超能課堂(296)：次世代無線網(wǎng)絡(luò)WiFi 7馬上就要來了嗎？

自從無線網(wǎng)絡(luò)引入了全新的標(biāo)識，以非常容易理解的WiFi 4/5/6的方式登場后，大家對自家路由器處于什么級別、是不是應(yīng)該升級換代就有了一個容易理解的概念，再加上這兩年由于新冠疫情的原因，居家辦公、線上會議、視頻教學(xué)等極度依賴網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也得到了快速的推廣，越來越多的用戶意識到自己的路由器確實(shí)需要升級了，因此如今WiFi 6路由器的普及在進(jìn)展上還是很順利的。

WiFi 6的路由器才開始普及，WiFi 7又說要來了

然而WiFi 6尚在普及當(dāng)中，我們又聽到了另一個新的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，那就是“次世代無線網(wǎng)絡(luò)”也就是WiFi 7，從命名上看很顯然就是WiFi 6的后繼者。那這個WiFi 7到底是何方神圣，它相比WiFi 6有什么新本領(lǐng)，還沒入手WiFi 6設(shè)備用戶是否需要等待WiFi 7再一步到位呢？我們今天就來簡單盤點(diǎn)一下。

什么是WiFi 7

WiFi 7也就是第7代WiFi標(biāo)準(zhǔn)，具體的規(guī)范要求其實(shí)尚未正式發(fā)布，因為按照計劃的安排，在今年里看到的所有關(guān)于WiFi 7的公開信息都屬于“預(yù)覽”或者“草案”，首個正式的WiFi 7標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)該要到明年才會公布。而且WiFi 7的發(fā)展腳步會與WiFi 5/WiFi 6相似，完整的規(guī)范大體上會分為兩步走，第二版或者說完整版的標(biāo)準(zhǔn)計劃在2022年開始修訂，預(yù)計要到2024年底才會正式發(fā)布。

而從目前的開發(fā)狀態(tài)來看，WiFi 7的本體應(yīng)該會是IEEE 802.11be EHT（Extremely High Throughput，極高吞吐量）標(biāo)準(zhǔn)，這是IEEE 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)的“直系血親”，是在WiFi 6E的基礎(chǔ)上引入了320MHz帶寬、4096-QAM調(diào)制、Multi-RU、多鏈路操作、增強(qiáng)MU-MIMO、多AP協(xié)作等技術(shù)而來，這使得WiFi 7相較于WiFi 6E可以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的延時。按照目前的資料顯示，WiFi 7可以支持高達(dá)30Gbps的吞吐量，相當(dāng)于WiFi 6的3倍，可以滿足高碼率4K/8K視頻（傳輸速率可達(dá)20Gbps）、VR/AR應(yīng)用（延時要求低于5ms）、遠(yuǎn)程辦公、視頻會議以及云計算多種場景的使用。

WiFi 7支持的新特性

其實(shí)WiFi 7的目標(biāo)很明確，就是將WLAN的吞吐量也就是網(wǎng)絡(luò)速率提升到30Gbps的水平，并且在這個基礎(chǔ)上提供足夠低的延時。當(dāng)然這個目標(biāo)說起來簡單，做起來可是個大工程，需要在PHY層和MAC層都要作出改變，但具體如何變化，目前我們能掌握的信息就難以解答了，但主要的技術(shù)變革點(diǎn)還是可以盤點(diǎn)一下。

使用6GHz頻段

其實(shí)WiFi 7并不是首個采用6GHz頻段的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，從WiFi 6E開始就已經(jīng)引入了6GHz頻段，因此WiFi 7的這部分技術(shù)更多地是WiFi 6E的傳承，這也使得WiFi 7可以向下兼容包括WiFi 6E在內(nèi)的其它WiFi標(biāo)準(zhǔn)。

6GHz頻譜

6GHz頻段是一個全球統(tǒng)一的連續(xù)頻譜塊，范圍從5925MHz擴(kuò)展到7125MHz，共計1200MHz頻譜，意味著額外提供了提供7個160MHz信道，或14個80MHz信道，或29個40MHz信道或59個20MHz信道，相當(dāng)于將WiFi網(wǎng)絡(luò)的可用信道直接翻倍。而引入6GHz頻段的最大意義，則是在于新增的頻譜不僅可以緩解信道擁塞的問題，有利于提升了數(shù)據(jù)并發(fā)率，而且由于6GHz頻段只有WiFi 6E以及WiFi 7設(shè)備可以使用，這就可以確保不會被舊款的WiFi 4/WiFi 5/WiFi 6設(shè)備占用信道，使得6GHz頻段的無線設(shè)備擁有足夠低的通信延時。

支持最大320MHz帶寬

而在增加6GHz頻段的同時，WiFi 7也將引入320MHz信道帶寬。更大的信道帶寬相當(dāng)于可以提供更高的傳輸速率。而且在WiFi 7上，信道帶寬的工作模式也會有多種不同的方式，例如連續(xù)的240MHz帶寬、非連續(xù)的160MHz+80MHz、非連續(xù)的80MHz+80MHz、非連續(xù)的160MHz+160MHz等，在靈活度上會比WiFi 6E更高，可以提高信道的利用率，即便是多設(shè)備接入也可以保證連接速率和延時不會受到明顯的影響。

引入4096-QAM調(diào)制技術(shù)

