新突破!WiFi 7即將登場…
2月15日,高通官方發(fā)文介紹了WiFi 7技術,并表示W(wǎng)i-Fi 7 即將開啟連接領域的新篇章。在高通官網(wǎng)上赫然顯示:我們創(chuàng)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(jīng)不是首次露面了,在2022年1月,聯(lián)發(fā)科就首秀WiFi 7,率先成為業(yè)內第一家成功完成WiFi 7技術演示的企業(yè)。但WiFi 7目前尚未真正上市,市場上最新的WiFi標準是WiFi 6E,然而感覺WiFi 6E都沒有完全普及,WiFi 7是一張King牌還是一張大餅?
什么是WiFi和WiFi 7?
在說WiFi之前,要提到一名女演員——海蒂·拉瑪 (Hedy Lamarr),同時她也是一名發(fā)明家,1941年,她借鑒了音樂家喬治·安太爾同步演奏鋼琴的原理發(fā)明了“跳頻技術”FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum),為日后CDMA、藍牙、Wi-Fi等技術奠定了一些基礎。
Hedy Lamarr
1985年,F(xiàn)CC發(fā)布了ISM牌照,開放了三個頻段,其中包括2.4GHz,允許節(jié)點采用擴頻技術(spread-spectrum)來進行通信。ISM頻段開放后,1988年,最初始的無線局域網(wǎng)WaveLAN誕生。它也被認為是WiFi設計的原型,從那時開始,WiFi的發(fā)展逐漸拉開了序幕。
1993年熱點(Hotspot)接入的概念被提出。即通過無線網(wǎng)絡協(xié)議,構建小基站,然后通過基站和ISP網(wǎng)絡進行直連。熱點概念也成為WiFi最終得以實行的關鍵點之一。
1997年,美國電氣和電子工程師協(xié)會IEEE頒布了第一代無線局域網(wǎng)標準---IEEE 802.11協(xié)議,規(guī)定了無線局域網(wǎng)在2.4GHz波段進行操作,這一波段被全球無線電法規(guī)組織定義為擴頻使用波段。WiFi技術便開始以802.11為基礎不斷演變迭代。
1999年,為了推動 IEEE 802.11b規(guī)格的制定,組成了無線以太網(wǎng)路相容性聯(lián)盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance,縮寫為WECA)。2002年10月,改名為Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)。
自IEEE 802.11發(fā)布后,Wi-Fi聯(lián)盟將命名規(guī)則改為WiFi+數(shù)字。2009年,802.11n的發(fā)布,也就是WiFi 4的問世是行業(yè)的重要轉折點,WiFi 4將傳輸速率從54 Mbit/s 變?yōu)樽罡?600 Mbit/s,引入了MIMO技術,同時支持2.4Ghz 與 5Ghz雙頻段。
2013年WiFi 5(802.11ac)技術正式通過,引入了MU-MIMO技術,只在5G頻段工作,速度可以達到6.9Gbps。
2019年,WiFi6(802.11ax)引入了OFDMA技術,速度可以達到14Gbps。
來源:知乎-網(wǎng)件NETGEAR
2019年5月,IEEE 802.11be任務組(TGbe)成立,致力于開發(fā)802.11be(Wi-Fi 7) 。WiFi 7即第七代WiFi無線網(wǎng)絡,相比于WiFi 6,WiFi 7將引入CMU-MIMO技術最多可支持16條數(shù)據(jù)流,Wi-Fi 7可以處理至少30 Gbps,可能高達40Gbps。其次 WiFi 7除了支持傳統(tǒng)的2.4GHz和5GHz兩個頻段,還將新增支持6GHz頻段,并且三個頻段能同時工作。
圖源:高通官網(wǎng)
高通此次宣的WiFi 7有什么新突破?
