下一代无线技术 —— Wi-Fi 7，它到底有多强？

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Wi-Fi是最成功的无线技术之一，成功的同时也需要创新。Wi-Fi 6的升级版Wi-Fi 6E刚刚推出，在带宽频段和速率上均有明显提升。


当我们正在惊叹它的极速之时，作为下一代的Wi-Fi 7已经崭露头角，延续了20多年前推出的这项技术令人印象深刻的演变。Wi-Fi 7将提供哪些新功能？谁会需要Wi-Fi 7？


Wi-Fi 6时代已经开始


Wi-Fi 6标准在2019年中正式发布，电气电子工程师学会为其定义的名称为IEEE 802.11ax，负责商业认证的Wi-Fi联盟为了方便宣传而称作Wi-Fi 6。Wi-Fi 6名称的诞生，让它与5G一样成为了浅显易懂的科技名词。

从性能上来看，Wi-Fi 6标准同时支持2.4GHz/5GHz频段，拥有8×8 MU-MIMO，可以同时向8个终端共享上行、下行的MU-MIMO数据包。

2019年第三季度开始，一些主流厂商陆续进入Wi-Fi 6市场，首批Wi-Fi 6产品2019年第三季度销售规模为470万美元。IDC《中国WLAN市场季度跟踪报告，2020年第四季度》报告显示，2020年，WLAN市场总体规模已经达到8.7亿美元，其中Wi-Fi 6占比31.2%，规模达2.7亿美元，Wi-Fi 6疫情期间逆势上涨的最主要原因是网络成为各数字化远程项目中的必要支持。IDC预测，2021年，Wi-Fi 6将继续扩大市场份额，中国市场将接近4.7亿美元的市场规模。

与Wi-Fi 6相比，Wi-Fi 6E不属于Wi-Fi的新版本，而属于Wi-Fi 6的升级版。Wi-Fi 6E除了支持Wi-Fi 6原本使用的2.4GHz/5GHz频段外，还拓展了一个6GHz频段。需指出的是，目前只有美国、韩国和智利等少数国家已经明确将6GHz频段开放给Wi-Fi使用，欧洲预计在2021年6月底之前开放。

Wi-Fi 6E来了，Wi-Fi 7离我们还有多远？近期，IEEE802.1标准委员会一个工作小组公布了802.11be标准(即Wi-Fi 7)细节，表示已经在下一代WLAN规格标准订定上取得不错的进展，Wi-Fi 7预计2024年底问世。

Wi-Fi 7将带来什么改变？


关于下一代Wi-Fi技术(802.11be，即Wi-Fi 7)Wi-Fi 联盟早在2018年5月就开始初始建组，并于2019年初进入立项组，目前协议组对其的命名是IEEE 802.11 EHT(Extremely High Throughput，极高吞吐量)，可见其在吞吐上将会有巨大的优势。

并且现在高通也已经在进行Wi-Fi 7的相关研发，网络速度会相较Wi-Fi 6再增加一倍。此外，Wi-Fi 7也可以结合多个频谱，因此在影音上也会提供更高画质的体验。除了高通之外，博通、联发科等网络芯片大厂也在积极研发Wi-Fi 7芯片。

不过想要看到Wi-Fi 7实际产品，则现在还言之过早，也许再过2年到3年才有机会看到Wi-Fi 7。由于Wi-Fi 7设备标准IEEE 802.11be的最终版本将于2024年上半年发布，基于Wi-Fi 7的产品可能会在2024年下半年在终端市场上架。




虽然Wi-Fi 7还没有推出，很多新功能仍在定义中，但新标准的进展向我们展示了Wi-Fi技术发展的轨迹 —— Wi-Fi将走向何方，我们可以期待它带来什么，以及变化的速度将会如何。

Wi-Fi 6标志着Wi-Fi 5向前迈进了一大步，Wi-Fi 6的改进让吞吐量大大增加。它从根本上改变了Wi-Fi传输和管理流量的方式，这提高了技术的整体质量、可靠性和安全性。

Wi-Fi 7将在同样的方向上进一步推动Wi-Fi的发展。例如在技术规格上，802.11ax(Wi-Fi 6)标准使用的是1024-QAM调制，最大频宽支持160MHz，理论最高速率为9.6Gbps，而802.11be（Wi-Fi 7）预计将进一步升级调制方式，直接使用4096-QAM调制，由于物理层的提升，极大地扩充了传输数据容量。

