突破极限的 Wi-Fi 7 已在开发路上,Wi-Fi 7 的速度究竟有多快?

通信资讯馆 2022-04-08

wi-fi信道带宽

2677 字丨阅读本文需 8 分钟

正如我们终于看到大量 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 设备进入家庭和办公室一样,一种新的 Wi-Fi 标准正在出现。它承诺通过带来更高的数据速率、更低的延迟、处理更多连接设备的能力等来改进当前的标准。

我们知道——这个技术你以前可能听说过。但这一次,Wi-Fi 的下一步确实是一个巨大的飞跃,至少在速度方面是这样。新的无线标准称为 Wi-Fi 7,或者,如果您更喜欢经典的 Wi-Fi 技术术语,则称为“802.11be”。它仍在开发中,但它肯定会在推出时产生大量新的路由器、网状系统和客户端设备。

基于这个技术产品的第一次露面可能最快在明年。因此,如果您正在考虑在不久的将来更新您的网络,那么 Wi-Fi 7 应该会引起您的注意。以下是您需要了解的有关即将到来的 Wi-Fi 6 继任者的信息。

01

什么是 Wi-Fi 7?Wi-Fi 6 还不是最前沿的吗?

Wi-Fi 6仅提供比 Wi-Fi 5 更高的速度,但 Wi-Fi 7 则完全是关于闪电般的快速连接。出于这个原因,行业术语已确定为“802.11be EHT”,即极高吞吐量。原因如下:虽然技术规范仍在制定中,但新标准可以提供超过 40Gbps的标称峰值数据速率。这太惊人了。从这个角度来看,Wi-Fi 7 将比 Wi-Fi 6 和Wi-Fi 6E快四倍以上,最高数据速率可以达到 9.6Gbps,接近 Wi-Fi 5 的六倍,最高可达 6.9Gbps。

除了提供以前无法达到的数据速率外,Wi-Fi 7 还将采用新技术来减少延迟、增加网络容量并提高效率。这些是您在 2019 年开始推出 Wi-Fi 6 设备时可能熟悉的声明和流行语。

当然,新标准将向后兼容 Wi-Fi 6 设备,以及较旧的 Wi-Fi 5 (802.11ac) 和 Wi-Fi 4 (802.11n) 设备。但与以前的 Wi-Fi 版本一样,您的客户端设备需要在其电路中支持规范(此处为 802.11be)才能释放 Wi-Fi 7 的全部潜力。

02

Wi-Fi 7 技术基础解释

两年前Wi-Fi 6正式推出时,它迎来了几项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);和目标唤醒时间 (TWT)。这些仍然会出现在 Wi-Fi 7 中,并进行一些细微的调整,因此有必要解释它们在当前 Wi-Fi 6 标准中的工作方式。

简而言之,OFDMA 将信道划分为资源单元 (RU),从而允许将更小的数据包同时传输给多个用户。这有助于减少延迟并更有效地利用网络资源。

借助 MU-MIMO,无线路由器使用不同的空间流来允许同时传输数据,从而为视频流和在线游戏等应用提供更高的性能。TWT 允许客户端设备保持睡眠状态,直到需要访问网络,从而帮助延长客户端设备的电池寿命。Wi-Fi 7 标准将建立在这些(和其他)现有的 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E 技术的基础上,并引入一些新技术。

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WWi-Fi 7的优势

高速率和高带宽

现在使用的Wi-Fi 6,支持2.4 GHz和5 GHz两个频段:在早期的Wi-Fi和蓝牙等其他无线技术中,2.4 GHz已经被很大程度上共享,该频段已经变得十分拥堵;5GHz的频段相比2.4GHz可以提供更多带宽,从而转化为更快的速度和更大的容量;Wi-Fi 6E甚至还支持了6GHz频段,而5GHz和6GHz非常适合高带宽和低延迟的活动,比如流媒体和云游戏等。

但高通的Wi-Fi 7解决方案进一步突破了Wi-Fi的极限:未来三个频段将能够同时工作,并将单一通道的宽度从Wi-Fi 6的160MHz扩大到320MHz,峰值传输速率将超过40Gbps,比Wi-Fi 6E高出4倍。

同时,与Wi-Fi 6的8个数据流相比,Wi-Fi 7将支持16个数据流以及 CMU-MIMO 技术。其中,C代表的是协调(Coordinated),这意味着16个数据流可以不是由一个AP提供,而是由多个AP同时提供。

多链路(Multi-link)

现在的接入点(AP)通常都提供了对于三个频段的支持,Wi-Fi 7也将越来越多地提供这种支持。在 Wi-Fi 7之前,用户只能使用最适合自身需求的其中一个频段,但是基于多链路功能,用户可以通过多个通道连接到AP,利用这一点来避免拥堵。例如,如果其中一个通道上有流量,设备就可以使用另一个通道,从而得到更低的延迟。

