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              一文讀懂WiFi 7

              作者:時間:2022-03-08來源:Filter_CN收藏
              編者按:2月15日,高通官方發文介紹了WiFi 7技術,并表示Wi-Fi 7 即將開啟連接領域的新篇章。在高通官網上赫然顯示:我們創新的 Wi-Fi 7 解決方案為下一代 Wi-Fi 設定了標準。賦予了WiFi 7極高的期望。WiFi 7此次已經不是首次露面了,在2022年1月,聯發科就首秀WiFi 7,率先成為業內第一家成功完成WiFi 7技術演示的企業。WiFi 7(Wi-Fi 7)是下一代Wi-Fi標準,對應的是IEEE 802.11將發布新的修訂標準IEEE 802.11be –極高吞吐量EHT(Extr

              2月15日,高通官方發文介紹了WiFi 7技術,并表示Wi-Fi 7 即將開啟連接領域的新篇章。在高通官網上赫然顯示:我們創新的 Wi-Fi 7 解決方案為下一代 Wi-Fi 設定了標準。賦予了WiFi 7極高的期望。WiFi 7此次已經不是首次露面了,在2022年1月,聯發科就首秀WiFi 7,率先成為業內第一家成功完成WiFi 7技術演示的企業。

              本文引用地址:http://www.snowlakeshores.com/article/202203/431764.htm


              WiFi 7(Wi-Fi 7)是下一代Wi-Fi標準,對應的是IEEE 802.11將發布新的修訂標準IEEE 802.11be –極高吞吐量EHT(Extremely High Throughput )。Wi-Fi 7是在Wi-Fi 6的基礎上引入了320MHz帶寬、4096-QAM、Multi-RU、多鏈路操作、增強MU-MIMO、多AP協作等技術,使得Wi-Fi 7相較于Wi-Fi 6將提供更高的數據傳輸速率和更低的時延。Wi-Fi 7預計能夠支持高達30Gbps的吞吐量,大約是Wi-Fi 6的3倍。

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              什么是WiFi 7?WiFi 7和WiFi 6的區別是什么?


              為什么要有Wi-Fi 7?

              隨著WLAN技術的發展,家庭、企業等越來越依賴Wi-Fi,并將其作為接入的主要手段。近年來出現新型應用對吞吐率和時延要求也更高,比如4K和8K視頻(傳輸速率可能會達到20Gbps)、VR/AR、游戲(時延要求低于5ms)、遠程辦公、在線視頻會議和云計算等。雖然最新發布的Wi-Fi 6已經重點關注了高密場景下的用戶體驗,然而面對上述更高要求的吞吐率和時延依舊無法完全滿足需求。

              為此,IEEE 802.11標準組織即將發布一個新修訂標準IEEE 802.11be EHT,即Wi-Fi 7。

              Wi-Fi 7的發布時間

              IEEE 802.11be EHT工作組已于2019年5月成立,802.11be(Wi-Fi 7)的開發工作仍在進行中,整個協議標準將按照兩個Release發布,Release1預計在2021年將發布第一版草案Draft1.0,預期在2022年底發布標準;Release2預計在2022年初啟動,并且在2024年底完成標準發布。

              Wi-Fi 7 vs Wi-Fi 6

              Wi-Fi 7在Wi-Fi 6標準的基礎上,引入了許多新的技術,主要體現在:

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              圖1-2 WiFi 7 vs WiFi 6

              Wi-Fi 7支持的新特性

              Wi-Fi 7協議的目標是將WLAN的吞吐率提升到30Gbps,并且提供低時延的接入保障。為了滿足這個目標,整個協議在PHY層和MAC層都做了相應的改變。相對比與Wi-Fi 6協議,Wi-Fi 7協議帶來的主要技術變革點如下:

              支持最大320MHz帶寬

              2.4GHz和5GHz頻段免授權頻譜有限且擁擠,現有Wi-Fi在運行VR/AR等新興應用時,不可避免地會遇到QoS低的問題。為了實現最大吞吐量不低于30Gbps的目標,Wi-Fi 7將繼續引入6GHz頻段,并增加新的帶寬模式,包括連續240MHz,非連續160+80MHz,連續320 MHz和非連續160+160MHz。

