Wi-Fi 7要來了！

IEEE開發(fā)了802.11系列中指定的Wi-Fi標準，后綴為b、g、n、ac、ax和be。其中，Wi-Fi 7是最新一代Wi-Fi標準，對應的是即將發(fā)布的新標準IEEE 802.11be EHT（Extremely High Throughput，極高吞吐量）。該標準建立在Wi-Fi 6/6E標準的基礎上，預計能夠支持高達46Gbps的吞吐量，大約是Wi-Fi 6的3倍。

從理論上說，相比前一代Wi-Fi標準，Wi-Fi 7大幅度提升的性能的確是業(yè)界期盼已久的。不過，這里還存在著一些問題，相信很多業(yè)內人士也有這樣的疑問——已經問世的Wi-Fi 6/6E至今尚未進入全面商用，為什么我們還需要Wi-Fi 7？Wi-Fi 7能為我們帶來哪些好處？它又會有哪些更具吸引力的應用前景呢？

什么是Wi-Fi 7？

首先讓我們來看什么是Wi-Fi 7。

顧名思義，Wi-Fi 7是指第7代Wi-Fi標準，該標準建立在現有的Wi-Fi 6/6E基礎之上，同時將一些新技術納入其中。Wi-Fi 7遵循IEEE 802.11be標準中概述的規(guī)范，其PHY（物理層）和MAC（介質訪問控制）層已被修改以支持Wi-Fi 7標準中的EHT模式。Wi-Fi 7的開發(fā)主要是為了滿足更高的數據速率、更低的延遲、更高的頻譜效率、更高的功率效率、更高的容量密度以及更高的成本效率等要求。

兩年前Wi-Fi 6正式推出時，它引入了幾種旨在提高整體性能的新無線技術，包括正交頻分多址（OFDMA），多用戶多輸入多輸出（MU-MIMO），以及目標喚醒時間（TWT）。簡言之，OFDMA將信道劃分為資源單元（RU），允許同時向多個用戶發(fā)送更小的數據包，有助于減少延遲并更有效地使用網絡資源。MU-MIMO的使用，允許無線路由器借助不同的空間流同時進行數據傳輸，從而為視頻流和在線游戲等應用提供更高的性能。TWT將允許客戶端設備在需要接入網絡之前保持睡眠狀態(tài)，有效節(jié)省了客戶端設備的電池壽命。這些技術在Wi-Fi 7中仍然存在，但有一些細微的調整。

從技術角度看，Wi-Fi 7標準與前幾代相比并沒有根本上的不同。首先，Wi-Fi 7仍將在2.4GHz、5GHz和6GHz頻段運行，與現有的Wi-Fi 6/6E設備相比，它計劃提供的性能會更好。為了實現這一目標，Wi-Fi7將使用增強型OFDMA、4096-QAM、具有16個空間流的MU-MIMO、320MHz信道和其他新功能。在數據速率上Wi-Fi 7也會有更大的提升，有望達到46Gbps。通過增強的OFDMA操作，使用多資源單元（MRU），Wi-Fi 7網絡中的數據延遲和干擾將大幅縮減。

要說Wi-Fi 7最大的進步也是最值得夸耀的地方，首當其沖的就是MU-MIMO流的數量增加一倍，將達到16個，這也是Wi-Fi 7整體吞吐量增長的關鍵驅動因素。此外，Wi-Fi 7引入的多鏈路操作（MLO）技術，允許設備在多個無線頻帶上同時發(fā)送和接收數據，以創(chuàng)建單個聚合連接，不僅能提供更高的吞吐量，而且有助于減少延遲，同時數據不會受到網絡流量或干擾的阻礙。

圖1：Wi-Fi 7引入的多鏈路操作（MLO）技術

允許設備在多個無線頻帶上同時發(fā)送和接收數據

（圖源：Qualcomm）

從應用角度看，Wi-Fi 7旨在支持面向未來的實時應用，包括視頻流、無線游戲、遠程醫(yī)療、邊緣/云計算、AR/VR、工業(yè)物聯網、語音/視頻會議等。一旦Wi-Fi 7標準投入商用，還能減少對5G/B5G網絡在更短距離內快速數據傳輸的依賴，人們也可以繼續(xù)通過熟悉的路由器獲得更高速的互聯網連接。

