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下一代無線技術——Wi-Fi 7,它到底有多強?

—— 下一代無線技術 —— Wi-Fi 7,它到底有多強?
作者:陳玲麗時間:2021-08-10來源:電子產品世界收藏

Wi-Fi是最成功的之一,成功的同時也需要創新。Wi-Fi 6的升級版Wi-Fi 6E剛剛推出,在帶寬頻段和速率上均有明顯提升。

本文引用地址:http://www.jiaxiaoks.com/article/202108/427494.htm

當我們正在驚嘆它的極速之時,作為下一代的已經嶄露頭角,延續了20多年前推出的這項技術令人印象深刻的演變。將提供哪些新功能?誰會需要?

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Wi-Fi 6時代已經開始

Wi-Fi 6標準在2019年中正式發布,電氣電子工程師學會為其定義的名稱為IEEE 802.11ax,負責商業認證的Wi-Fi聯盟為了方便宣傳而稱作Wi-Fi 6。Wi-Fi 6名稱的誕生,讓它與5G一樣成為了淺顯易懂的科技名詞。

從性能上來看,Wi-Fi 6標準同時支持2.4GHz/5GHz頻段,擁有8×8 MU-MIMO,可以同時向8個終端共享上行、下行的MU-MIMO數據包。

2019年第三季度開始,一些主流廠商陸續進入Wi-Fi 6市場,首批Wi-Fi 6產品2019年第三季度銷售規模為470萬美元。IDC《中國WLAN市場季度跟蹤報告,2020年第四季度》報告顯示,2020年,WLAN市場總體規模已經達到8.7億美元,其中Wi-Fi 6占比31.2%,規模達2.7億美元,Wi-Fi 6疫情期間逆勢上漲的最主要原因是網絡成為各數字化遠程項目中的必要支持。IDC預測,2021年,Wi-Fi 6將繼續擴大市場份額,中國市場將接近4.7億美元的市場規模。

與Wi-Fi 6相比,Wi-Fi 6E不屬于Wi-Fi的新版本,而屬于Wi-Fi 6的升級版。Wi-Fi 6E除了支持Wi-Fi 6原本使用的2.4GHz/5GHz頻段外,還拓展了一個6GHz頻段。需指出的是,目前只有美國、韓國和智利等少數國家已經明確將6GHz頻段開放給Wi-Fi使用,歐洲預計在2021年6月底之前開放。

Wi-Fi 6E來了,Wi-Fi 7離我們還有多遠?近期,IEEE802.1標準委員會一個工作小組公布了802.11be標準(即Wi-Fi 7)細節,表示已經在下一代WLAN規格標準訂定上取得不錯的進展,Wi-Fi 7預計2024年底問世。

Wi-Fi 7將帶來什么改變?

關于下一代Wi-Fi技術(802.11be,即Wi-Fi 7)Wi-Fi 聯盟早在2018年5月就開始初始建組,并于2019年初進入立項組,目前協議組對其的命名是IEEE 802.11 EHT(Extremely High Throughput,極高吞吐量),可見其在吞吐上將會有巨大的優勢。

并且現在高通也已經在進行Wi-Fi 7的相關研發,網絡速度會相較Wi-Fi 6再增加一倍。此外,Wi-Fi 7也可以結合多個頻譜,因此在影音上也會提供更高畫質的體驗。除了高通之外,博通、聯發科等網絡芯片大廠也在積極研發Wi-Fi 7芯片。

不過想要看到Wi-Fi 7實際產品,則現在還言之過早,也許再過2年到3年才有機會看到Wi-Fi 7。由于Wi-Fi 7設備標準IEEE 802.11be的最終版本將于2024年上半年發布,基于Wi-Fi 7的產品可能會在2024年下半年在終端市場上架。

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雖然Wi-Fi 7還沒有推出,很多新功能仍在定義中,但新標準的進展向我們展示了Wi-Fi技術發展的軌跡 —— Wi-Fi將走向何方,我們可以期待它帶來什么,以及變化的速度將會如何。

Wi-Fi 6標志著Wi-Fi 5向前邁進了一大步,Wi-Fi 6的改進讓吞吐量大大增加。它從根本上改變了Wi-Fi傳輸和管理流量的方式,這提高了技術的整體質量、可靠性和安全性。

Wi-Fi 7將在同樣的方向上進一步推動Wi-Fi的發展。例如在技術規格上,802.11ax(Wi-Fi 6)標準使用的是1024-QAM調制,最大頻寬支持160MHz,理論最高速率為9.6Gbps,而802.11be(Wi-Fi 7)預計將進一步升級調制方式,直接使用4096-QAM調制,由于物理層的提升,極大地擴充了傳輸數據容量。