与802.11ax比较，802.11be将会有以下改进：


MIMO增强；
速度可达30Gbps；
可三频同时工作；
更高的调制；
更低的延迟。



MIMO增强


相比Wi-Fi 6的8个数据流同时工作的多用户多输出(MU-MIMO)，Wi-Fi 7将升级至支持最高(Tx:16,Rx:16)数据流，可大幅提升无线频宽和客户端支持数据，同时引入了更加先进的CMU-MIMO。其中，C代表Coordinated(协同)，意为16条数据流可以不由一个接入点提供，而是可由多部无线路由器同时提供，这正好用于近年普及的Mesh WiFi网络，让终端同时连接多部Mesh无线路由器。也就是说，未来Wi-Fi 7时代，天线的数量会有更多的增加。

新增6GHz频谱，三频同时工作


Wi-Fi 6标准使用了2.4GHz和5GHz两个频段，不久前升级版的Wi-Fi 6E引入了新的6GHz频谱。Wi-Fi 7将继续支持6GHz频段，三个频段可以同时连接工作，将单个信道的宽度从Wi-Fi 6的160MHz扩展到320MHz。Wi-Fi 7还将支持160+160MHz、240+180MHZ和160+80MHz信道以组合非连续频谱块，也意味着能提供更高质量的网络连接。

升级至4096-QAM


在无线技术中，信号调制极为重要，Wi-Fi 6标准使用的是1024-QAM调制技术，而WiFi 7预计将升级调制方式，直接使用4096-QAM，4096QAM能带来更大的数据容量。所以Wi-Fi 7最终速度可以达到30Gbps，是目前推出的最快Wi-Fi 6速度9.6Gbps的三倍。

更低的延迟


通过引入多链路操作(MLO)、多AP协调、320MHz带宽通道等技术，可以大大降低Wi-Fi 7的延迟，并提高可靠性。其中，多链路操作(MLO)使设备能够同时跨不同频段和通道，进行传输和接收。Wi-Fi 7可通过增加吞吐量来增强这些链接，吞吐量是本地网络(LAN)中设备之间的测量数据。MLO还将降低延迟，并提高可靠性。

Wi-Fi传感功能


Wi-Fi 7与其前几代标准很大的不同，将会是Wi-Fi传感功能的引入。据悉通过Wi-Fi 7，可以在没有任何传感器的情况下，检测人们在不同房间移动的情况。据IEEE主席保罗·尼古利奇(Paul Nikolich)透露，该项技术还足够灵敏，甚至可以检测到用户的呼吸频率，“因为当他们呼吸时，会改变射频特性和信道特性。”




我们可以想象，这项技术可以用在不同的应用场景，比如企业内的安全和环境控制器、房间灯的唤醒与关闭、手势控制、婴儿或者老人的健康监控等等。如果真的加入，其想象空间将非常大。举例来说，这样的系统可以用来自动开门。当你回家时，家庭互联网会检测到你的存在，并将这些数据与你戴着的设备或摄像头系统发出的信号结合起来，在你走上楼时，它就会自动打开门锁。

多AP协作优化


Multi-AP coordination(多AP协作优化)，这点可能是Wi-Fi 7中的一个重点。关于多AP的协作问题。目前在802.11的工作模式下，AP与AP之间实际上是没有协作的。存在的一些厂家定义的协作也仅仅是优化信道的选择，从而避免AP间的冲突。而AP协作所带来的最大的好处就是AP间构成的分布式MIMO，可以由两个不同的AP针对于一个节点提供MIMO的传输功能，这可以大大提高空间复用的工作效率。


不过该技术下，AP与AP间的协作沟通通道是一个需要谨慎设计的内容，目前AP协作的方式都是通过CAPWAP隧道，有线连接到WLC，进一步协作的。这种方式需要AP间都有线连接到一个公共的控制器，然而，如果这样做，那么Wi-Fi 7的使用需要换多台Wi-Fi 7路由才可以生效。所以能不能通过无线手段来做AP间沟通，进而协作产生分布式MIMO，是Wi-Fi 7中需要重点设计的内容。

