Wi-Fi 7 来啦，它到底有多强？

Posted 2022-08-18 鲜枣课堂

就在上周，6月15日，国内厂商新华三发布了全球首款Wi-Fi 7路由器——Magic BE18000，引起了整个市场的广泛关注。

这款路由器采用高通新一代四核芯片，据称最高无线速率可达惊人的18000 Mbps。

很多网友不禁惊呼：“咱们Wi-Fi 6 不是才商用没几年吗？怎么就开始Wi-Fi 7啦？”

█ Wi-Fi 7的最新进展

其实，Wi-Fi 7的到来并非毫无征兆。今年上半年，关于Wi-Fi 7的新闻已经多次见诸报端。

以刚才提到的高通为例。2022年2月，高通推出全球首款Wi-Fi 7芯片——FastConnect 7800。不久后，5月4日，高通又宣布推出支持Wi-Fi 7网络的第三代高通专业联网平台产品组合。这次新华三全球首推Wi-Fi 7产品，就是基于高通的最新解决方案。

不过，从宏观来看，Wi-Fi 7的到来还是比想象中更早一些。去年，行业曾预计Wi-Fi 7将于2024年正式商用。没想到，实际情况提前了至少一年。

Wi-Fi 7的商用进程之所以大幅提速，和用户需求以及外部环境有很大的关系。

上世纪90年代末，电子半导体工艺的成熟，信息和通信技术的高速发展，催生了第一代Wi-Fi技术。

后来，数码电子产品的小型化，尤其是智能手机的出现，让移动互联网得以全面爆发。Wi-Fi作为蜂窝网络的重要补充，一直都在为用户提供低成本且灵活的无线网络接入。

近年来，XR扩展现实、元宇宙、社交游戏、远程办公、企业上云等需求的爆发，更是进一步刺激了用户对高性能网络接入的需求。人们需要5G网络，也需要能力更强的Wi-Fi技术，满足这些需求。

从另一个角度来看，如今，光纤宽带的速率不断提升（国内千兆宽带用户数已经达到了4596万户），让传统的Wi-Fi技术成为了瓶颈。传统Wi-Fi的速率太低，时延太大，容量和稳定性等各方面都存在不足。

2023年，更高速率的宽带接入技术将会迎来商用

所以，才需要对Wi-Fi技术进行快速迭代，确保能够跟上光纤宽带技术的发展，也能给用户带来更好的使用体验。

Wi-Fi 7，就是在这样的背景下诞生的。

█ Wi-Fi 7到底有多强？

Wi-Fi 7的官方标准名称，叫做802.11be。它还有另外一个名字，叫做EHT（Extremely High Throughput，极高吞吐量）。

Wi-Fi 7到底有什么特别之处呢？相比Wi-Fi 6，它在哪些方面进行了提升？

为了方便大家直观地进行技术对比，小枣君绘制了下面这个表格：

大家可以看到，在320MHz频宽、4K QAM、增强MU-MIMO等技术的加持下，Wi-Fi 7的最高理论速率可以达到 46 Gbps，是Wi-Fi 6最高理论速率的3倍以上。

接下来，小枣君逐一给大家介绍一下Wi-Fi 7的关键技术。

首先，是扩展频宽。

扩展频率带宽是实现网速提升最有效的手段之一。频宽变大了，也就意味着车道变宽、变多了，运输能力当然就更大了。

众所周知，一直以来Wi-Fi有两个频段范围，分别是2.4GHz和5GHz。

Wi-Fi 6到来后，为了增加对6GHz频段的支持，演进出了Wi-Fi 6E。

在Wi-Fi 7中，继续沿用了Wi-Fi 6E对6GHz频段的支持。

此外，Wi-Fi 7还增加新的带宽模式，包括：连续240MHz、非连续160+80MHz、连续320MHz和非连续160+160MHz。

大家可能会问，为什么还会有160+80、160+160这种带宽模式呢？

这就要从早期的信道绑定技术开始说起了。

在Wi-Fi 4（802.11n）时代，为了提高频率带宽，引入了将信道进行绑定的技术。

当时，是将相邻的2个20MHz信道（一个被称为主信道，另一个就是从信道）绑定成一个40MHz信道，以此成倍提升数据传输速率。

后来，随着技术演进，信道绑定变得越来越强大。到了Wi-Fi 7阶段，演变为了多连接技术（Multi-Link多链路机制）。

这种技术，可以向客户端提供使用不同信道的多种选项，既可以多选一，也可以同时使用。

多选一的情况下，终端在每次传输时，均使用第一个可用频段。一旦完成前次传输，则可选择任意频段进行接下来的传输，以此避免拥堵、降低延迟。

这种方式也可以扩展到高频频段（5GHz和6GHz频段）。

例如，系统在5GHz频段遇到干扰，那么系统可以很快把链路跳到6GHz频段，规避干扰。

再例如，路由器端在分别进行数据传输时，如果发现6GHz频段时延比较低，就可以把一些低时延应用的数据包，通过6GHz频段发送。如果突然发现5GHz频段特别适合进行大数据量的传输时，也会通过5GHz频段去传输数据。

