突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到
作者 | 物联网智库2022-02-18

去年6月,高通资深副总裁Rahul Patel曾表示高通已在进行WiFi-7相关研发,相关产品再过2-3年就有机会看到,但其Wi-Fi 7技术已经在官方的一篇文章中向大家展示了出来。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

近年来,随着XR、 元宇宙、社交游戏、超清视频会议、边缘计算等领域的逐渐成熟,各种新兴的用例正在加速涌现,类似VR等产品对于网络连接的低延时、超高速、大吞吐量产生了更高的需求。

而在办公室、家庭、商场等多个占据用户大量时间的场景中,使用智能设备连接WiFi的情况比使用流量更为常见。

根据IDC早些时候的预测,到2021年底,Wi-Fi 6设备的出货量将超过20亿台,占所有Wi-Fi设备出货量的50%以上,而到了2025年,这一数字将增至52亿台。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

在这样的爆炸性增长背后,Wi-Fi技术一直在通过适应新增需求的方式持续进化。例如,Wi-Fi 6中引入了多用户功能,以提高Wi-Fi在人口密集网络中的性能,而Wi-Fi 6E更是把频谱扩展到了新的6 GHz频段,以满足更高的速度和更低延迟的需求。

随着企业和个人开始利用Wi-Fi 6E不断增强的能力,整个行业也一直在进行下一代Wi-Fi技术的开发。第七代Wi-Fi,也被称为IEEE 802.11 be或Wi-Fi 7,将拥有极高的无线网速和更低的延迟,进一步提升用户的体验。

早在2019年,IEEE 802.11 be标准就开始讨论,该标准的草案版本也已于去年发布。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

本月15日,高通在官网中介绍了WiFi 7技术,表示Wi-Fi 7 即将开启连接领域的新篇章,同时也对WiFi 7抱有极高的期望。

几十年来,高通一直是 Wi-Fi 领域的先驱者,产生了多个关键发明,包括能够快速搭建Wi-Fi网络的板载设备的技术、先进的天线结构、提高速度和范围的无线电波形设计,以及网状Wi-Fi网络技术等。除了具体技术发明之外,高通也对Wi-Fi标准做出了有意义的贡献,并表示创新的Wi-Fi 7解决方案为下一代Wi-Fi设定标准。

虽然Wi-Fi 6标准还相对较新,支持该标准的路由器带来的体验也不错。但高通表示,与 Wi-Fi 6相比,Wi-Fi 7标准的容量和速度将提高一倍,延迟时间也将减少一半。早些时候,联发科还表示,Wi-Fi 7的速度将是Wi-Fi 6的三倍。

下面,让我们来具体介绍下Wi-Fi 7带来了哪些方面的提升:

Wi-Fi 7的优势

高速率和高带宽

现在使用的Wi-Fi 6,支持2.4 GHz和5 GHz两个频段:在早期的Wi-Fi和蓝牙等其他无线技术中,2.4 GHz已经被很大程度上共享,该频段已经变得十分拥堵;5GHz的频段相比2.4GHz可以提供更多带宽,从而转化为更快的速度和更大的容量;Wi-Fi 6E甚至还支持了6GHz频段,而5GHz和6GHz非常适合高带宽和低延迟的活动,比如流媒体和云游戏等。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

但高通的Wi-Fi 7解决方案进一步突破了Wi-Fi的极限:未来三个频段将能够同时工作,并将单一通道的宽度从Wi-Fi 6的160MHz扩大到320MHz,峰值传输速率将超过40Gbps,比Wi-Fi 6E高出4倍。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

同时,与Wi-Fi 6的8个数据流相比,Wi-Fi 7将支持16个数据流以及 CMU-MIMO 技术。其中,C代表的是协调(Coordinated),这意味着16个数据流可以不是由一个AP提供,而是由多个AP同时提供。

多链路(Multi-link)

现在的接入点(AP)通常都提供了对于三个频段的支持,Wi-Fi 7也将越来越多地提供这种支持。在 Wi-Fi 7之前,用户只能使用最适合自身需求的其中一个频段,但是基于多链路功能,用户可以通过多个通道连接到AP,利用这一点来避免拥堵。例如,如果其中一个通道上有流量,设备就可以使用另一个通道,从而得到更低的延迟。

同时,根据不同区域可用性的不同,多链路既可以使用5GHz频段的两个通道,也可以是5GHz和6GHz 频段的两通道组合。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

