Wi－Fi 7要来了！
图源：Dzmitry/stock.adobe.com
IEEE开发了802.11系列中指定的Wi-Fi标准，后缀为b、g、n、ac、ax和be。其中，Wi-Fi 7是最新一代Wi-Fi标准，对应的是即将发布的新标准IEEE 802.11be EHT（Extremely High Throughput，极高吞吐量）。该标准建立在Wi-Fi 6/6E标准的基础上，预计能够支持高达46Gbps的吞吐量，大约是Wi-Fi 6的3倍。
从理论上说，相比前一代Wi-Fi标准，Wi-Fi 7大幅度提升的性能的确是业界期盼已久的。不过，这里还存在着一些问题，相信很多业内人士也有这样的疑问——已经问世的Wi-Fi 6/6E至今尚未进入全面商用，为什么我们还需要Wi-Fi 7？Wi-Fi 7能为我们带来哪些好处？它又会有哪些更具吸引力的应用前景呢？
什么是Wi-Fi 7？
首先让我们来看什么是Wi-Fi 7。
顾名思义，Wi-Fi 7是指第7代Wi-Fi标准，该标准建立在现有的Wi-Fi 6/6E基础之上，同时将一些新技术纳入其中。Wi-Fi 7遵循IEEE 802.11be标准中概述的规范，其PHY（物理层）和MAC（介质访问控制）层已被修改以支持Wi-Fi 7标准中的EHT模式。Wi-Fi 7的开发主要是为了满足更高的数据速率、更低的延迟、更高的频谱效率、更高的功率效率、更高的容量密度以及更高的成本效率等要求。
两年前Wi-Fi 6正式推出时，它引入了几种旨在提高整体性能的新无线技术，包括正交频分多址（OFDMA），多用户多输入多输出（MU-MIMO），以及目标唤醒时间（TWT）。简言之，OFDMA将信道划分为资源单元（RU），允许同时向多个用户发送更小的数据包，有助于减少延迟并更有效地使用网络资源。MU-MIMO的使用，允许无线路由器借助不同的空间流同时进行数据传输，从而为视频流和在线游戏等应用提供更高的性能。TWT将允许客户端设备在需要接入网络之前保持睡眠状态，有效节省了客户端设备的电池寿命。这些技术在Wi-Fi 7中仍然存在，但有一些细微的调整。
从技术角度看，Wi-Fi 7标准与前几代相比并没有根本上的不同。首先，Wi-Fi 7仍将在2.4GHz、5GHz和6GHz频段运行，与现有的Wi-Fi 6/6E设备相比，它计划提供的性能会更好。为了实现这一目标，Wi-Fi7将使用增强型OFDMA、4096-QAM、具有16个空间流的MU-MIMO、320MHz信道和其他新功能。在数据速率上Wi-Fi 7也会有更大的提升，有望达到46Gbps。通过增强的OFDMA操作，使用多资源单元（MRU），Wi-Fi 7网络中的数据延迟和干扰将大幅缩减。
要说Wi-Fi 7最大的进步也是最值得夸耀的地方，首当其冲的就是MU-MIMO流的数量增加一倍，将达到16个，这也是Wi-Fi 7整体吞吐量增长的关键驱动因素。此外，Wi-Fi 7引入的多链路操作（MLO）技术，允许设备在多个无线频带上同时发送和接收数据，以创建单个聚合连接，不仅能提供更高的吞吐量，而且有助于减少延迟，同时数据不会受到网络流量或干扰的阻碍。
图1：Wi-Fi 7引入的多链路操作（MLO）技术
允许设备在多个无线频带上同时发送和接收数据
（图源：Qualcomm）
从应用角度看，Wi-Fi 7旨在支持面向未来的实时应用，包括视频流、无线游戏、远程医疗、边缘/云计算、AR/VR、工业物联网、语音/视频会议等。一旦Wi-Fi 7标准投入商用，还能减少对5G/B5G网络在更短距离内快速数据传输的依赖，人们也可以继续通过熟悉的路由器获得更高速的互联网连接。
Wi-Fi 7将带来哪些好处？
