一文看懂Wi-Fi 7技術(shù)標準與發(fā)展趨勢

Wi-Fi 7是新一代Wi-Fi技術(shù)標準，協(xié)議代號為EHT（ExtremelyHigh Throughput），即極高吞吐量。顧名思義，該標準通過新型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)，將Wi-Fi的性能推向了新的高度，使其高速率、低延時、多并發(fā)的特性可以更好地支持虛擬現(xiàn)實、超高清等新興應(yīng)用的發(fā)展。

Wi-Fi的發(fā)展歷史

Wi-Fi技術(shù)主要是指采用IEEE802.11協(xié)議族標準的無線局域網(wǎng)技術(shù)。Wi-Fi技術(shù)經(jīng)過20余年的發(fā)展，目前已成為無線終端接入互聯(lián)網(wǎng)的主要方式之一，具備速度快、成本低、組網(wǎng)便捷等特點，適用于短距離無線通信場景（如家庭、室內(nèi)辦公、娛樂等）。

目前越來越多的終端設(shè)備（如個人電腦、手機、平板電腦、傳感器、智能家居設(shè)備等）通過Wi-Fi接入互聯(lián)網(wǎng)。早期的Wi-Fi標準IEEE802.11-1997最高速率只能達到2Mbit/s；IEEE802.11b將速率提升到了11Mbit/s；引入了OFDM等技術(shù)后，IEEE802.11g和IEEE802.11a物理層速率提升到了54Mbit/s。之后IEEE802.11協(xié)議族演進出了三代經(jīng)典的標準：IEEE802.11n、IEEE802.11ac和IEEE802.11ax，也就是人們熟悉的Wi-Fi4、Wi-Fi5和Wi-Fi6技術(shù)標準。

IEEE802.11n（Wi-Fi4）加入OFDM、MIMO、MAC層聚合等技術(shù)，最高速率達到了450Mbit/s。IEEE802.11ac（Wi-Fi5）技術(shù)標準將帶寬增加到了80MHz和160MHz，加入波速成形、下行MU-MIMO等技術(shù)，物理層最高速率達到6.9Gbit/s。

IEEE802.11ax（Wi-Fi6）標準則旨在解決Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò)效率問題，提升密集環(huán)境下用戶的網(wǎng)絡(luò)性能，其參考借鑒了4G的OFDMA技術(shù)，同時又引入了1024QAM高階調(diào)制、SR空間復用和上下行MU-MIMO等技術(shù)，最高速率可達到9.6Gbit/s。

Wi-Fi7的設(shè)計目標

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，市場上的新興應(yīng)用層出不窮，例如4K/8K高清視頻、虛擬現(xiàn)實、視頻會議等，這些應(yīng)用對無線通信帶寬有了更高的要求，如4K/8K高清視頻要求數(shù)據(jù)傳輸速率達到20Gbit/s以上。

目前很多應(yīng)用除了高速率之外，對時間敏感度（如時延、抖動、丟包率等）也有很高的要求，例如大型網(wǎng)絡(luò)游戲、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實等新興應(yīng)用，要求時延在10ms以下。

Wi-Fi7的設(shè)計目標是利用現(xiàn)有的2.4GHz和5GHz頻段以及新增的6GHz頻段，兼顧高性能和高可靠性兩方面特性，使得Wi-Fi速率達到30Gbit/s以上，時延降低到5ms以下。

據(jù)悉，IEEE802.11be工作組成立于2019年，目前標準制定進行到DRAFT3.0版本，預計2024年底Wi-Fi7標準將正式發(fā)布。Wi-Fi聯(lián)盟也成立了Wi-Fi7的TTG工作組，計劃在2023年底啟動認證測試。

Wi-Fi7應(yīng)用場景

虛擬現(xiàn)實

隨著元宇宙概念的提出，越來越多的線下場景被數(shù)字化。高性能的XR設(shè)備是元宇宙的入口終端（主要包括VR一體機、VR/AR眼鏡、VR頭盔等），旨在打造一個身臨其境的數(shù)字化場景，用戶通過XR設(shè)備能夠獲得與真實世界一致的用戶體驗。例如運動類VR程序在虛擬環(huán)境中可創(chuàng)建一個運動環(huán)境（如乒乓球場、網(wǎng)球場、羽毛球場等），用戶能夠通過VR設(shè)備進行各種球類運動，仿佛置身真實場地中。此類應(yīng)用終端要在第一時間捕獲用戶的實時動作和身體姿態(tài)，因此對無線網(wǎng)絡(luò)提出了較高要求，高速率、多并發(fā)和低時延才能滿足此類應(yīng)用，而這正好符合Wi-Fi7的技術(shù)特點。