與802.11ax比較,802.11be將會有以下改進:

· MIMO增強;

· 速度可達30Gbps;

· 可三頻同時工作;

· 更高的調制;

· 更低的延遲。

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MIMO增強

相比Wi-Fi 6的8個數據流同時工作的多用戶多輸出(MU-MIMO),Wi-Fi 7將升級至支持最高(Tx:16,Rx:16)數據流,可大幅提升無線頻寬和客戶端支持數據,同時引入了更加先進的CMU-MIMO。其中,C代表Coordinated(協同),意為16條數據流可以不由一個接入點提供,而是可由多部無線路由器同時提供,這正好用于近年普及的Mesh WiFi網絡,讓終端同時連接多部Mesh無線路由器。也就是說,未來Wi-Fi 7時代,天線的數量會有更多的增加。

新增6GHz頻譜,三頻同時工作

Wi-Fi 6標準使用了2.4GHz和5GHz兩個頻段,不久前升級版的Wi-Fi 6E引入了新的6GHz頻譜。Wi-Fi 7將繼續支持6GHz頻段,三個頻段可以同時連接工作,將單個信道的寬度從Wi-Fi 6的160MHz擴展到320MHz。Wi-Fi 7還將支持160+160MHz、240+180MHZ和160+80MHz信道以組合非連續頻譜塊,也意味著能提供更高質量的網絡連接。

升級至4096-QAM

中,信號調制極為重要,Wi-Fi 6標準使用的是1024-QAM調制技術,而WiFi 7預計將升級調制方式,直接使用4096-QAM,4096QAM能帶來更大的數據容量。所以Wi-Fi 7最終速度可以達到30Gbps,是目前推出的最快Wi-Fi 6速度9.6Gbps的三倍。

更低的延遲

通過引入多鏈路操作(MLO)、多AP協調、320MHz帶寬通道等技術,可以大大降低Wi-Fi 7的延遲,并提高可靠性。其中,多鏈路操作(MLO)使設備能夠同時跨不同頻段和通道,進行傳輸和接收。Wi-Fi 7可通過增加吞吐量來增強這些鏈接,吞吐量是本地網絡(LAN)中設備之間的測量數據。MLO還將降低延遲,并提高可靠性。

Wi-Fi傳感功能

Wi-Fi 7與其前幾代標準很大的不同,將會是Wi-Fi傳感功能的引入。據悉通過Wi-Fi 7,可以在沒有任何傳感器的情況下,檢測人們在不同房間移動的情況。據IEEE主席保羅·尼古利奇(Paul Nikolich)透露,該項技術還足夠靈敏,甚至可以檢測到用戶的呼吸頻率,“因為當他們呼吸時,會改變射頻特性和信道特性?!?/p>

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我們可以想象,這項技術可以用在不同的應用場景,比如企業內的安全和環境控制器、房間燈的喚醒與關閉、手勢控制、嬰兒或者老人的健康監控等等。如果真的加入,其想象空間將非常大。舉例來說,這樣的系統可以用來自動開門。當你回家時,家庭互聯網會檢測到你的存在,并將這些數據與你戴著的設備或攝像頭系統發出的信號結合起來,在你走上樓時,它就會自動打開門鎖。

多AP協作優化

Multi-AP coordination(多AP協作優化),這點可能是Wi-Fi 7中的一個重點。關于多AP的協作問題。目前在802.11的工作模式下,AP與AP之間實際上是沒有協作的。存在的一些廠家定義的協作也僅僅是優化信道的選擇,從而避免AP間的沖突。而AP協作所帶來的最大的好處就是AP間構成的分布式MIMO,可以由兩個不同的AP針對于一個節點提供MIMO的傳輸功能,這可以大大提高空間復用的工作效率。

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不過該技術下,AP與AP間的協作溝通通道是一個需要謹慎設計的內容,目前AP協作的方式都是通過CAPWAP隧道,有線連接到WLC,進一步協作的。這種方式需要AP間都有線連接到一個公共的控制器,然而,如果這樣做,那么Wi-Fi 7的使用需要換多臺Wi-Fi 7路由才可以生效。所以能不能通過無線手段來做AP間溝通,進而協作產生分布式MIMO,是Wi-Fi 7中需要重點設計的內容。

Wi-Fi和移動通信融合:Wi-Fi 7+6G

有一個很有趣的現象,5G的覆蓋已經愈發成熟,但與此同時5G與Wi-Fi 6的競爭也持續白熱化,甚至有威脅論表明Wi-Fi技術很快會消亡,這里其實也反饋出一個很有意思的問題,即不同連接技術未來的發展是否存在壁壘,如何解決相互融合與協作問題?