在多链路方案中,像路由器这种终端,每次传输都使用第一可用频段,并且可以在上一次的传输完成后选择任意一个频段进行下一次数据传输。通过这种方式,可以避免拥堵,降低延迟。

高带宽同时多链路功能(High Band Simultaneous Multi-Link)

现在的某些区域已经可以支持三个320MHz连续频谱的信道,也有部分区域目前只支持一个信道,甚至还有些区域则完全不支持。

对于5GHz的频段来说,并没有连续的320MHz频段,因此只有支持6GHz的区域才能支持这种连续模式。通过高带宽同时多链路功能,可以同时对两个频段进行聚合操作,汇集两个信道的吞吐量,即可以通过两个160MHz的信号组合形成一个320MHz的有效信道。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

这样做的好处是,即使在我国这样没有分配6GHz频谱的情况下,通过高带宽同步多链路功能,也能提供240MHz 的有效信道,从而实现在拥堵的情况下达到极高的吞吐量。

前导码穿孔(Preamble Puncturing)

当用户已经占用一部分信道的带宽时,比如20MHz或40MHz,通常会阻止AP使用这个频段,造成一定程度的浪费。针对这种情况,Wi-Fi 7采用了一个创新的解决方案,称为“前导码穿孔”,在保证连续信道可用的同时,允许切割网络并避免使用包含干扰信号的部分频谱。虽然总带宽会因穿孔的数量而降低,但仍然能够提供比其他方式更宽的信道。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

4k QAM

在Wi-Fi 6中,已经支持的最高阶调制是1024-QAM,而Wi-Fi 7正在标准化一种名为4k QAM的更先进调制方案,与使用1k QAM调制的Wi-Fi 6相比,这种方案可以提高峰值速率来增加吞吐量和数据容量。通过这种方式,最终速度可以达到30Gbps,是目前9.6Gbps 的WiFi 6速度的三倍。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

频谱政策存忧

不单是高通,联发科、海思等厂商同样也在积极布局Wi-Fi 7等下一代无线网络。Wi-Fi 7將以IEEE 802.11be Extremely High Throughput (EHT)的标准打造,预计将在2023年11月至2024年5月确认正式版本设计。未来,Wi-Fi在我们的生活中将扮演着越来越重要的角色。对于消费者和企业来说,都将是一种重要的资源。

畅想中的Wi-Fi 7固然很美好,但你一定会关心,我们什么时候能用上?

答案是——不确定,甚至有可能完全不能用,这是因为Wi-Fi 7在国内的商用前景还蒙着一层“乌云”,其性能成倍的提升,背后需要一个非常核心的资源的支持——无线电频谱,如果未来频谱政策不利,Wi-Fi7的商用也将遭遇“卡脖子”。

突破Wi-Fi性能极限!高通揭秘Wi-Fi 7如何做到

此前,WiFi一直使用2.4GH和5GHz频段部署。但随着WiFi产业的快速发展,对无线电频谱资源的需求非常迫切。

目前,对于6GHz(5925-7125MHz)频段,各国表现出不同的态度,这种态度直接决定了Wi-Fi 6E以及Wi-Fi 7的命运。这些政策主要集中是否将该频段作为非授权频段允许WiFi接入,包括在三种方案:

(1)6GHz全部(5925-7125 MHz)作为非授权频段可供WiFi使用

(2)6GHz中部分(5925-6425MHz)作为非授权频段可供WiFi使用

(3)6GHz全部(5925-7125 MHz)作为授权频段给蜂窝网络及其他授权接入

对于WiFi玩家来说,第一种方案是最理想的方案,可以使用1200MHz连续频率;第二种方案可以使用500MHz连续频率,基本能够满足目前规划的需求;第三种方案是最不希望出现的,这意味着Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7扩展至6GHz的计划无法实现,商用的可能性很小。

我国尚未对6GHz给出明确的政策,但从公开资料来看,似乎更加倾向于将该频段作为授权频段,供5G、6G移动通信使用。当前,我国5G发展全球领先优势已建立,我国无线电管理部门也从频率高效使用和长远规划的角度出发,一直致力于为5G和未来6G技术寻求更多的IMT频率资源。

所以,Wi-Fi 7的未来究竟如何,我们且等频谱政策靴子的落地。


热门文章
随着物联网日益成熟,供应商正在创建应用程序包以简化物联网的部署,但是物联网的安全性仍然令人担忧。多年来,物联网一直是一种被大肆宣传的技术,但是疫情及其导致的远程办公浪潮加速了物联网在企业中的实际应用。
2022-02-18