Wi-Fi 7將帶來哪些好處？

Wi-Fi 7最大的變化是理論上的最大數據速率和帶寬，這與在早期迭代中將Wi-Fi功能擴展為更高性能的總體趨勢相一致。在Wi-Fi 7中，這是通過更高的QAM、更高的頻率（6GHz頻帶）和更大的帶寬分配來實現的。表1是多個參數下Wi-Fi 6/6E和Wi-Fi 7技術之間的相似性和差異。

表1：Wi-Fi 6/6E和Wi-Fi 7技術之間的差異

（數據來源：IEEE、Wi-Fi Alliance、Intel ）

與Wi-Fi 6/6E相比，Wi-Fi 7的優(yōu)勢主要體現在：

320 MHz信道的使用使得吞吐量加倍。Wi-Fi 7的320MHz信道帶寬與Wi-Fi 6/6E最大160MHz信道帶寬相比具有顯著的速度優(yōu)勢，對于帶寬密集型應用程序來說，這個升級還是非常受歡迎的。

支持更多的數據流，MIMO功能增強。Wi-Fi 7把空間流的數量從Wi-Fi6/6E原有的8個增加到16個。根據Intel的預估，當與320MHz信道相結合時，Wi-Fi 7有望提供46Gbps的理論最大數據速率，比Wi-Fi 6/6E的9.6Gbps提高了近5倍。

在相同編碼下，Wi-Fi 7的4096-QAM比Wi-Fi 6的1024-QAM速率提升20%。

增強的OFDMA提高了頻譜效率，減少了延遲并改善了用戶體驗。

支持多AP間的協(xié)同調度，更有效地使用正交時間/頻率和空間資源。多AP間的協(xié)同調度包括小區(qū)間的在時域和頻域的協(xié)調規(guī)劃、小區(qū)間的干擾協(xié)調，以及分布式MIMO，可有效降低AP之間的干擾，提升空口資源的利用率。

在Wi-Fi7中引入的Multi-Link多鏈路機制，可實現所有可用頻譜資源的高效利用。

增加的Wi-Fi 7容量、更低的延遲和改進的干擾管理功能使得Wi-Fi7成為許多應用的理想選擇，包括AR/VR、4K和8K視頻流、云計算、視頻通話、視頻會議、遠程辦公等。

何時能看到Wi-Fi 7兼容設備？

IEEE 802.11be工作組于2019年5月成立，目前802.11be（Wi-Fi 7）的開發(fā)工作仍在進行中。整個協(xié)議標準將按照兩個Release發(fā)布，Release 1在2021年發(fā)布了第一版草案Draft1.0，預計在2022年底完成標準發(fā)布；Release 2在2022年初啟動，預計在2024年底完成標準發(fā)布。以下是預測的Wi-Fi 7進展時間表：

圖2：預測的Wi-Fi 7進展時間表

（圖源：Intel）

如果一切都按照既定計劃進行，802.11be標準有望在2024年前獲批。不久之后，主要制造商就會推出相關的路由器和其他網絡設備。

有一個事實想必大家都非常清楚，那就是Wi-Fi 7要想實現真正的商用，許多系統(tǒng)級設計挑戰(zhàn)最終都將落在芯片制造商身上。他們除了必須設計出高度集成的模擬前端以實現新標準提出的更高性能，還需要在前向和后向兼容性方面做足功夫。Wi-Fi 7中的三頻操作有助于確保后向兼容性，Wi-Fi 7數據包中的前導碼結構旨在確保前向兼容性。此外，采用的接口、尺寸大小在很大程度上也會影響芯片的使用。

2022年4月份，Broadcom宣布率先推出四款用于接入點的Wi-Fi 7芯片，其中BCM67263、BCM6726、BCM43740和BCM43720的PHY速率高達11.5Gbps，以及用于智能手機的BCM4398 Wi-Fi 7和Bluetooth 5組合芯片，PHY速率達6.05Gbps。雖然沒有達到Wi-Fi 7的理論40+Gbps PHY速率，但這些解決方案的速率將是現有Wi-Fi 6/6E解決方案的兩倍多，同時還能提供更低的延遲。