除了信道选择之外，多连接技术还可以进行更厉害的“信道绑定”，也就是在两个不同的频段同时建立连接，两者的数据连接可以叠加使用，实现更高的吞吐量。

这种“信道绑定”同样可以扩展到高频频段，效果更加明显。

在有些国家（包括我国）和地区，6GHz频段暂时没有被分配给Wi-Fi，也就不能使用连续的320MHz。这样的话，就可以利用高频段多连接并发技术，通过聚合两个可用信道，提供更宽的有效信道。

例如，将5GHz的160MHz和80MHz合并为一个240MHz，可以实现4.3Gbps的最高理论速度。或者，将5GHz的2个160MHz合并为一个320MHz，实现5.7Gbps的最高理论速度。

多连接技术，建立了新的频谱管理、协调和传输机制，可以实现频谱资源的高效利用，达到更高性能的吞吐量以及更低时延。

值得一提的是，Wi-Fi 7还带来了名为“前导码打孔（Preamble Puncturing）”的创新技术。

在某些情境下，现有用户会在空闲的连续信道中（如20MHz或40MHz）占用一部分带宽，就会阻止AP接入点使用该连续信道，导致带宽降级。

“前导码打孔”技术的作用，就是在连续信道的从信道遇到干扰时，将主信道和剩下的不连续的可用从信道进行捆绑。这就减少了频宽浪费，提升了频谱利用率。

因为这种带宽模式的信息是发送端通过“前导码”携带给接收端的，而且，跳过的忙碌信道就好像被打了一个孔一样，所以，称之为“前导码打孔”。

然后是调制方式。    

调制就是为了提高单个信号所携带的数据量。Wi-Fi 6的最高调制方式是1K QAM，其中调制符号承载10bit。后来，Wi-Fi 6E出现，高通就率先引入了更高阶的4K QAM调制方式，使得调制符号能够承载12bit。在相同的编码下，可以获得20%的速率提升。

到了Wi-Fi 7时代，4K QAM成为了标配。

需要注意的是，4K QAM高阶调制的技术实现难度很高。它的算法复杂度比1K QAM多了很多倍，对芯片元器件提出了很高的要求，也对信道质量有很高要求。

再来看看MIMO技术。

MIMO，就是Multiple Input Multiple Output（多收多发），多天线技术。

早在Wi-Fi 4时代，就引入了MIMO技术。它当时是4×4 SU-MIMO（SU为single-user，单用户），可以有效提升连接速率。

Wi-Fi 6时，最多支持8条数据流。一般手机只有2根Wi-Fi天线（2x2 MIMO），所以路由器侧的更多数据流，主要是为了提升接入终端的数量。

Wi-Fi 6的一大改进，就是引入了MU-MIMO（MU为multi-user，多用户），让多个设备可以同时使用多条数据流与接入点进行通信。

传统Wi-Fi 6方案只要求了下行MU-MIMO和OFDMA，高通则增加了对上行MU-MIMO和OFDMA的支持。

Wi-Fi 7，将数据流提升为16条，变成了16×16  UL/DL MU-MIMO。从单个路由器来说，理论上可以通过16根天线来收发信号，理论上可以将物理传输速率提升两倍以上。

值得一提的是，高通著名的实时双Wi-Fi 6（即4路双频并发，DBS）技术，可以支持实时双频Wi-Fi，也就是说，让手机可以同时连接2x2模式的2.4GHz和5GHz（2x2+2x2）。

在这种情况下，用户无须手动切换网络，手机直接做出最合理的选择，既可以发挥2.4GHz频段的穿墙优势，又可以发挥5GHz频段高吞吐量、干扰少的优势。

前面提到的高通FastConnect 7800，把4路双频并发进一步扩展到了6GHz频段。这也是前面提到的Wi-Fi 7 阶段高通“高频多连接并发技术”的前提。

作为高通Wi-Fi 7方案的专有优势，这项一脉传承下来的技术显著提升了空间分集的层次，将天线资源的利用率提高到最大，从而保证了高速率、低时延，提升了连接稳定性和频谱资源效率。

