速度狂翻3倍 !一文看懂Wi-Fi 7究竟比Wi-Fi 6牛在哪里?
作者 | 物联网智库2021-11-21

  导读:WiFi 6 还没完全普及,WiFi 7就要来了?据悉,Wi-Fi 7在Wi-Fi 6的基础上的引入了320MHz带宽、4096-QAM、Multi-RU、多链路操作、增强MU-MIMO、多AP协作等技术,使得Wi-Fi 7相较于Wi-Fi 6将提供更高的数据传输速率和更低的时延。

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  WiFi 6 还没完全普及,WiFi 7就要来了?

  近日,在一口气推出多款新品后,联发科官方又宣布了一个重磅消息。他们将于2022年的CES(国际消费类电子产品展览会)上展示下一代无线传输技术WiFi 7

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  联发科营销副总裁 James Chen表示:“我们将参与到 Wi-Fi 7 技术中。我们希望成为领导者,元宇宙的时代将属于我们。”

  为什么需要WiFi 7?

既然要说WiFi 7,那就不得不先提一下WiFi 6 。

  我们知道,Wi-Fi是由Wi-Fi联盟进行技术认证和商标授权的一种无线通信技术。它背后的技术标准,则是由美国的电气电子工程师协会(IEEE)制定的802.11系列协议。

  目前最新的协议版本是802.11ax,也就是近年来迅速发展的Wi-Fi 6。

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  在最初的很多年里,世界上并没有“Wi-Fi 几代”这样的说法,直接就用802.11后面加几个字母这样的协议编号,对普通用户非常不友好。直到2018年,Wi-Fi联盟才决定把下一代技术标准802.11ax用更为简单易懂的Wi-Fi 6来宣传。

  2019年9月16日,Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi 6认证计划。此后,Wi-Fi 6的大名响彻全世界,目前新发布的设备基本都已经支持Wi-Fi 6了。

  比如去年和今年发布的各大旗舰手机,都会在宣传自家性能参数时提到WiFi 6。WIFI 6相比上一代WiFi 5(802.11 ac),不仅速度快40%,功耗也明显降低,使用WiFi 6协议的路由器还能支持更多设备同时连接并且保证不卡,同时支持最新的WP3安全协议,更加难以破解。

  与之相比,WiFi 7 则是下一代Wi-Fi标准,对应的是IEEE 802.11将发布新的修订标准IEEE 802.11be –极高吞吐量EHT(Extremely High Throughput )。

  Wi-Fi 7在Wi-Fi 6的基础上的引入了320MHz带宽、4096-QAM、Multi-RU、多链路操作、增强MU-MIMO、多AP协作等技术,使得Wi-Fi 7相较于Wi-Fi 6将提供更高的数据传输速率和更低的时延。

  Wi-Fi 7预计能够支持高达30Gbps的吞吐量,大约是Wi-Fi 6的3倍,而联发科将于明年CES上演示的WiFi 7速度会是现在WiFi 6E的2.4倍。

  你可能会问,WiFi 6的性能已经很厉害了,为什么还需要WiFi 7?

  这是因为随着WLAN技术的发展,家庭、企业等越来越依赖Wi-Fi,并将其作为接入网络的主要手段。近年来出现新型应用对吞吐率和时延要求也更高,比如4K和8K视频(传输速率可能会达到20Gbps)、VR/AR、游戏(时延要求低于5ms)、远程办公、在线视频会议和云计算等。虽然Wi-Fi 6已经重点关注了高密场景下的用户体验,然而面对上述更高要求的吞吐率和时延依旧无法完全满足需求

  因此,Wi-Fi 7的到来可以说是大势所趋。

  WiFi 7有多厉害?

Wi-Fi 7在Wi-Fi 6标准的基础上,引入了许多新的技术。华为在其官网上发布了一张对比图,说的非常清晰:

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  Wi-Fi 7协议的目标是将WLAN网络的吞吐率提升到30Gbps,并且提供低时延的接入保障。为了满足这个目标,整个协议在PHY层和MAC层都做了相应的改变。

  相对比与Wi-Fi 6协议,Wi-Fi 7协议带来的主要技术变革点如下(以下内容选自华为官网):

  支持最大320MHz带宽

  2.4GHz和5GHz频段免授权频谱有限且拥挤,现有Wi-Fi在运行VR/AR等新兴应用时,不可避免地会遇到QoS低的问题。

  为了实现最大吞吐量不低于30Gbps的目标,Wi-Fi 7将继续引入6GHz频段,并增加新的带宽模式,包括连续240MHz,非连续160+80MHz,连续320 MHz和非连续160+160MHz。