視頻會議/在線辦公

疫情三年，居家辦公、視頻會議、在線辦公、云端辦公成為很多公司員工主要的辦公方式。在后疫情時代，視頻會議、云端辦公等辦公方式以其效率高、互動性強、成本低等特點被不少公司保留。伴隨著4K/8K超高清技術(shù)的引入以及在線人數(shù)的增多，人們對高速率、無卡頓網(wǎng)絡(luò)的需求與日俱增，Wi-Fi7的發(fā)展恰逢其時。此外，無論是居家辦公還是現(xiàn)場辦公，隨著云端應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的增加，用戶也需要更低的延遲和更高的上傳/下載速率，以實現(xiàn)高效辦公。

游戲場景

近年來，電子游戲行業(yè)快速發(fā)展，游戲形態(tài)層出不窮，特別是以“王者榮耀”為代表的手機游戲發(fā)展異?；鸨?。此類游戲通常在一個場景中會有多個不同的玩家，游戲終端與游戲服務(wù)器不斷實時交換游戲生成的數(shù)據(jù)，因此必須保證數(shù)據(jù)的實時性，若延時過大就會影響用戶的游戲體驗。云游戲是一種新興的電子游戲，它允許計算量大的游戲在玩家的低成本終端設(shè)備上運行，這與在傳統(tǒng)平臺上運行的游戲形成鮮明對比。在云游戲中，用戶的終端設(shè)備不需要渲染圖片或視頻，這項工作在云端服務(wù)器完成，因此需要高速率、大帶寬的網(wǎng)絡(luò)配合，Wi-Fi7高速率、低時延的特性正好滿足此類需求。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸以往通過有線網(wǎng)絡(luò)進行，目前正在進行從有線到無線的升級。Wi-Fi7大帶寬、低時延的特點十分契合工業(yè)場景，例如其大帶寬、高速率特性能夠支持工業(yè)場景實時的視頻采集；低時延、高可靠特性能夠保證工業(yè)設(shè)備控制的準確性；高可靠特性能夠保證AGV的無縫漫游。

Wi-Fi7核心技術(shù)

為了達到更高的性能，Wi-Fi7采用了320MHz帶寬、4096QAM高階調(diào)制、多空間流、多RU策略、多鏈路運行（MLO）等技術(shù)。

320MHz帶寬

為了支持更高速率，Wi-Fi7將最大帶寬提升到了320MHz，帶寬的提升使其能夠達到30Gbit/s及以上的速率。320MHz帶寬的使用也與6GHz頻段的開放有很大關(guān)系。美國政府2020年4月23日發(fā)布法規(guī)，將全部6GHz頻段（5925—7125MHz，共計1200MHz帶寬）用于免許可業(yè)務(wù)。歐洲開放5925—6425MHz的500MHz帶寬用于免許可業(yè)務(wù)。擁有6GHz頻段的支持，新一代的Wi-Fi7技術(shù)能夠使用連續(xù)的320MHz帶寬進行數(shù)據(jù)傳輸。

高階調(diào)制

高階調(diào)制一直是Wi-Fi技術(shù)演進中的重要一環(huán)。Wi-Fi7最高支持4096QAM高階調(diào)制，每個符號能夠攜帶12個比特位。Wi-Fi6最高支持1024QAM，每個符號攜帶10個比特位。因此Wi-Fi7的性能相比Wi-Fi6提升20%。

多空間流

自Wi-Fi4引入MIMO技術(shù)之后，多空間流一直都是Wi-Fi技術(shù)提升性能的手段之一。Wi-Fi7最高支持16空間流，較Wi-Fi6的8空間流提升了一倍。

