WiFi技术发展20年,从第一代到如今的WiFi-7,都经历了哪些突破?

通信资讯馆 2022-08-29
2355 字丨阅读本文需 6 分钟

无线通讯网络通常可区分为无线区域网络(Wireless Local Area Network,Wireless LAN),以及无线广域网络(Wireless Wide Area Network,Wireless WAN)两大类。

WiFi是无线区域网络的标准,1997年第一代WiFi 802.11被制定完成,802.11使用2.4GHz频率,最高传输速率仅2Mbit/秒。以今天的科技来看,当时的传输速率宛如龟速,不过在当时的环境已经相当好用,主要应用在笔电,以及办公室设备等。

1999年第二代WiFi 802.11 b问世,同样使用2.4GHz频率,最高传输速率提高到11Mbit/秒,较第一代大幅跃进,不过仍无法充裕应付庞大资料量的影音传输。

2003年第三代WiFi 802.11 g定案,使用2.4GHz频率,最高传输速率跃升至54Mbit/秒,在当时办公室、家庭等环境中使用畅行无阻。

2009年第四代WiFi 802.11 n登场,可使用2.4GHz频率,或5GHz频率,基础传输速率达72.2 Mbit/秒,最高传输速率可达450Mbit/秒,速率大幅提升。

WiFi技术一大突破,第五代终超越Gbit/秒传输速率

无线通讯科技不断地演进,WiFi的性能也随之精进,第五代WiFi已跨出Gbit/秒的境界。2014年1月802.11ac Wave 1发布,支援最高传输速率866Mbit/秒。802.11ac Wave 2于2016年6月发布,支援最高传输速率达1.73 Gbit/秒,WiFi传输速率超越每秒1 Gbit (Giga bit、10亿位元)。

超越Gbit/秒的传输速率,足以应付高解析度影音串流需求,是WiFi技术的突破。

值得注意的是第五代的802.11ac Wave 2 支援「多重输入多重输出」(Multi Input Multi Output,MIMO)技术。

以无线通信技术发展的历程来看,在同一时程,短距离的无线区域网络(Wireless Local Area Network,Wireless LAN) 的传输速率,通常会超过无线广域网络(Wireless Wide Area Network,Wireless WAN) 的传输速率。通俗地说,WiFi的传输速率,超越移动通讯的传输速率。

2018年进入5G时代后,移动通讯网络数据传输速率大幅提升,最高达1Gb/秒到20 Gb/秒,一举突破藩篱,超越WiFi。第五代WiFi (802.11 ac)的数据传输速率约450Mb/秒到1.3Gb/秒,低于5G移动通讯的传输速率。

WiFi 6传输速度与5G相比平分春色,两者技术相仿

移动通讯进入5G时代,WiFi也跨入第六代,2018年十月第六代WiFi 802.11ax,被正式命名为WiFi 6,它的传输速率理论上最高可达9.6 Gbit/秒,与5G相较不惶多让。

自从WiFi 6名称被正式使用后,之前的WiFi标准也同样地同步更名,802.11ac更名为WiFi 5,802.11n更名为WiFi 4。

WiFi 6使用不少与5G同样的技术,因此具低延迟,且可连接大量设备的功能。

2019年WiFi 6 (802.11 ax)产品开始问世,由于数据传输速率理论上最高可达9.6 Gbit/秒,与5G速率相当,成为与5G通讯环境下的互补技术。

2020年元月,WiFi联盟宣布WiFi 6的扩展版WiFi 6E,除了原本的2.4GHz 、5GHz外,增加6G Hz频段。这使WiFi 6E能够有更多连续频谱,更宽的频道,以及更少的干扰。

WiFi 6E能够诞生,主要是美国联邦通信委员会(FCC)与全球各国的通信监管单位,都开始将6 GHz频段分配给WiFi。2020年4月23日,美国联邦通信委员会投票通过,将6GHz的1200 MHz免授权频段,分配给WiFi 6。

WiFi 6E干扰少,具低延迟、高容量特色

WiFi 6E能使传输达Gbit/秒等级,理论上最高传输速率达11Gbit/秒,极低的延迟,以及高容量,这与5G的三大技术特色吻合。

目前全球的5G电信网络,大部分为6GHz以下频段,因此传输速率无法很高,理论上最高下载速率仅约3Gb/秒左右,实际下载速率仅约几百Mb/秒,还无法达到Gb/秒等级。因此WiFi 6/6E将成为无线通讯的重要技术,协同5G提供使用者超高速的传输体验。