  支持Multi-RU机制

  在Wi-Fi 6中,每个用户只能在分配到的特定RU上发送或接收帧,大大限制了频谱资源调度的灵活性。为解决该问题,进一步提升频谱效率,Wi-Fi 7中定义了允许将多个RU分配给单用户的机制。

  当然,为了平衡实现的复杂度和频谱的利用率,协议中对RU的组合做了一定的限制,即:小规格RU(小于242-Tone的RU)只能与小规格RU合并,大规格RU(大于等于242-Tone的RU)只能与大规格RU合并,不允许小规格RU和大规格RU混合使用。

  引入更高阶的4096-QAM调制技术

  Wi-Fi 6的最高调制方式是1024-QAM,其中调制符号承载10bits。为了进一步提升速率,Wi-Fi 7将会引入4096-QAM,使得调制符号承载12bit。在相同的编码下,Wi-Fi 7的4096-QAM比Wi-Fi 6的1024-QAM可以获得20%的速率提升。

  引入Multi-Link多链路机制

  为了实现所有可用频谱资源的高效利用,迫切需要在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz上建立新的频谱管理、协调和传输机制。工作组定义了多链路聚合相关的技术,主要包括增强型多链路聚合的MAC架构、多链路信道接入和多链路传输等相关技术。

  支持更多的数据流,MIMO功能增强

  在Wi-Fi 7中,空间流的数从Wi-Fi 6的8个增加到16个,理论上可以将物理传输速率提升两倍以上。支持更多的数据流也将会带来更强大的特性——分布式MIMO,意为16条数据流可以不由一个接入点提供,而是由多个接入点同时提供,这意味着多个AP之间需要相互协同进行工作。

  支持多AP间的协同调度

  目前在802.11的协议框架内,AP之间实际上是没有太多协作的关系。自动调优、智能漫游等常见的WLAN功能都属于厂商自定义的特性。AP间协作的目的也仅是优化信道选择,调整AP间负载等,以实现射频资源高效利用、均衡分配的目的。Wi-Fi 7中的多AP间的协同调度,包括小区间的在时域和频域的协调规划,小区间的干扰协调,以及分布式MIMO,可以有效降低AP之间的干扰,极大的提升空口资源的利用率。

  多AP间的协同调度的方式有很多,包括C-OFDMA(Coordinated Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)、CSR(Coordinated Spatial Reuse)、CBF(Coordinated Beamforming)和JXT(Joint Transmission)等。

  WiFi 7并非十全十美

虽然上文讲了这么多WiFi 7的技术优势,但显然WIFI 7并不是十全十美的。

  比如说WIFI 7的320MHz的超高频宽是必须借助于新的6GHz无线频段才能实现。这也就是说在兼容WiFi6的频段上,802.11be并不能发挥出最大速度;而在802.11be技术真正满速的无线频段上,其实是不能向下兼容以往的WiFi标准的。

  而且如果想真正享受到技术所号称高达30Gbps的网络带宽,你需要一款有足足16根天线的超级无线网卡,其次还需要购买一款有着16根天线的无线路由器,价格可以预见的会十分昂贵。需要如此高规格设备的原因,一是802.11be将数据流并发数量(MIMO)从本世代的最大8条翻倍到最大16条,二是802.11be新增了“协同多用户多入多出(CMU-MIMO)”功能。

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  当然,与家庭或企业中的传统应用场景相比,Wi-Fi 7引入的新功能将更有助于新兴的应用,比如:

  • 视频流

  • 视频/语音会议

  • 无线游戏

  • 实时协作

  • 云/边缘计算

  • 工业物联网

  • 沉浸式AR/VR

  • 互动远程医疗

  看到这里,你一定也很关心WiFi 7什么时候真正到来?

  IEEE 802.11be EHT工作组已于2019年5月成立,802.11be(Wi-Fi 7)的开发工作仍在进行中,整个协议标准将按照两个Release发布。Release1在2021年将发布第一版草案Draft1.0,预期在2022年底发布标准;Release2预计在2022年初启动,并且在2024年底完成标准发布。

  未来几年,我们就能真正体会到WiFi 7为我们生活带来的改变了。

  参考资料:

  1.华为官网:https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100201956/

  2.《WiFi 7真的靠谱吗?》 来源:科技美学

  3.《Wi-Fi 6关键技术解析》 来源:无线深海


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