改進的OFDMA策略

Wi-Fi7在多址技術(shù)上繼續(xù)采用正交頻分多址技術(shù)（OFDMA）。自Wi-Fi6開始，Wi-Fi借鑒蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)，引入了OFDMA技術(shù)，增加了RU的概念，但Wi-Fi6的OFDMA技術(shù)仍存在局限性，每個終端只能分配到一個RU。Wi-Fi7改進了OFDMA技術(shù)，在規(guī)則內(nèi)允許單個終端占據(jù)多個RU，使頻譜效率再次得到提升。此外，Wi-Fi7的前導碼穿孔機制也變得更加靈活，支持240MHz和320MHz帶寬。

多鏈路運行

Wi-Fi7引入了多鏈路運行技術(shù)（MLO）。傳統(tǒng)的Wi-Fi一般只能通過單一頻段進行傳輸，而Wi-Fi7引入多鏈路聚合機制，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同物理層鏈路上的分組聚合，在多頻段上同時傳輸數(shù)據(jù)。傳輸?shù)哪Ｊ街饕袕椭苽鬏敽吐?lián)合傳輸。復制傳輸是在兩條鏈路上傳輸同樣的數(shù)據(jù)流，先到先得，增加了鏈路的可靠性。聯(lián)合傳輸是在兩條鏈路上傳輸不同的數(shù)據(jù)流再進行組合，有效提升了傳輸效率。Wi-Fi7通過多鏈路運行技術(shù)可實現(xiàn)更高的吞吐量和更低的時延。

Wi-Fi7的發(fā)展現(xiàn)狀

全球產(chǎn)業(yè)情況

目前Wi-Fi7的芯片及解決方案已經(jīng)問世。高通在2022年MWC大會上發(fā)布了首款支持Wi-Fi7的高通FastConnect7800芯片，可完整支持Wi-Fi7的所有特性，覆蓋2.4GHz、5GHz、6GHz三大頻段，支持高頻多連接并發(fā)技術(shù)、4096QAM高階調(diào)制技術(shù)，峰值傳輸速度可達5.8Gbit/s，比前代提升60％。

博通在2022年發(fā)布了Wi-Fi7生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品組合，芯片組包括BCM67263、BCM6726、BCM43740、BCM43720和BCM4398，產(chǎn)品涵蓋Wi-Fi路由器、住宅網(wǎng)關(guān)、企業(yè)接入點和用戶端設(shè)備。

聯(lián)發(fā)科在CES2023上首次展示了Wi-Fi7解決方案，MediatekFilogic880平臺主要面向運營商、路由器零售商和企業(yè)級市場。Filogic380平臺旨在為智能手機、平板電腦、筆記本電腦、電視和流媒體設(shè)備等眾多終端帶來Wi-Fi7連接。

英特爾也在“2023中國臺北國際計算機展”上展出了全新的支持Wi-Fi7的BE200/GalePeak2無線網(wǎng)卡。

在產(chǎn)品方面，目前上市的Wi-Fi7產(chǎn)品并不是很多，能夠供消費者選擇的主要是路由器產(chǎn)品。

例如TP-Link的ArcherBE900和ArcherBE800，華碩的BE96U，NetGear的BE19000等，現(xiàn)階段這些產(chǎn)品主要在海外銷售。

目前IEEE802.11be標準制定已經(jīng)到了D3.0階段，Wi-Fi聯(lián)盟計劃于2023年年底開始Wi-Fi7的認證測試，預計在Wi-Fi聯(lián)盟認證推出后Wi-Fi7將開始大規(guī)模商用。

我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

目前我國Wi-Fi7產(chǎn)業(yè)處于起步階段。2023年6月1日，工信部網(wǎng)站發(fā)布了《國家無線電辦公室關(guān)于采用IEEE802.11be技術(shù)標準的無線局域網(wǎng)設(shè)備新增型號核準技術(shù)要求及測試方法的通知（征求意見稿）》，Wi-Fi7相關(guān)標準有望在不久后落地。

當然，目前有些產(chǎn)品的方案已基本成熟，例如小米手機在其微博上表示小米13系列和萬兆路由器將支持Wi-Fi7，預計在型號核準政策確定和聯(lián)盟認證推出后市面上會出現(xiàn)更多的Wi-Fi7產(chǎn)品。

目前在Wi-Fi領(lǐng)域，我國主要的產(chǎn)業(yè)鏈為芯片、產(chǎn)品和服務(wù)應(yīng)用，其中芯片及其解決方案是產(chǎn)業(yè)的核心和關(guān)鍵。在Wi-Fi6時代，我國的芯片企業(yè)（如華為海思、樂鑫科技等）已經(jīng)能夠自研Wi-Fi6芯片，隨著我國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相信Wi-Fi7時代會將有更多的***出現(xiàn)。