1024-QAM（WiFi 6）與4096-QAM（WiFi 7）的區(qū)別（圖片源自ResearchGate）

WiFi 6E的最高調(diào)制方式是1024-QAM，其中調(diào)制符號承載10-bits數(shù)據(jù)。而WiFi 7將會引入4096-QAM，使得調(diào)制符號可以承載12-bit數(shù)據(jù)。因此在編碼相同的情況下，WiFi 7的4096-QAM理論上可以比WiFi 6E的1024-QAM提供高出20%的數(shù)據(jù)傳輸速率。

支持Multi-RU機(jī)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(jìn)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(jī)制。當(dāng)然，為了平衡實(shí)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Multi-Link多鏈路機(jī)制

為了實(shí)現(xiàn)所有可用頻譜資源的高效利用，迫切需要在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz上建立新的頻譜管理、協(xié)調(diào)和傳輸機(jī)制。工作組定義了多鏈路聚合相關(guān)的技術(shù)，主要包括增強(qiáng)型多鏈路聚合的MAC架構(gòu)、多鏈路信道接入和多鏈路傳輸?shù)认嚓P(guān)技術(shù)。

支持16x16 MU-MIMO功能

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(qiáng)大的特性，分布式MIMO的加入意味著16條數(shù)據(jù)流可以不由一個接入點(diǎn)提供，而是由多個接入點(diǎn)同時提供，這意味著多個AP之間需要相互協(xié)同進(jìn)行工作。

多AP間協(xié)同調(diào)度的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

我們熟知的多路由MESH網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上WiFi網(wǎng)絡(luò)中多AP協(xié)同調(diào)制，但是在在802.11的協(xié)議框架內(nèi)，AP之間實(shí)際上是沒有太多協(xié)作的關(guān)系。因此MESH網(wǎng)絡(luò)下的自動調(diào)優(yōu)、智能漫游等功能都屬于廠商自定義的特性。

在WiFi 7之前，MESH路由并沒有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

其實(shí)說到底，AP間協(xié)作的目的也僅是優(yōu)化信道選擇，調(diào)整AP間負(fù)載等，以實(shí)現(xiàn)射頻資源高效利用、均衡分配的目的。這次WiFi 7直接引入了多AP間的協(xié)同調(diào)度，包括時域和頻域的協(xié)調(diào)規(guī)劃以及干擾協(xié)調(diào)、分布式MIMO等，可以有效降低AP之間的干擾，極大的提升空口資源的利用率。同時由于有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不同廠商的產(chǎn)品在兼容性上應(yīng)該會有較大的改善，這也有利于WiFi 7產(chǎn)品的后續(xù)推廣。

那么我們什么時候可以用上WiFi 7？

其實(shí)這個問題在現(xiàn)在來回答還為時尚早，因為即便是WiFi 6在當(dāng)前來說也還處于普及階段，WiFi 7連標(biāo)準(zhǔn)都還沒最終確定，那自然更談不上什么時候能看到產(chǎn)品或用上產(chǎn)品了。而根據(jù)以往WiFi技術(shù)的更替規(guī)律，新的WiFi產(chǎn)品通常是在大規(guī)模上市后的3到4年時間才能達(dá)到50％的普及率，WiFi 7的第一個標(biāo)準(zhǔn)要到明年才正式公布，產(chǎn)品的大規(guī)模上市還看不到計劃，基本上就沒有任何數(shù)據(jù)可以用來估算普及時間。

TP-Link明確表示W(wǎng)iFi 6E路由器在國內(nèi)默認(rèn)不支持6GHz頻段

而且現(xiàn)在連WiFi 6E都在面臨一個重要的問題，那就是各個國家和地區(qū)對6GHz頻段的開放程度，無線頻譜實(shí)際上是一種國家級的資源，只有相應(yīng)的國家和地區(qū)實(shí)現(xiàn)開放之后，才能用于個人的WiFi網(wǎng)絡(luò)上。而針對6GHz頻段的開放問題，多數(shù)國家和地區(qū)其實(shí)都還在調(diào)研當(dāng)中，而且從已有的消息來看，6GHz頻段的開放與否其實(shí)并未達(dá)成共識，例如北美地區(qū)是傾向于將其作為非授權(quán)頻段使用，也就是說允許個人用于組建WiFi網(wǎng)絡(luò)，而中國則傾向于將其作為授權(quán)頻段，用于5G通訊網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，這就意味著個人在6GHz頻段的使用上是受到限制的。

當(dāng)然6GHz頻段該如何使用這點(diǎn)，其實(shí)目前來說是尚未有定論的，因此在國內(nèi)也不是沒有WiFi 6E的產(chǎn)品在銷售，例如網(wǎng)件的RAXE500、華碩的GT-AXE11000、TP-Link AX11000路由器都支持WiFi 6E標(biāo)準(zhǔn)，英特爾的AX210無線網(wǎng)卡也同樣是WiFi 6E規(guī)格，而且在市場上大量有售，但這些產(chǎn)品在6GHz頻段網(wǎng)絡(luò)的使用上多少是受到限制的。而WiFi 7是將6GHz頻段作為發(fā)展的重點(diǎn)，倘若6GHz頻段最終得不到開放，那么WiFi 7就相當(dāng)于被封印了大部分力量，說不定得重新找一條發(fā)展道路。