Wi-Fi 7最大的变化是理论上的最大数据速率和带宽，这与在早期迭代中将Wi-Fi功能扩展为更高性能的总体趋势相一致。在Wi-Fi 7中，这是通过更高的QAM、更高的频率（6GHz频带）和更大的带宽分配来实现的。表1是多个参数下Wi-Fi 6/6E和Wi-Fi 7技术之间的相似性和差异。
表1：Wi-Fi 6/6E和Wi-Fi 7技术之间的差异
（数据来源：IEEE、Wi-Fi Alliance、Intel ）
与Wi-Fi 6/6E相比，Wi-Fi 7的优势主要体现在：
320 MHz信道的使用使得吞吐量加倍。Wi-Fi 7的320MHz信道带宽与Wi-Fi 6/6E最大160MHz信道带宽相比具有显著的速度优势，对于带宽密集型应用程序来说，这个升级还是非常受欢迎的。
支持更多的数据流，MIMO功能增强。Wi-Fi 7把空间流的数量从Wi-Fi6/6E原有的8个增加到16个。根据Intel的预估，当与320MHz信道相结合时，Wi-Fi 7有望提供46Gbps的理论最大数据速率，比Wi-Fi 6/6E的9.6Gbps提高了近5倍。
在相同编码下，Wi-Fi 7的4096-QAM比Wi-Fi 6的1024-QAM速率提升20%。
增强的OFDMA提高了频谱效率，减少了延迟并改善了用户体验。
支持多AP间的协同调度，更有效地使用正交时间/频率和空间资源。多AP间的协同调度包括小区间的在时域和频域的协调规划、小区间的干扰协调，以及分布式MIMO，可有效降低AP之间的干扰，提升空口资源的利用率。
在Wi-Fi7中引入的Multi-Link多链路机制，可实现所有可用频谱资源的高效利用。
增加的Wi-Fi 7容量、更低的延迟和改进的干扰管理功能使得Wi-Fi7成为许多应用的理想选择，包括AR/VR、4K和8K视频流、云计算、视频通话、视频会议、远程办公等。
何时能看到Wi-Fi 7兼容设备？
IEEE 802.11be工作组于2019年5月成立，目前802.11be（Wi-Fi 7）的开发工作仍在进行中。整个协议标准将按照两个Release发布，Release 1在2021年发布了第一版草案Draft1.0，预计在2022年底完成标准发布；Release 2在2022年初启动，预计在2024年底完成标准发布。以下是预测的Wi-Fi 7进展时间表：
图2：预测的Wi-Fi 7进展时间表
（图源：Intel）
如果一切都按照既定计划进行，802.11be标准有望在2024年前获批。不久之后，主要制造商就会推出相关的路由器和其他网络设备。
有一个事实想必大家都非常清楚，那就是Wi-Fi 7要想实现真正的商用，许多系统级设计挑战最终都将落在芯片制造商身上。他们除了必须设计出高度集成的模拟前端以实现新标准提出的更高性能，还需要在前向和后向兼容性方面做足功夫。Wi-Fi 7中的三频操作有助于确保后向兼容性，Wi-Fi 7数据包中的前导码结构旨在确保前向兼容性。此外，采用的接口、尺寸大小在很大程度上也会影响芯片的使用。
2022年4月份，Broadcom宣布率先推出四款用于接入点的Wi-Fi 7芯片，其中BCM67263、BCM6726、BCM43740和BCM43720的PHY速率高达11.5Gbps，以及用于智能手机的BCM4398 Wi-Fi 7和Bluetooth 5组合芯片，PHY速率达6.05Gbps。虽然没有达到Wi-Fi 7的理论40+Gbps PHY速率，但这些解决方案的速率将是现有Wi-Fi 6/6E解决方案的两倍多，同时还能提供更低的延迟。
