回顧歷代Wi-Fi的命名史

Wi-Fi的歷史最早可以追溯到1997年，當(dāng)年802.11標(biāo)準(zhǔn)首次登場(chǎng)，擁有最高2Mbps的傳輸速率（約0. 25MB/s）。隨后，802.11b在1999年發(fā)布，而該標(biāo)準(zhǔn)也被業(yè)內(nèi)視為“初代Wi-Fi”，并一路迭代到802.11b、802.11a、802.11g、802.11n、802.11ac（表1），每一代新的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都大幅提升了Wi-Fi的原始吞吐量和覆蓋范圍，以及更好的用戶體驗(yàn)（圖1）。

看起來(lái)很頭痛？沒(méi)錯(cuò)，早期Wi-Fi協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都是依靠后綴的字母區(qū)分新舊，b、a、g、n沒(méi)有任何順序和關(guān)聯(lián)性可言，普通用戶很難弄清它們之間誰(shuí)更先進(jìn)。這個(gè)問(wèn)題一直持續(xù)到2018年，Wi-Fi聯(lián)盟為802.11ax設(shè)定了“Wi-Fi 6”的全新命名，而且這種基于數(shù)字的世代模型還有追溯性，如此802.11ac、802.11n等早期協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)也就可以用Wi-Fi 5和Wi-Fi 4替代了（圖2），簡(jiǎn)單清晰又明了。

表1：歷代Wi-Fi協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)匯總表

Wi-Fi 7標(biāo)準(zhǔn)仍在制定中

Wi-Fi 7，代表的是IEEE 802.11全新發(fā)布的IEEE 802.11be修訂標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)IEEE 802.11beEHT工作組披露的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)時(shí)間表，時(shí)至今日（2022年6月）依舊處于Wi-Fi 7研發(fā)的中期階段，剛剛進(jìn)行了第二版草案Draf t 2.0的發(fā)布（圖3）。而Wi-Fi 7最終版本的發(fā)布日期，需要等到2024年5月。

因此，無(wú)論是聯(lián)發(fā)科在2022年1月進(jìn)行的全球首個(gè)Wi-Fi 7現(xiàn)場(chǎng)演示、高通在2月發(fā)布的全球首款Wi-Fi 7芯片F(xiàn)astConnect 7800、博通在4月帶來(lái)的BCM4916 SoC和其他Wi-Fi 7生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品（圖4），以及高通剛剛發(fā)布多個(gè)號(hào)稱全球最具擴(kuò)展性的商用Wi-Fi 7專業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案，本質(zhì)上都屬于Wi-Fi 7 Ready，這些芯片只能說(shuō)是支持Wi-Fi 7的部分功能和特性（全部的還在定制中），未來(lái)能否通過(guò)固件更新，從Wi-Fi 7Ready升級(jí)到Wi-Fi 7的正式版還不好說(shuō)。

Wi-Fi 7都哪里變了

在歷代Wi-Fi協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中，Wi-Fi 4相較Wi-Fi 3、Wi-Fi 5相較Wi-F 4，在速度層面有了質(zhì)的跨越，顯著提升了無(wú)線設(shè)備（如手機(jī)、筆記本）的下載速度。然而，到了Wi-Fi 6時(shí)代，哪怕是它的衍生版Wi-Fi 6E（圖5），在速度方面的變化卻并不明顯（遠(yuǎn)不如前輩的十余倍提升），無(wú)線設(shè)備的下載速度并沒(méi)有因新的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)而受益。

Wi-Fi 6E的特色是將Wi-Fi 6的關(guān)鍵特性組合擴(kuò)展至6GHz頻段

實(shí)際上，Wi-Fi 6在協(xié)議制定之初就沒(méi)有主打“提速”，而是專注于“提升接入質(zhì)量”，也就是可以穩(wěn)定接入更多設(shè)備，降低延遲，更適合IoT設(shè)備和智能家居的布網(wǎng)需求，重點(diǎn)關(guān)注了高密場(chǎng)景下的用戶體驗(yàn)。

全新的Wi-Fi 7則充分發(fā)揚(yáng)了“既要，也要”的精神，其無(wú)線傳輸速度可以達(dá)到30Gbps～46Gbps，媲美當(dāng)前最先進(jìn)的雷電4接口的有線傳輸速度（圖6）。同時(shí)，Wi-Fi 7還能進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)延遲，從而滿足視頻/語(yǔ)音會(huì)議、云/邊緣計(jì)算、互動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療、沉浸式AR/VR等場(chǎng)景對(duì)吞吐率和時(shí)延的苛刻要求。

那么，Wi-Fi 7是如何實(shí)現(xiàn)的？

淺析Wi-Fi 7的主要特性

Wi-Fi 7協(xié)議的目標(biāo)是將WL AN網(wǎng)絡(luò)的吞吐率提升到3 0Gb ps（實(shí)際理論可達(dá)46Gbps），并且提供低時(shí)延的接入保障。為了滿足這個(gè)目標(biāo)，整個(gè)協(xié)議在PH Y層和MAC層都做了相應(yīng)的改變（圖7）。