              支持Multi-RU機制

              在Wi-Fi 6中,每個用戶只能在分配到的特定RU上發送或接收幀,大大限制了頻譜資源調度的靈活性。為解決該問題,進一步提升頻譜效率,Wi-Fi 7中定義了允許將多個RU分配給單用戶的機制。當然,為了平衡實現的復雜度和頻譜的利用率,協議中對RU的組合做了一定的限制,即:小規格RU(小于242-Tone的RU)只能與小規格RU合并,大規格RU(大于等于242-Tone的RU)只能與大規格RU合并,不允許小規格RU和大規格RU混合使用。

              引入更高階的4096-QAM調制技術

              Wi-Fi 6的最高調制方式是1024-QAM,其中調制符號承載10bits。為了進一步提升速率,Wi-Fi 7將會引入4096-QAM,使得調制符號承載12bit。在相同的編碼下,Wi-Fi 7的4096-QAM比Wi-Fi 6的1024-QAM可以獲得20%的速率提升。

              引入Multi-Link多鏈路機制

              為了實現所有可用頻譜資源的高效利用,迫切需要在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz上建立新的頻譜管理、協調和傳輸機制。工作組定義了多鏈路聚合相關的技術,主要包括增強型多鏈路聚合的MAC架構、多鏈路信道接入和多鏈路傳輸等相關技術。

              支持更多的數據流,MIMO功能增強

              在Wi-Fi 7中,空間流的數從Wi-Fi 6的8個增加到16個,理論上可以將物理傳輸速率提升兩倍以上。支持更多的數據流也將會帶來更強大的特性——分布式MIMO,意為16條數據流可以不由一個接入點提供,而是由多個接入點同時提供,這意味著多個AP之間需要相互協同進行工作。

              支持多AP間的協同調度

              目前在802.11的協議框架內,AP之間實際上是沒有太多協作的關系。自動調優、智能漫游等常見的WLAN功能都屬于廠商自定義的特性。AP間協作的目的也僅是優化信道選擇,調整AP間負載等,以實現射頻資源高效利用、均衡分配的目的。Wi-Fi 7中的多AP間的協同調度,包括小區間的在時域和頻域的協調規劃,小區間的干擾協調,以及分布式MIMO,可以有效降低AP之間的干擾,極大的提升空口資源的利用率。

              多AP間的協同調度的方式有很多,包括C-OFDMA(Coordinated Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)、CSR(Coordinated Spatial Reuse)、CBF(Coordinated Beamforming)和JXT(Joint Transmission)等。

              我們繼續來看看2月15日高通最新介紹Wi-Fi 7的技術突破

              高速率和高帶寬

              現在使用的Wi-Fi 6,支持2.4 GHz和5 GHz兩個頻段:在早期的Wi-Fi和藍牙等其他無線技術中,2.4 GHz已經被很大程度上共享,該頻段已經變得十分擁堵;5GHz的頻段相比2.4GHz可以提供更多帶寬,從而轉化為更快的速度和更大的容量;Wi-Fi 6E甚至還支持了6GHz頻段,而5GHz和6GHz非常適合高帶寬和低延遲的活動,比如流媒體和云游戲等。

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              但高通的Wi-Fi 7解決方案進一步突破了Wi-Fi的極限:未來三個頻段將能夠同時工作,并將單一通道的寬度從Wi-Fi 6的160MHz擴大到320MHz,峰值傳輸速率將超過40Gbps,比Wi-Fi 6E高出4倍。

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              同時,與Wi-Fi 6的8個數據流相比,Wi-Fi 7將支持16個數據流以及 CMU-MIMO 技術。其中,C代表的是協調(Coordinated),這意味著16個數據流可以不是由一個AP提供,而是由多個AP同時提供。

              多鏈路(Multi-link)

              現在的接入點(AP)通常都提供了對于三個頻段的支持,Wi-Fi 7也將越來越多地提供這種支持。在 Wi-Fi 7之前,用戶只能使用最適合自身需求的其中一個頻段,但是基于多鏈路功能,用戶可以通過多個通道連接到AP,利用這一點來避免擁堵。例如,如果其中一個通道上有流量,設備就可以使用另一個通道,從而得到更低的延遲。

              同時,根據不同區域可用性的不同,多鏈路既可以使用5GHz頻段的兩個通道,也可以是5GHz和6GHz 頻段的兩通道組合。


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              在多鏈路方案中,像路由器這種終端,每次傳輸都使用第一可用頻段,并且可以在上一次的傳輸完成后選擇任意一個頻段進行下一次數據傳輸。通過這種方式,可以避免擁堵,降低延遲。

              高帶寬同時多鏈路功能(High Band Simultaneous Multi-Link)