其中，BCM67263和BCM6726芯片专为住宅Wi-Fi 7接入点市场设计，这两款芯片都可以用于路由器、住宅网关、Wi-Fi扩展器和Wi-Fi网格配置。BCM43740和BCM43720专为企业Wi-Fi接入点市场设计，经过优化后，它们可用于企业Wi-Fi接入点。这些芯片都不是完整的SoC，而是通过PCIe接口连接到处理器，如Broadcom BCM4916四核Armv8 B53 CPU和集成的10G/5G/2.5G multi-Gig PHY，如图3所示。
图3：博通BCM67263、BCM6726应用框图
（图源：Broadcom）
另一个有关Wi-Fi 7的最新消息是，英特尔（Intel）预计将于2024年将Wi-Fi 7引入到客户端平台。该公司无线解决方案部门副总裁埃里克·麦克劳林（Eric McLaughlin）在新闻发布会上表示，到2024年，英特尔的Wi-Fi “802.11be”将集成到笔记本电脑等PC产品中。
为什么我们需要Wi-Fi 7？
802.11be标准目前只有一个草案，该草案描述了实现既定目标所需的技术实现。因此，在企业市场，预计它将有利于物联网和IIoT应用，以及工业自动化、监控和远程控制。此外，它还可以用于未来的AR/VR和其他需要高带宽、低延迟和高连接可靠性的基于视频的应用。对于家庭用户，由于Wi-Fi 7的延迟较低，喜欢在线游戏的人们将深深受益于该项技术。不仅如此，智能家居服务将更上一层楼。
放眼未来，我们可以从以下几个方面粗略地展望一下Wi-Fi 7应用带来的好处。
一是企业网络全面升级，高效率将带来巨大价值。长时间的登录等待、不同步的虚拟会议以及拥挤的互联网环境对人们的工作带来极大困扰。为了获得更流畅、更可靠的体验，Wi-Fi 7是关键。有了Wi-Fi 7，我们可以随时与全球合作伙伴举行跨时区的无延迟会议。使用Wi-Fi 7，我们可以在家远程通勤，不会浪费时间从云端加载东西，也不再受困于疫情的影响。
二是随时随地享受海量在线游戏、沉浸式AR/VR和4K/8K视频。不可阻挡的视频娱乐浪潮带来了空前的流量压力，要想在热闹的数字世界获得极佳的体验，没有缓冲、延迟或拥塞，Wi-Fi 7的出世乃势在必行。
三是带来智能生活方式的革命。Wi-Fi 7能让我们实现真正的智能生活，如果你拥有多台智能家居设备，或者你的家里有大量的互联网设备，Wi-Fi 7将以超快的响应时间让它们始终保持在线。
当然，我们中的许多人仍在使用仅限于Wi-Fi 5的设备和路由器，这在目前已经是近十年的标准。Wi-Fi 6/6E虽然更新了很多，但还没有进入到绝大多数消费设备。那么，为什么网络行业会如此热衷于推动无线技术的发展呢？简单地说，这是因为我们在其他领域看到了更多的创新，这些创新可能会在未来几年中受益于无线性能的提高。
尽管视频会议和物联网（IoT）技术在今天仍然是相对较新的技术，但在未来几年，它们的普及率将越来越高，这在企业部门尤其如此。因为传感器和监控设备等工业物联网设备的大规模部署，很容易受到现有Wi-Fi设备的限制。即使在家里，我们中的许多人也拥有多个智能音箱、智能灯泡、智能插头和无数其他联网电器，它们都需要以较高的速率和带宽连接到互联网。
Wi-Fi 7是迄今为止性能最强大的Wi-Fi标准，它将极大地改善用户体验，为我们带来高达46Gbps的理论速率、高达320MHz的信道带宽和更低的延迟。Wi-Fi 7增加的容量、更低的延迟和改进的干扰处理能力使其成为很多新兴应用的理想选择。虽然普通家庭用户可能看不到立即升级到最新标准带来的好处，但AR/VR和游戏流媒体等新技术的早期采用者将深深受益于Wi-Fi 7带来的出色用户体验。
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