升級(jí)4096 QAM

比如，當(dāng)前Wi-Fi 6的最高調(diào)制方式是1024 QAM，其中調(diào)制符號(hào)承載10bits。全新的Wi-Fi 7將支持4096 QAM（圖8），調(diào)制符號(hào)可以承載12bit，大家可以理解為傳輸?shù)男盘?hào)密度增加了。因此在相同的編碼下，Wi-Fi 7相比Wi-Fi 6可以獲得額外20%的速率提升。

支持320MHz帶寬

我們都知道，傳統(tǒng)2.4GHz和5GHz頻段下的網(wǎng)絡(luò)非常擁擠，在Wi-Fi 6之前運(yùn)行VR /AR等新興應(yīng)用時(shí)很容易遇到QoS低的問(wèn)題。因此，Wi-Fi 6E才會(huì)通過(guò)引入對(duì)6GHz頻段的支持提升吞吐量。全新的Wi-Fi 7同樣支持6GHz頻段，相較Wi-Fi 6E的160MHz，其最大帶寬提升到了320MHz，理論上傳輸速率可直接翻倍。同時(shí)，Wi -F i 7還增加了新的帶寬模式，包括連續(xù)240MHz，非連續(xù)160MHz+80MHz，連續(xù)320MHz和非連續(xù)160MHz+160MHz。

增強(qiáng)的MIMO功能

上一代Wi-Fi 6最多支持8根天線發(fā)送信號(hào)，8根天線接收信號(hào)，也就是8×8 MIMO天線陣列。全新的Wi-Fi 7支持的天線數(shù)量是上代的2倍，最多支持16×16 MIMO天線陣列，理論上傳輸速率也可翻倍。此外，Wi-Fi 7還支持分布式MIMO，16條數(shù)據(jù)流可以不由一個(gè)接入點(diǎn)提供，而是由多個(gè)接入點(diǎn)同時(shí)提供。

通過(guò)上述改進(jìn)，我們就能知道Wi-Fi 7的理論傳輸速率是如何計(jì)算出來(lái)的：9.6Gbps（Wi-Fi 6E的理論最高速率）×1.2（升級(jí)409 6 QAM的增益）×2（帶寬翻倍）×2（天線翻倍）=46Gbps。

Wi-Fi 7的其他變化

Wi-Fi 7的改進(jìn)顯然不止于提速，它還支持Multi-RU機(jī)制，允許將多個(gè)RU分配給單用戶的機(jī)制，較之Wi-Fi 6每個(gè)用戶只能在分配到的特定RU上發(fā)送或接收幀，大大提升了頻譜資源調(diào)度的靈活性。Wi-Fi 7還引入了Multi-Link多鏈路機(jī)制，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)（圖9）。

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在使用支持Wi-Fi 5或Wi-Fi 6的路由器和手機(jī)時(shí)，我們可以同時(shí)搜索到2個(gè)熱點(diǎn)，比如CFa n、CFa n-5G，分別代表2. 4GHz和5GHz兩個(gè)頻段。5GHz頻段的網(wǎng)速快，所以很多用戶都會(huì)讓手機(jī)自動(dòng)接入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。但是，5GHz頻段的抗干擾、穿墻能力差，一旦我們距離路由器遠(yuǎn)了或是隔了一堵墻，手機(jī)就會(huì)自動(dòng)切換到2.4GHz頻段。問(wèn)題是，在Wi-Fi 6環(huán)境下，我們的手機(jī)無(wú)法從2.4GHz切換回5GHz頻段，必要時(shí)還是需要我們手動(dòng)切換。

到了W i - F i 7時(shí)代就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題了，Wi-Fi 7可以同時(shí)接入2.4GHz、5GHz和6GHz三個(gè)頻段，請(qǐng)注意是“同時(shí)接入”，可以根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度自動(dòng)在三個(gè)頻段間切換。此外，Wi-Fi 7還優(yōu)化了對(duì)多A P的支持，大家可以理解成未來(lái)的手機(jī)可以同時(shí)接入多個(gè)路由器。請(qǐng)注意，這里還是“同時(shí)接入”，這意味著當(dāng)我們從一個(gè)路由器（AP）覆蓋范圍走到另一個(gè)路由器覆蓋范圍的過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)的瞬間中斷和重連（切換），系統(tǒng)會(huì)根據(jù)多個(gè)信號(hào)強(qiáng)度自動(dòng)分配不同路由器的網(wǎng)絡(luò)資源。