此外，頻譜資源也是影響我國Wi-Fi7產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。2023年6月28日，工業(yè)和信息化部發(fā)布的新版《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》明確提出，率先在全球?qū)?425—7125MHz全部或部分頻段劃分用于IMT（國際移動通信，含5G/6G）系統(tǒng)，這意味著6GHz的下半部分已經(jīng)劃分給了IMT。上半部分（5925MHz—6425MHz）是否劃分給Wi-Fi目前還沒有明確答案。未來如果這段頻譜劃歸Wi-Fi使用，必將加速Wi-Fi7相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

Wi-Fi7的發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)

頻譜資源

從Wi-Fi的發(fā)展歷史來看，通過擴大頻譜資源換取更高的速率一直是Wi-Fi技術(shù)的發(fā)展方向之一，Wi-Fi7也遵循了這樣的規(guī)律，通過更大的320MHz帶寬獲取更高的速率性能。

6GHz頻段為Wi-Fi7的大帶寬提供了保障，6GHz頻段內(nèi)的連續(xù)頻譜足以提供3個320MHz信道、7個160MHz信道或14個80MHz信道的帶寬，有效解決Wi-Fi頻段不足的問題。

目前美國、日本及歐盟等國家和地區(qū)將6GHz頻譜全部或部分給了Wi-Fi技術(shù)。而我國的頻譜劃分與歐美有所不同，6GHz頻段是否留給Wi-Fi使用還未給出明確政策。當前階段在我國銷售的Wi-Fi產(chǎn)品還不能使用6GHz頻段，目前我國也沒有連續(xù)的320MHz頻段來支持Wi-Fi7的最高速率，因此我國未來的頻譜策略能否支持Wi-Fi7的最大帶寬仍是個疑問。

終端和應(yīng)用

目前Wi-Fi7的發(fā)展還處于起步階段，Wi-Fi7終端普及度不高。如果未來蘋果手機以及安卓手機都支持Wi-Fi7技術(shù)，Wi-Fi7成為高端手機的標配，則無疑會加速Wi-Fi7的發(fā)展和普及。

此外，新型終端及其相應(yīng)的“殺手級應(yīng)用”也會加速Wi-Fi7的普及，例如蘋果VR眼鏡上的沉浸式體驗、VR一體機和AR眼鏡上的“殺手級應(yīng)用”、相關(guān)爆款手機游戲等。但新應(yīng)用也有一定的不確定性，例如火爆了兩年的元宇宙近期開始降溫，元宇宙的鼻祖Meta營收也出現(xiàn)下滑。因此，新終端、新應(yīng)用能否助力Wi-Fi7發(fā)展還有一些不確定因素。

消費者的接受度

目前市場上Wi-Fi7產(chǎn)品的數(shù)量有限，價格偏高。以TP-LINK的Wi-Fi7路由器BE800為例，其在美國亞馬遜網(wǎng)站上的銷售價格為599美元，已經(jīng)接近一部高端手機的售價，價格明顯偏高。后續(xù)隨著Wi-Fi7技術(shù)的成熟以及聯(lián)盟認證的開展，將有更多的Wi-Fi7產(chǎn)品供消費者選擇，產(chǎn)品價格也將下降。

此外換機周期也是需要考慮的因素，2019年Wi-Fi聯(lián)盟正式發(fā)布Wi-Fi6認證，距今也才四年的時間。CounterpointResearch調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2022年手機換機周期長達43個月，為歷史最高水平，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更換周期一般要長于手機，很多家庭在2020年前后更換了Wi-Fi6設(shè)備，消費者是否有意愿在第一時間將Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)升級到Wi-Fi7還有待觀察。

結(jié)語

作為最新一代無線局域網(wǎng)標準，Wi-Fi7將Wi-Fi的性能再次提升到了一個新的高度，適合于新興應(yīng)用場景（如虛擬現(xiàn)實、超高清視頻、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等）。雖然目前Wi-Fi7的發(fā)展仍處于起步階段，但隨著應(yīng)用的不斷創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)生態(tài)的不斷成熟以及消費者需求的不斷增長，未來Wi-Fi7必將成為無線通信的重要組成部分。