(wǎng)絡(luò)(PWN)中引入邊緣計(jì)算、分布式和云架構(gòu)、虛擬化和數(shù)字化。更具體地說，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(yīng)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(yīng)用，如工業(yè)自動化、監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、AV/VR和其他基于視頻的應(yīng)用。消費(fèi)者可以受益于Wi-Fi 7的游戲，AV/VR和視頻應(yīng)用程序，以及智能家庭服務(wù)。

除了特定用例，Wi-Fi 7將繼續(xù)擴(kuò)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)境中的大部分無線流量，進(jìn)一步提高寶貴頻譜資源的使用效率。