Wi-Fi聯(lián)盟曾表示，Wi-Fi 7將減少對(duì)時(shí)間敏感的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序內(nèi)的信號(hào)延遲和抖動(dòng)，包括AR /V R、4 K 和8 K視頻流、汽車(chē)、云計(jì)算、游戲和視頻應(yīng)用程序都能從中收益。電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）也曾宣稱，Wi-Fi 7致力于改善用戶體驗(yàn)，在觀看20Gb ps未壓縮速率的8 K視頻的同時(shí)，還能為游戲提供低于5毫秒的實(shí)時(shí)通信。

需要注意的是，各國(guó)對(duì)6GHz（5925MHz～7125MHz）頻段的開(kāi)放態(tài)度并不統(tǒng)一（圖10），比如我國(guó)暫時(shí)就還未對(duì)6GHz給出明確的政策。從現(xiàn)有的資料來(lái)看，我國(guó)似乎更傾向?qū)?GHz頻段作為授權(quán)頻段，用于5G和下一代的6G蜂窩網(wǎng)絡(luò)。這意味著，Wi-Fi6E和Wi-Fi 7擴(kuò)展至6GHz頻段的特性可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，無(wú)論是理論傳輸速率還是其他特性功能的體驗(yàn)都會(huì)出現(xiàn)不同程度的縮水。

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高通Wi-Fi 7專業(yè)平臺(tái)前瞻

本刊曾在2022年第7期《借MWC2022契機(jī) 淺析智能手機(jī)的近中遠(yuǎn)期規(guī)劃》一文中介紹過(guò)全球首個(gè)且速度最快的Wi-Fi 7商用解決方案——高通FastConnect 7800移動(dòng)連接系統(tǒng)（圖11）。今年5月高通發(fā)布的商用Wi-Fi 7專業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案將不再局限于手機(jī)，而是用于專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，覆蓋企業(yè)級(jí)無(wú)線AP、家用Mesh、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)關(guān)、游戲路由器、5G FAW網(wǎng)關(guān)等等應(yīng)用場(chǎng)景（圖12）。

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高通商用Wi-Fi 7專業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案屬于Networking Pro系列第三代產(chǎn)品，包含Networking Pro 1620、1220、820和620四款產(chǎn)品。官方稱它們均具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)加速能力、更低的CPU占用率，也是業(yè)界擴(kuò)展性最佳的，無(wú)論是面向企業(yè)級(jí)、中小企業(yè)、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)關(guān)、專業(yè)用戶網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)還是家庭部署，都能獲得最合適的選擇。

Networking Pro x20系列平臺(tái)擁有極高的吞吐量、極佳的確定性時(shí)延，系統(tǒng)最大物理層（PHY）速率高達(dá)33Gbps（距離Wi-F i 7的理論極限還有一定距離），單個(gè)信道的無(wú)線物理層速率也提升至11.5Gbps，而且單個(gè)信道的用戶容量就超過(guò)500個(gè)（圖13）。

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其中，Networking Pro 1620最為先進(jìn)，它支持四頻16路數(shù)據(jù)流連接（4+4+4+4），峰值無(wú)線容量達(dá)33.1Gbps，主要面向體育場(chǎng)館、大型企業(yè)和頂級(jí)家庭網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);Networking Pro 1220屬于次旗艦，支持三頻12路數(shù)據(jù)流連接（4+4+4），峰值無(wú)線容量為21.6Gbps，面向企業(yè)級(jí)、中小企業(yè)、產(chǎn)消者和頂級(jí)家庭網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);Networking Pro 820支持四頻8路數(shù)據(jù)流連接，面向企業(yè)級(jí)、中小企業(yè)、產(chǎn)消者和頂級(jí)家庭網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);Networking Pro 620支持三頻6路數(shù)據(jù)流連接，面向企業(yè)級(jí)、中小企業(yè)、游戲應(yīng)用和家庭網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（圖14）。

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Networking Pro x20系列平臺(tái)能與高通自家的FastConnect 7800配合使用。為了在遠(yuǎn)距離、戶外等條件下也能最大化利用6GHz頻段，高通還推出了面向硬件和軟件的一站式解決方案“高通自動(dòng)頻率控制”，可集成在基于高通專業(yè)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、高通沉浸式家庭聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的用戶設(shè)備中，將在通過(guò)正式監(jiān)管審批后商用（圖15）。

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小結(jié)

目前聯(lián)發(fā)科、博通和高通都已經(jīng)發(fā)布了Wi-Fi 7無(wú)線產(chǎn)品，當(dāng)前理論速度可達(dá)33Gbps，較之Wi-Fi 6提升了5倍，最快今年年底或明年年初就能買(mǎi)到量產(chǎn)產(chǎn)品。但是，大家不要指望Wi-Fi 7可以全面開(kāi)花，未來(lái)2年還是Wi-Fi 6的天下，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為Wi-Fi 7需要等到2025年才有機(jī)會(huì)取代Wi-Fi 6成為市場(chǎng)主流。因此，大家不要好高騖遠(yuǎn)，還是應(yīng)該仔細(xì)琢磨一下哪款Wi-Fi 6設(shè)備更適合自己（圖16）。

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