最后，再说说Wi-Fi 7带来的一个新特性——CMU-MIMO。

CMU比MU多了一个C，这个C代表Coordinated（协同）。意思就是说，CMU-MIMO的16条数据流，可以不由一个AP（Access Point，接入点）提供，而是由多个AP同时提供。

这意味着多个AP之间需要相互协同进行工作。

无线终端的数量增加，是这些年来Wi-Fi 发展的一大特点。手机、平板、笔记本电脑，甚至包括冰箱、电视、洗衣机等家电，都需要接入无线网络，对Wi-Fi的接入能力和覆盖范围提出了更多的要求。很多用户也为这个问题感到困扰。

为了扩大Wi-Fi网络的覆盖范围，厂商想了很多办法，例如有线、无线桥接，Mesh组网，子母路由，等等。这其实就是增加AP数量，增强信号覆盖。

从某种程度上来说，这就是AP之间协同的早期形式。

在Wi-Fi 7之前，AP的协同形式比较简单。个别厂商，会开发一些自定义的技术，实现网络自动调优、智能漫游等WLAN功能，实现本品牌下路由产品的基本协同。协作的目的也仅是优化信道选择，调整AP间负载等。

如今，Wi-Fi 7出来了，将多AP间的协同调度上升到了标准的高度。

也就是说，只要符合标准，不同厂商之间的路由AP，也可以进行协同。

而且，协同的层级变得更加深入，功能也更强大，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，都可以通过AP协同实现。

这有效降低了AP之间的干扰，也极大提升无线空口资源的利用率。

█ 端到端，才能玩转Wi-Fi 7

要充分释放Wi-Fi 7的潜力，完美体现其所有性能，还是需要端到端的方案支持才行。从路由器，到手机，都需要先进技术的支持。

从芯片角度，已有端到端的产品发布——高通的两套Wi-Fi 7方案，一个是应用于终端的FastConnect 7800，另一个是应用于网络侧的第三代高通专业联网平台系列。

• FastConnect 7800

高通的FastConnect 7800移动连接系统，支持最新的Wi-Fi 7规范，支持5.8Gbps（320MHz信道或配对的160MHz信道）或4.3Gbps（针对6GHz频谱不可用地区）的峰值速度。时延方面缩小为2ms，相比Wi-Fi 6有10倍以上的提升。

FastConnect 7800可向后兼容采用前代Wi-Fi标准。除了Wi-Fi 之外，FastConnect 7800还支持Snapdragon Sound骁龙畅听技术、蓝牙LE Audio（蓝牙低功耗音频）和蓝牙5.3，使蓝牙配件的信号连接范围增加近1倍、配对时间缩短一半。

在大家关心的续航时间方面，FastConnect 7800也有优异表现：系统增强可在要求最严苛的Wi-Fi持续用例中实现节能30%-50%。

• 第三代高通专业联网平台

第三代高通专业联网平台，面向下一代企业级接入点、高性能路由器和运营商网关，支持6路至16路数据流网络连接。

从单个信道的性能来说，平台的单信道无线物理层（PHY）速率提升至11.5Gbps。从整体来看，系统的最大物理层速率高达33Gbps。此外，单个信道的用户容量超过500个。

FastConnect 7800，以及第三代高通专业联网平台，共同构成了一整套端到端的Wi-Fi 7生态系统。

可能很多消费者并不了解，从1998年开始，高通就是Wi-Fi行业的头部玩家。目前，高通在全球所有的Wi-Fi应用及相关技术方面出货的Wi-Fi芯片已超过60亿颗。市场上有超过900款Wi-Fi 6/6E产品（包括手机、Wi-Fi客户端），采用了高通的解决方案。高通公司在Wi-Fi产品领域的出货量，位居全球第一。

█ 结语

Wi-Fi 7全面商用的第一枪已经打响。

下半年，随着芯片的规模出货，相信会有更多Wi-Fi 7商用产品推出。

这些产品将会带给用户超高速率、超低时延、超大容量的全新网络体验，也将激活更多的C端和B端业务场景，推动数字生活品质升级，以及全社会的数字化转型。

在Wi-Fi 7和5G的共同助力下，我们迈向数智时代的步伐，将会变得更快、更稳！

(全文完)