什么是WiFi 7?为解决 WiFi 6 遗留问题,WiFi 联盟把WiFi 7产品提上日程
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第七代WiFi无线网络,速度可高达每秒30Gbits [1-2] ,是WiFi 6最高9.6Gbps速率的三倍之多。相比于Wi-Fi 6,WiFi 7将引入CMU-MIMO技术最多可支持16条数据流,8车道变16车道,妥妥的星际高速公路,其次WiFi 7除了支持传统的2.4GHz和5GHz两个频段,还将新增支持6GHz频段,并且三个频段能同时工作。 [3] 2021年12月,联发科宣布2022年初将推出WiFi 7网络,此前数据显示其网速是Wi-Fi 6的3倍多。 [4] 在2022年世界移动通信大会(MWC2022)上,中兴推出WiFi 7标准的产品。
众所周知,5G通信技术的竞争,已经是中美科技战的一个缩影了。
美国发言人曾公开表示,过去的一百多年间,美国在技术创新和发展方面一直处于世界领先地位,全球的众多的重大科技创新,均是美国引领的。
但到了5G时代,不再是美国引领了,这次是华为以及华为背后的中国,在5G上表现更突出。
所以我们看到,美国坚持要走一条与中国5G不一样的路,那就是大力发展毫米波技术,因为在Sub-6频段上,美国很难超得过华为、中兴等中国企业的技术。
所以美国希望在毫米波上,能够有所突破,从而避开与中国5G在Sub-6上面的直接竞争。
同时美国还认为,在6G时代,一定会用到毫米波技术,所以现在研究毫米波,也算是先为6G打一个基础,从而让自己有可能在6G时继续领先。
而现在,随着WiFi 7技术到来,我们发现,中美两国在WiFi 技术上,又开始竞争了,WiFi又有了像5G一样,发展成中美科技竞争的战场之一了。
我们知道WiFi 6目前基本普及了,速度可以达到近10Gbps,用的是2.4GHz、5GHz的频率。
但WiFi 6速度虽快,在OFDMA 传输时延、穿墙性能方面表现不尽如人意。
而WiFi 7就是为了解决这个问题,于是提出了WiFi 7要使用1GHz 到 7.2GHz 的频谱资源,再兼容之前的 2.4GHz 和 5GHz 频段,实现320MHz大通道。
而1GHz是穿墙能力最强的频率,然后还将6GHz也划归WiFi 7所有,实现320MHz的大通道。
但是,在国内 6GHz频段是用来作5G使用的,归中国移动所有,所以关于WiFi 7究竟使用哪些频率,一直没完全确定。
但美国在2年前,就抢先一步,正式授权放开 6GHz 频段上部分频谱资源用于WIFI。而高通、博通更是率先推出基于6GHz 频段的WiFi7解决方案。
很明显,美国是想将中国用于5G的6GHz频率,用于WiFi 7,不让6GHz频率成为全球5G的统一频率标准之一,从而避免中国在5G上具有巨大优势。
另外在WiFi 7上,使用6GHz,又让中国的WiFi 7方案与美国的不太一要,从而避免中国再次在WiFi 7上又具备优势。
WiFi 7(Wi-Fi 7)是下一代Wi-Fi标准,对应的是IEEE 802.11将发布新的修订标准IEEE 802.11be –极高吞吐量EHT(Extremely High Throughput )。Wi-Fi 7是在Wi-Fi 6的基础上引入了320MHz带宽、4096-QAM、Multi-RU、多链路操作、增强MU-MIMO、多AP协作等技术,使得Wi-Fi 7相较于Wi-Fi 6将提供更高的数据传输速率和更低的时延。Wi-Fi 7预计能够支持高达30Gbps的吞吐量,大约是Wi-Fi 6的3倍。
随着WLAN技术的发展,家庭、企业等越来越依赖Wi-Fi,并将其作为接入网络的主要手段。近年来出现新型应用对吞吐率和时延要求也更高,比如4K和8K视频(传输速率可能会达到20Gbps)、VR/AR、游戏(时延要求低于5ms)、远程办公、在线视频会议和云计算等。虽然最新发布的Wi-Fi 6已经重点关注了高密场景下的用户体验,然而面对上述更高要求的吞吐率和时延依旧无法完全满足需求。
IEEE 802.11be EHT工作组已于2019年5月成立,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,Release1预计在2021年将发布第一版草案Draft1.0,预期在2022年底发布标准;Release2预计在2022年初启动,并且在2024年底完成标准发布。
2.4GHz和5GHz频段免授权频谱有限且拥挤,现有Wi-Fi在运行VR/AR等新兴应用时,不可避免地会遇到QoS低的问题。为了实现最大吞吐量不低于30Gbps的目标,Wi-Fi 7将继续引入6GHz频段,并增加新的带宽模式,包括连续240MHz,非连续160+80MHz,连续320 MHz和非连续160+160MHz。
在Wi-Fi 6中,每个用户只能在分配到的特定RU上发送或接收帧,大大限制了频谱资源调度的灵活性。为解决该问题,进一步提升频谱效率,Wi-Fi 7中定义了允许将多个RU分配给单用户的机制。当然,为了平衡实现的复杂度和频谱的利用率,协议中对RU的组合做了一定的限制,即:小规格RU(小于242-Tone的RU)只能与小规格RU合并,大规格RU(大于等于242-Tone的RU)只能与大规格RU合并,不允许小规格RU和大规格RU混合使用。
Wi-Fi 6的最高调制方式是1024-QAM,其中调制符号承载10bits。为了进一步提升速率,Wi-Fi 7将会引入4096-QAM,使得调制符号承载12bit。在相同的编码下,Wi-Fi 7的4096-QAM比Wi-Fi 6的1024-QAM可以获得20%的速率提升。
为了实现所有可用频谱资源的高效利用,迫切需要在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz上建立新的频谱管理、协调和传输机制。工作组定义了多链路聚合相关的技术,主要包括增强型多链路聚合的MAC架构、多链路信道接入和多链路传输等相关技术。
WiFi 6 相比上一代技术标准 WiFi 5,最突出的当属速率上的大幅度提升。WiFi 6 使用了与 5G 同源的 OFDMA 技术,结合 1024-QAM 高阶调制,最大可支持 160MHz 频宽,速度比 WiFi5 快近 3 倍。
最新一代 WiFi 6 的理论传输速率最高可达 9.6Gbps,换句话说上下行网速达到了 1.2GB/s 的传输速度,而 WiFi 5 的传输速率只有 3.5Gbps,理论速度是 866MB/s,WiFi 4 的理论速度仅在 150Mb/s。
不过这个速度只是实验室中的理论最大值,在我们现实使用中,受到家里的障碍物、辐射范围、空间内其他信号干扰等因素的影响,很难达到如此快的速度,不过肯定也比 WiFi 5 要强。
除了速度更快,WiFi 6 还可以支持更多设备的并发访问,而且延迟与功耗都更低。
不过,WiFi 6 也并不是完美无缺的。中国移动的测试报告显示,目前主流的 WIFi6 路由器普遍在吞吐、抗干扰方面表现较好,但是在OFDMA 传输时延、 MU-MIMO 传输性能方面表现不尽如人意。
换句话说,现在主流的WiFi 6 路由器抗干扰、抗衰减方面有了长足进步,但是对于延迟、 穿墙方面的能力依然不足。
这也是为啥最近两年各家路由器厂商都主推各种 MESH 组网功能,因为 WiFi 6 路由器的穿墙能力真的差点事。
不过,为了解决 WiFi 6 遗留的几个问题,WiFi 联盟最近把WiFi 7产品的推出也提上日程了。