在此前2021年發(fā)布的WiFi 7草案就可以看到,WiFi 7相較于WiFi 6有了極大的突破。WiFi 6使用的是未經(jīng)許可的2.4 GHz 和 5 GHz 頻段,會受到限制和擁塞。雖然Wi-Fi 6E 極大地擴展了寬信道頻譜的使用,在任何已分配 6GHz 頻譜的區(qū)域都可以使用多個160MHz 信道。
為了實現(xiàn)最大30 Gbps的吞吐量,Wi-Fi 7將支持6 GHz的頻段并擴展新的帶寬模式,包括連續(xù)的240 MHz,非連續(xù)的160 + 80 MHz,連續(xù)的320 MHz和非連續(xù)的160 + 160 MHz。
Wi-Fi 7 的多連接特性向客戶端提供了使用這些信道的多個選項,最有效的方式是充分利用高頻段的更大容量、更高峰值速度和更低擁擠程度。高通的WiFi 7解決方案中,終端連接可在頻段之間交替切換。在這種方案中,終端在每次傳輸時均使用第一個可用頻段,一旦完成前次傳輸則可選擇任意頻段進行接下來的傳輸。這種方式可以避免連接鏈路擁堵,降低時延。
交替多條鏈路,其中設備在可用頻段之間交替以降低延遲
目前,一些區(qū)域可以支持三個 320MHz 連續(xù)頻譜信道,部分區(qū)域支持一個,有些區(qū)域則完全不支持。而對于 5GHz 頻段而言,其并沒有連續(xù)的 320MHz 信道,因此只有支持 6GHz的區(qū)域才能夠支持這種連續(xù)模式。高頻段多連接并發(fā)則可通過聚合兩個可用信道提供更寬的有效信道。也就是通過組合高頻段中的兩個 160MHz 信道,來創(chuàng)建一個 320MHz 有效信道。
在中國,使用高頻段多連接并發(fā)技術可實現(xiàn) 240MHz 的有效信道,即在未分配 6GHz 頻譜的情況下,也可利用 Wi-Fi 7 超高吞吐量的優(yōu)勢。它可以在每個頻段上同時運行,因此在避免擁塞以降低延遲方面甚至更好。
高頻段同步多鏈路,其中聚合高頻段以提供最高的吞吐量和最低的延遲
在某些場景下,用戶會在空閑的連續(xù)信道中(如 20MHz 或 40MHz)占用一部分帶寬,這種情況下通常會阻止 AP 接入點使用該頻譜。對此,高通的Wi-Fi 7 技術帶來了名為“前導碼打孔(Preamble Puncturing)”的創(chuàng)新性解決方案,允許設備在多個頻段上同時運行,以避免擁塞并降低延遲。支持 AP 接入點在不受上述干擾影響的同時,讓使用該連續(xù)信道成為可能。雖然打孔量減少了總體帶寬,但仍能實現(xiàn)比其他方式更寬的信道。
前導碼穿刺允許更寬的通道
Wi-Fi 6支持的最高階調制是1024-QAM,它允許每個調制符號攜帶多達10位。Wi-Fi 7引入了4096-QAM,以便每個調制符號可以承載12位。使用相同的編碼,與Wi-Fi 6中的1024-QAM相比,Wi-Fi 7中的4096-QAM可以實現(xiàn)20%的速率提升。能夠更好地實現(xiàn)8K視頻播放以及擴展現(xiàn)實(XR)應用。
有兩個重大變化可以區(qū)分WiFi 7和WiFi 6。首先是對WiFi上傳鏈接的重大升級。WiFi 7將采用上行鏈路多用戶多輸入多輸出(UL MU-MIMO)技術。這項新技術在路由器和WiFi連接設備之間創(chuàng)建了多條路徑。將多個路徑連接到設備將顯著增加可在短時間內傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。WiFi 6允許8條路徑同時傳輸,WiFi 7將其增加到16條路徑。
WiFi 7還將帶來另一項標記為協(xié)調多用戶MMO(CMU-MIMO)的改進。CMU-MIMO將允許家庭設備同時連接到多個WiFi路由器。這種協(xié)調應該導致更快的連接,更低的延遲,以及為配備多個WiFi接入點的家庭的每個角落提供高帶寬的能力。這是WiFi 7規(guī)范中最復雜的挑戰(zhàn)。
來源:華為百科全書
我們?yōu)楹涡枰猈iFi 7?
WiFi現(xiàn)在已經(jīng)是我們日常生活中不可分割的一部分了,在《29%年復合增長,中國Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)正在起飛》中也有提到,中國 Wi-Fi 物聯(lián)網(wǎng)市場將繼續(xù)以 29% 的復合年增長率增長,從 2021 年的 2.52 億個連接增長到 2026 年的 9.166 億個。由此可見WiFi的需求量是極大的,未來室內物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)也將會不斷增加,企業(yè)和用戶對低時延、傳輸速度疾的要求會更甚。
而WiFi 7已然譜寫好了技術創(chuàng)新曲目,其引入的新功能將顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速率并提供更低的延遲。WiFi 7技術將會是視頻/語音會議、云游戲、智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、元宇宙、遠程醫(yī)療等行業(yè)的核心網(wǎng)絡。在2024年商用之前,它展現(xiàn)出來的效果是十分讓人期待的。
但決定WiFi 7命運的關鍵一環(huán)少不了6GHz頻譜的政策頒布,現(xiàn)代高速 Wi-Fi 設備對WiFi傳輸?shù)男阅芤笠苍絹碓礁?,目前一些新興的產(chǎn)業(yè)應用在擁堵的2.4 GHz和5 GHz頻段下無法展示其最好的服務質量。WiFi 7將支持的高頻段多鏈路模式,需要使用6GHz載波頻段,接下來6GHz頻譜的分配將會是影響WiFi產(chǎn)業(yè)的重要訊息。
參考資料:
IT之家:《高通介紹 Wi-Fi 7 技術:突破 Wi-Fi 性能極限》
物聯(lián)網(wǎng)智庫:《與5G/6G爭奪核心資源,WiFi 7在國內的命運如何?》
網(wǎng)件NETGEAR:《WI-FI 歷史的重要節(jié)點:無線網(wǎng)絡的昨天、今天和明天》