              現在的某些區域已經可以支持三個320MHz連續頻譜的信道,也有部分區域目前只支持一個信道,甚至還有些區域則完全不支持。

              對于5GHz的頻段來說,并沒有連續的320MHz頻段,因此只有支持6GHz的區域才能支持這種連續模式。通過高帶寬同時多鏈路功能,可以同時對兩個頻段進行聚合操作,匯集兩個信道的吞吐量,即可以通過兩個160MHz的信號組合形成一個320MHz的有效信道。

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              這樣做的好處是,即使在我國這樣沒有分配6GHz頻譜的情況下,通過高帶寬同步多鏈路功能,也能提供240MHz 的有效信道,從而實現在擁堵的情況下達到極高的吞吐量。

              前導碼穿孔(Preamble Puncturing)

              當用戶已經占用一部分信道的帶寬時,比如20MHz或40MHz,通常會阻止AP使用這個頻段,造成一定程度的浪費。針對這種情況,Wi-Fi 7采用了一個創新的解決方案,稱為“前導碼穿孔”,在保證連續信道可用的同時,允許切割并避免使用包含干擾信號的部分頻譜。雖然總帶寬會因穿孔的數量而降低,但仍然能夠提供比其他方式更寬的信道。

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              4K QAM

              在Wi-Fi 6中,已經支持的最高階調制是1024-QAM,而Wi-Fi 7正在標準化一種名為4K QAM的更先進調制方案,與使用1k QAM調制的Wi-Fi 6相比,這種方案可以提高峰值速率來增加吞吐量和數據容量。通過這種方式,最終速度可以達到30Gbps,是目前9.6Gbps 的WiFi 6速度的三倍。

              Wi-Fi 7的應用場景

              Wi-Fi 7引入的新功能將大大提升數據傳輸速率并提供更低的時延,而這些優勢將更有助于新興的應用,如下:

              • 視頻流

              • 視頻/語音會議

              • 無線游戲

              • 實時協作

              • 云/邊緣計算

              • 工業物聯網

              • 沉浸式AR/VR

              • 互動遠程醫療

              譜政策存憂

              不單是高通,聯發科、海思等廠商同樣也在積極布局Wi-Fi 7等下一代無線網絡。Wi-Fi 7將以IEEE 802.11be Extremely High Throughput (EHT)的標準打造,預計將在2023年11月至2024年5月確認正式版本設計。未來,Wi-Fi在我們的生活中將扮演著越來越重要的角色。對于消費者和企業來說,都將是一種重要的資源。

              暢想中的Wi-Fi 7固然很美好,但你一定會關心,我們什么時候能用上?

              答案是——不確定,甚至有可能完全不能用,這是因為Wi-Fi 7在國內的商用前景還蒙著一層“烏云”,其性能成倍的提升,背后需要一個非常核心的資源的支持——無線電頻譜,如果未來頻譜政策不利,Wi-Fi7的商用也將遭遇“卡脖子”。

              此前,WiFi一直使用2.4GH和5GHz頻段部署。但隨著WiFi產業的快速發展,對無線電頻譜資源的需求非常迫切。

              目前,對于6GHz(5925-7125MHz)頻段,各國表現出不同的態度,這種態度直接決定了Wi-Fi 6E以及Wi-Fi 7的命運。這些政策主要集中是否將該頻段作為非授權頻段允許WiFi接入,包括在三種方案:

              (1)6GHz全部(5925-7125 MHz)作為非授權頻段可供WiFi使用

              (2)6GHz中部分(5925-6425MHz)作為非授權頻段可供WiFi使用

              (3)6GHz全部(5925-7125 MHz)作為授權頻段給蜂窩網絡及其他授權接入

              對于WiFi玩家來說,第一種方案是最理想的方案,可以使用1200MHz連續頻率;第二種方案可以使用500MHz連續頻率,基本能夠滿足目前規劃的需求;第三種方案是最不希望出現的,這意味著Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7擴展至6GHz的計劃無法實現,商用的可能性很小。

              我國尚未對6GHz給出明確的政策,但從公開資料來看,似乎更加傾向于將該頻段作為授權頻段,供5G、6G移動通信使用。當前,我國5G發展全球領先優勢已建立,我國無線電管理部門也從頻率高效使用和長遠規劃的角度出發,一直致力于為5G和未來6G技術尋求更多的IMT頻率資源。

              所以,Wi-Fi 7的未來究竟如何,我們且等頻譜政策靴子的落地。





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