縱觀移動通信和Wi-Fi的發展,不難發現二者在技術、應用等領域大有融合的趨勢或可能,例如近些年在 WLAN 技術中,MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,多用戶多輸入多輸出)和Mesh無線寬帶自組網等,就借鑒了移動通信的技術思路,諸多業內人士甚至斷言,下一代連接技術,即6G和Wi-Fi 7將會協同發展,深度融合。未來的無線AP極有可能即承擔Wi-Fi的角色,又是 5G/6G信號的微型基站發射器,真正解決網絡互融互通的問題。

以Wi-Fi 6技術來談,其關注的是密集AP場景下的網絡性能和優化,最核心的技術亮點就是OFDMA(正交頻分多址)和MU-MIMO技術,如果用戶想要體驗Wi-Fi 6下的特性和網絡優化,只需要使用相對的終端即可。

不過從Wi-Fi 7的協議指定過程中,我們可以看到Wi-Fi的場景將會從單AP逐漸轉向多AP化,甚至最終與通信技術融合,打破連接的壁壘。

舉例來說,在6G時代,如果你在多AP場景下,想要體驗Wi-Fi 7技術,你或許不需要去更換支持Wi-Fi 7的手機、路由、筆記本等設備,只需要配備一臺支持 Wi-Fi 7特性的無線AP,而它既承擔了Wi-Fi角色,也能兼顧部分5G/6G移動通信的信號發射問題,整體更像個微型基站,完美解決了跨設備之間的蜂窩數據和Wi-Fi的融合問題,并且在組網過程、部署成本、連接體驗等方面更具優勢,而這其實也是Wi-Fi 7協議中最受關注的Multi-AP coordination(多AP協作優化)特性,旨在解決多AP場景下的互融互通問題。

與此同時,IC廠商推進 Wi-Fi 7布局 —— 從底層解決連接問題有關于Wi-Fi 7的多AP協作優化特性的研究,已經成為行業的共識,包括Intel、思科、聯發科、Marvell、索尼、三星、華為、諾基亞等巨頭皆已投入到該課題中,而這似乎也的確符合未來科技的發展趨勢。

未來的移動通信和Wi-Fi等無線連接技術勢必會更加緊密結合,我們所擔心的室外信號覆蓋、信號穿墻的問題都將被一一解決,這個過程中無論是由外向內進攻(5G/6G),還是由內向外進攻(Wi-Fi),可以預見最終的結合將會是趨勢,這個過程或許會相對漫長,但前沿技術值得我們持續探究。

Wi-Fi 7對于行業的意義

不過,上面提到的這些都只是還在規劃中的技術,最終是否會被采用,還需要WiFi聯盟成員及IEEE的討論和研究。

Wi-Fi 7在性能和效率的提升令人印象深刻,但我們真的需要它嗎?現在的Wi-Fi還不夠好嗎?Wi-Fi 7的規格是基于對具有嚴格延遲和可靠性要求的場景而制定的。

Wi-Fi 6滿足了當下用例的需求,但Wi-Fi 7的增強將允許Wi-Fi隨著采用(以及由此產生的流量密度)的增加和需求的增加而擴大。Wi-Fi 7提供轉發路徑,保證Wi-Fi可擴展性,以承載不斷增長的流量負載,持續滿足用戶需求。

Wi-Fi 7為正在進行數字化轉型的企業帶來了更多靈活性和能力。Wi-Fi 7和基于3GPP的5G將共同努力,在新興的私有無線網絡(PWN)中引入邊緣計算、分布式和云架構、虛擬化和數字化。更具體地說,Wi-Fi 7將改善對需要確定延遲、高可靠性和服務質量(QoS)的應用程序的支持。

在企業中,這將有利于物聯網和工業物聯網應用,如工業自動化、監視、遠程控制、AV/VR和其他基于視頻的應用。消費者可以受益于Wi-Fi 7的游戲,AV/VR和視頻應用程序,以及智能家庭服務。

除了特定用例,Wi-Fi 7將繼續擴大Wi-Fi的可用性,并以低成本的方式傳輸企業、公共和住宅環境中的大部分無線流量,進一步提高寶貴頻譜資源的使用效率。



關鍵詞: 無線技術 Wi-Fi 7

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