同时,根据不同区域可用性的不同,多链路既可以使用5GHz频段的两个通道,也可以是5GHz和6GHz 频段的两通道组合。

在多链路方案中,像路由器这种终端,每次传输都使用第一可用频段,并且可以在上一次的传输完成后选择任意一个频段进行下一次数据传输。通过这种方式,可以避免拥堵,降低延迟。

高带宽同时多链路功能(High Band Simultaneous Multi-Link)

现在的某些区域已经可以支持三个320MHz连续频谱的信道,也有部分区域目前只支持一个信道,甚至还有些区域则完全不支持。

对于5GHz的频段来说,并没有连续的320MHz频段,因此只有支持6GHz的区域才能支持这种连续模式。通过高带宽同时多链路功能,可以同时对两个频段进行聚合操作,汇集两个信道的吞吐量,即可以通过两个160MHz的信号组合形成一个320MHz的有效信道。

这样做的好处是,即使在我国这样没有分配6GHz频谱的情况下,通过高带宽同步多链路功能,也能提供240MHz 的有效信道,从而实现在拥堵的情况下达到极高的吞吐量。

前导码穿孔(Preamble Puncturing)

当用户已经占用一部分信道的带宽时,比如20MHz或40MHz,通常会阻止AP使用这个频段,造成一定程度的浪费。针对这种情况,Wi-Fi 7采用了一个创新的解决方案,称为“前导码穿孔”,在保证连续信道可用的同时,允许切割网络并避免使用包含干扰信号的部分频谱。虽然总带宽会因穿孔的数量而降低,但仍然能够提供比其他方式更宽的信道。

4k QAM

在Wi-Fi 6中,已经支持的最高阶调制是1024-QAM,而Wi-Fi 7正在标准化一种名为4k QAM的更先进调制方案,与使用1k QAM调制的Wi-Fi 6相比,这种方案可以提高峰值速率来增加吞吐量和数据容量。通过这种方式,最终速度可以达到30Gbps,是目前9.6Gbps 的WiFi 6速度的三倍。

04

尚未启用6GHz的地区,能享受Wi-Fi 7带来的提升吗?

事实上,Wi-Fi 7带来的最大性能提升还是靠的6GHz下的320MHz信道,根据不同国家的频谱分配,Wi-Fi 7可以支持到多个320MHz的连续信道。然而,部分地区对6GHz分配给Wi-Fi的决定仍在商讨或观望之中,又或者是像中国一样,已经计划将6GHz全部分配给5G网络的开发,那么这些区域是不是就不能享受到Wi-Fi 7带来的性能提升呢?是也不是。

如果没有320MHz频宽信道的支持,确实无法做到满血的Wi-Fi 7,但办法也不是没有。我们在上一篇文章中已经谈到了高通在FastConnect 7800上引入的高频同步(HBS)多链路技术,这个就是为无6GHz区域带来的解决方案。

这种多链路技术其实与高通在FastConnect 7800上采用的双蓝牙技术很像,过去的高通FastConnect芯片中的蓝牙技术也是从单传输,转变为智能天线切换,再演进到如今的双蓝牙技术。FastConnect 7800中的多链路技术也支持可用频段之间的交替切换来降低延迟,而HBS多链路则支持高频段的同时多链路组合来进一步提升吞吐量。这也就是FastConnect 7800不仅支持320MHz信道,也支持两个160MHz信道组合成等效频宽320MHz信道的原因。

而在中国,这一技术依然可以在5GHz下通过HBS多链路技术组合出240MHz等效频宽的信道,这很可能就是由中国在5GHz下开放的唯一一个160MHz信道加一个80MHz信道组合而成。所以这对吞吐量和延迟还是能带来一定提升的,但确实不是满血版的Wi-Fi 7。

即便如此,高通也已经表示在5GHz频段、4K QAM和240MHz信道下,FastConnect 7800能够实现4.3Gbps的峰值性能,这相较于上一代FastConnect 6900的3.6Gbps峰值速率来说,也算是20%左右的性能提升了。

05

该不该把6GHz开放给Wi-Fi?

那么这就引发了一个疑问,究竟该不该把6GHz分配给Wi-Fi呢?从这些年的无线技术的演进上来看,从Wi-Fi 5升级到Wi-Fi 6,不少用户都觉得感知不强,而同样的论调也出现在从4G升级到5G上。但事实是,5G部署速度显然更加迅猛,而Wi-Fi 6之后的AP数量还在稳步增长中。众说纷纭之下,你认为该不该把6GHz或该频段下的一部分开放给Wi-Fi呢?

06

Wi-Fi 7 何时可用?

如前所述,Wi-Fi 7 仍在开发中。该规范预计要到 2024 年某个时候才能最终确定。但是,正如我们在 Wi-Fi 6 中看到的那样,一些初始预认证的路由器和客户端设备可能会更早上架,可能最早在 2023 年底。

请记住,这些早期发布的产品可能无法提供您在最终出现时通过完全认证的 Wi-Fi 7 设备获得的所有功能。

本文来源:半导体行业观察,物联网智库,电子发烧友网

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