从2019年WiFi 6产品开始进入市场后,产品渗透率快速升高,2022年WiFi 6/6E的市占率约58%,超越WiFi 5。预估到2025年支援WiFi 6/6E的智慧型手机的市占率将超越80%。预估今年WiFi 6/6E 设备出货量将达23亿台,其中支援WiFi 6E出货量约3.5亿台。

WiFi 6/6E性能较上一代的WiFi 5大幅提升,让消费者有感。预估今后几年,应用市场将快速成长,博通、高通、联发科、瑞昱等芯片商,莫不摩拳擦掌迎接此波商机的到来。

技术的进步永不停歇,WiFi 6/6E之后,下一代的新技术WiFi 7,也已经「蓄势待发」。

Wi-Fi7的亮点有哪些?

最大传输量的升级:

在新一代的Wi-Fi7上,我们可以看到,其可以传输的理论最大数据量来到了46Gbps,相比较于现阶段的Wi-Fi6能达到9.6Gbps、Wi-Fi5能达到的3.5Gbps来说,其理论传输速度有了非常大的提升,对于后续将有可能到来的8K视频流传输,大规模并发应用来说,可以实现传输量方面的支持。

进一步支持6GHz频段,提供更大频宽支持:

我们可以从上面的表格看到,Wi-Fi7进一步支持了从Wi-Fi6 E引入的6GHz频段(实际上为 5.925-7.125GHz),并且相比较于目前WiFi6支持到的160MHz频宽来说,还进一步支持到了包括连续240MHz,非连续160+80MHz,连续320 MHz和非连续160+160MHz等多种模式的频宽支持。通过支持更高的频段和更宽的频宽,新一代的Wi-Fi7在传输能力上以及抗干扰性能上都能有所提升。

引入Multi-Link多链路机制:

Wi-Fi7拥有2.4 GHz、5 GHz和6 GHz三个频段,在Wi-Fi6事情以及完成了对于2.4GHz和5GHz的聚合,而在新一代的Wi-Fi7还需要进一步的整合。Wi-Fi7引入了包括增强型Multi-Link聚合的MAC架构、Multi-Link频道接入和Multi-Link传输等相关技术,可将不同频率的多个频道组合在一起,通过自动切换等一系列的手段进行管理,为用户提供更好的性能支持、更好的网络效能。

引入更高阶的4096-QAM调制技术:

Wi-Fi 6的最高调制方式是1024-QAM,其中调制符号承载10bits,而Wi-Fi 7将会进行升级,包括会引入4096-QAM,调制符号承载12bit。引入4096-QAM调制技术后,在同等编码情况下,Wi-Fi 7的4096-QAM比Wi-Fi 6的1024-QAM可以获得20%的速率提升。

AP连接性增强,MIMO功能增强:

Wi-Fi 7加强了对于多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,可以有效降低AP之间的干扰,提升空口资源的利用率。而在MIMO功能的加强上面,Wi-Fi 7将空间流的支持从Wi-Fi 6的8个增加到16个,理论上的传输速率会有进一步的提升。

除上面提到的这一些重点提升之外,Wi-Fi 7还在多方面也进行了升级更新,总体来看,Wi-Fi 7在理论最大速率、抗干扰性、低时延等方面都有了一定的提升,并且也有不少的提升幅度。

我们现在需要 WiFi 7 么?

不过吧,上面提了这么多 WiFi 7 的新功能,但说实话,WiFi 7 落地距离我们。。。还挺遥远的。

别看最近联发科啊,高通啊,新华三他们,都从各种角度 “ 首发 ” 了 WiFi 7。

但是等这技术落地,转化,一系列操作走下来,咱们要是真的想体验到 WiFi 7 ,指不定可得等到 2024 年才行。

而且现在发布的还都是服务端,真正能支持 WiFi 7 的终端商品还没有落地铺开。

还有别忘了,每次新技术刚出来的时候,价格可不美丽。

实际上,WiFi 7 里面的部分的功能,其实在两年前发布的 WiFi 6E 标准中就能找到一些影子。

比如支持 6 Ghz,4096 QAM 这些功能,这些都可以给我们带来更高的网速体验。

如果大伙真的对网速有需求,不妨购买一个 WiFi 6E 的路由器尝尝鲜。( 虽然价格也挺不便宜 )

从这个角度来看,我们不用急着等 WiFi 7。

不过,我们始终也会需要 WiFi 7。

毕竟这技术还得三四年后才能落地呢,到那时候,或许 AR,VR,MR,元宇宙,甚至是一些还没诞生的新事物。

总会有能让 WiFi 7 认真的家伙吧。

来源:差评,泡泡网,半导体芯闻

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