其中，BCM67263和BCM6726芯片專為住宅Wi-Fi 7接入點市場設計，這兩款芯片都可以用于路由器、住宅網關、Wi-Fi擴展器和Wi-Fi網格配置。BCM43740和BCM43720專為企業(yè)Wi-Fi接入點市場設計，經過優(yōu)化后，它們可用于企業(yè)Wi-Fi接入點。這些芯片都不是完整的SoC，而是通過PCIe接口連接到處理器，如Broadcom BCM4916四核Armv8 B53 CPU和集成的10G/5G/2.5G multi-Gig PHY，如圖3所示。

圖3：博通BCM67263、BCM6726應用框圖

（圖源：Broadcom）

另一個有關Wi-Fi 7的最新消息是，英特爾（Intel）預計將于2024年將Wi-Fi 7引入到客戶端平臺。該公司無線解決方案部門副總裁埃里克·麥克勞林（Eric McLaughlin）在新聞發(fā)布會上表示，到2024年，英特爾的Wi-Fi “802.11be”將集成到筆記本電腦等PC產品中。

為什么我們需要Wi-Fi 7？

802.11be標準目前只有一個草案，該草案描述了實現既定目標所需的技術實現。因此，在企業(yè)市場，預計它將有利于物聯網和IIoT應用，以及工業(yè)自動化、監(jiān)控和遠程控制。此外，它還可以用于未來的AR/VR和其他需要高帶寬、低延遲和高連接可靠性的基于視頻的應用。對于家庭用戶，由于Wi-Fi 7的延遲較低，喜歡在線游戲的人們將深深受益于該項技術。不僅如此，智能家居服務將更上一層樓。

放眼未來，我們可以從以下幾個方面粗略地展望一下Wi-Fi 7應用帶來的好處。

一是企業(yè)網絡全面升級，高效率將帶來巨大價值。長時間的登錄等待、不同步的虛擬會議以及擁擠的互聯網環(huán)境對人們的工作帶來極大困擾。為了獲得更流暢、更可靠的體驗，Wi-Fi 7是關鍵。有了Wi-Fi 7，我們可以隨時與全球合作伙伴舉行跨時區(qū)的無延遲會議。使用Wi-Fi 7，我們可以在家遠程通勤，不會浪費時間從云端加載東西，也不再受困于疫情的影響。

二是隨時隨地享受海量在線游戲、沉浸式AR/VR和4K/8K視頻。不可阻擋的視頻娛樂浪潮帶來了空前的流量壓力，要想在熱鬧的數字世界獲得極佳的體驗，沒有緩沖、延遲或擁塞，Wi-Fi 7的出世乃勢在必行。

三是帶來智能生活方式的革命。Wi-Fi 7能讓我們實現真正的智能生活，如果你擁有多臺智能家居設備，或者你的家里有大量的互聯網設備，Wi-Fi 7將以超快的響應時間讓它們始終保持在線。

當然，我們中的許多人仍在使用僅限于Wi-Fi 5的設備和路由器，這在目前已經是近十年的標準。Wi-Fi 6/6E雖然更新了很多，但還沒有進入到絕大多數消費設備。那么，為什么網絡行業(yè)會如此熱衷于推動無線技術的發(fā)展呢？簡單地說，這是因為我們在其他領域看到了更多的創(chuàng)新，這些創(chuàng)新可能會在未來幾年中受益于無線性能的提高。

盡管視頻會議和物聯網（IoT）技術在今天仍然是相對較新的技術，但在未來幾年，它們的普及率將越來越高，這在企業(yè)部門尤其如此。因為傳感器和監(jiān)控設備等工業(yè)物聯網設備的大規(guī)模部署，很容易受到現有Wi-Fi設備的限制。即使在家里，我們中的許多人也擁有多個智能音箱、智能燈泡、智能插頭和無數其他聯網電器，它們都需要以較高的速率和帶寬連接到互聯網。

Wi-Fi 7是迄今為止性能最強大的Wi-Fi標準，它將極大地改善用戶體驗，為我們帶來高達46Gbps的理論速率、高達320MHz的信道帶寬和更低的延遲。Wi-Fi 7增加的容量、更低的延遲和改進的干擾處理能力使其成為很多新興應用的理想選擇。雖然普通家庭用戶可能看不到立即升級到最新標準帶來的好處，但AR/VR和游戲流媒體等新技術的早期采用者將深深受益于Wi-Fi 7帶來的出色用戶體驗。

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