Wi-Fi和移动通信融合：Wi-Fi 7+6G


有一个很有趣的现象，5G的覆盖已经愈发成熟，但与此同时5G与Wi-Fi 6的竞争也持续白热化，甚至有威胁论表明Wi-Fi技术很快会消亡，这里其实也反馈出一个很有意思的问题，即不同连接技术未来的发展是否存在壁垒，如何解决相互融合与协作问题？


纵观移动通信和Wi-Fi的发展，不难发现二者在技术、应用等领域大有融合的趋势或可能，例如近些年在 WLAN 技术中，MU-MIMO（Multi-User Multiple-Input Multiple-Output，多用户多输入多输出）和Mesh无线宽带自组网等，就借鉴了移动通信的技术思路，诸多业内人士甚至断言，下一代连接技术，即6G和Wi-Fi 7将会协同发展，深度融合。未来的无线AP极有可能即承担Wi-Fi的角色，又是 5G/6G信号的微型基站发射器，真正解决网络互融互通的问题。

以Wi-Fi 6技术来谈，其关注的是密集AP场景下的网络性能和优化，最核心的技术亮点就是OFDMA(正交频分多址)和MU-MIMO技术，如果用户想要体验Wi-Fi 6下的特性和网络优化，只需要使用相对的终端即可。

不过从Wi-Fi 7的协议指定过程中，我们可以看到Wi-Fi的场景将会从单AP逐渐转向多AP化，甚至最终与通信技术融合，打破连接的壁垒。

举例来说，在6G时代，如果你在多AP场景下，想要体验Wi-Fi 7技术，你或许不需要去更换支持Wi-Fi 7的手机、路由、笔记本等设备，只需要配备一台支持 Wi-Fi 7特性的无线AP，而它既承担了Wi-Fi角色，也能兼顾部分5G/6G移动通信的信号发射问题，整体更像个微型基站，完美解决了跨设备之间的蜂窝数据和Wi-Fi的融合问题，并且在组网过程、部署成本、连接体验等方面更具优势，而这其实也是Wi-Fi 7协议中最受关注的Multi-AP coordination（多AP协作优化）特性，旨在解决多AP场景下的互融互通问题。

与此同时，IC厂商推进 Wi-Fi 7布局 —— 从底层解决连接问题有关于Wi-Fi 7的多AP协作优化特性的研究，已经成为行业的共识，包括Intel、思科、联发科、Marvell、索尼、三星、华为、诺基亚等巨头皆已投入到该课题中，而这似乎也的确符合未来科技的发展趋势。

未来的移动通信和Wi-Fi等无线连接技术势必会更加紧密结合，我们所担心的室外信号覆盖、信号穿墙的问题都将被一一解决，这个过程中无论是由外向内进攻（5G/6G），还是由内向外进攻（Wi-Fi），可以预见最终的结合将会是趋势，这个过程或许会相对漫长，但前沿技术值得我们持续探究。


Wi-Fi 7对于行业的意义


不过，上面提到的这些都只是还在规划中的技术，最终是否会被采用，还需要WiFi联盟成员及IEEE的讨论和研究。

Wi-Fi 7在性能和效率的提升令人印象深刻，但我们真的需要它吗？现在的Wi-Fi还不够好吗？Wi-Fi 7的规格是基于对具有严格延迟和可靠性要求的场景而制定的。

Wi-Fi 6满足了当下用例的需求，但Wi-Fi 7的增强将允许Wi-Fi随着采用(以及由此产生的流量密度)的增加和需求的增加而扩大。Wi-Fi 7提供转发路径，保证Wi-Fi可扩展性，以承载不断增长的流量负载，持续满足用户需求。

Wi-Fi 7为正在进行数字化转型的企业带来了更多灵活性和能力。Wi-Fi 7和基于3GPP的5G将共同努力，在新兴的私有无线网络(PWN)中引入边缘计算、分布式和云架构、虚拟化和数字化。更具体地说，Wi-Fi 7将改善对需要确定延迟、高可靠性和服务质量(QoS)的应用程序的支持。

在企业中，这将有利于物联网和工业物联网应用，如工业自动化、监视、远程控制、AV/VR和其他基于视频的应用。消费者可以受益于Wi-Fi 7的游戏，AV/VR和视频应用程序，以及智能家庭服务。

除了特定用例，Wi-Fi 7将继续扩大Wi-Fi的可用性，并以低成本的方式传输企业、公共和住宅环境中的大部分无线流量，进一步提高宝贵频谱资源的使用效率。

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