下一代Wi-Fi技术：Wi-Fi 7(IEEE 802.11be EHT)
文章目录
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- Wi-Fi 7名词解释
- Wi-Fi 7的产生背景
- Wi-Fi 7的发布时间
- Wi-Fi 7的技术优势
- Wi-Fi 7 vs Wi-Fi 6
- Wi-Fi 7支持的新特性
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- 支持最大320MHz带宽
- 引入更高阶的4096-QAM调制技术
- MIMO 16×16
- 引入Multi-Link多链路机制
- Multi-RU
- Preamble Puncturing
- Wi-Fi 7的应用场景
- 推荐阅读
Wi-Fi 7名词解释
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 ）。并有望在2024年商用问世。
在Wi-Fi 6的基础上，Wi-Fi 7融合了多项创新技术，包括320MHz大带宽、4096-QAM调制方式、16 X 16 MU-MIMO、Multi-RU（Multiple Resource Uint，多资源单元）以及多链路机制等。这些先进技术使得Wi-Fi 7在数据传输速度和延迟方面表现更优。与Wi-Fi 6相比，Wi-Fi 7性能更出色，应用范围更广泛，是未来无线通信的重要发展方向。
Wi-Fi 7的产生背景
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。
为此，IEEE 802.11标准组织即将发布一个新修订标准IEEE 802.11be EHT，即Wi-Fi 7。
Wi-Fi 7的发布时间
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。
Wi-Fi 7的技术优势
Wi-Fi 7在Wi-Fi 6的基础上引入了许多新的技术，具有以下主要优势：
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更高的数据速率：Wi-Fi 7的理论峰值速率可达到46.1Gbps以上，比Wi-Fi 6提升了约4倍。这意味着用户可以以更快的速度传输和接收大量数据，满足对高速连接的需求。
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更低的延迟：Wi-Fi 7将延迟降低到毫秒级别，比Wi-Fi 6更低。这将提供更好的实时性能，用户可以享受更流畅的游戏、视频通话和在线应用体验。
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更大的网络容量：Wi-Fi 7采用了更高级别的多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术，支持同时与多个设备进行数据传输，提供更大的网络容量。这意味着多个设备可以同时连接并获得高速连接，而不会担心网络拥塞或性能下降。
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更广的覆盖范围：Wi-Fi 7采用更广的信道范围和先进的天线技术，提供更好的无线覆盖范围。这将使用户在更大的区域内获得更可靠、稳定的无线连接，无需担心信号弱或不稳定的问题。
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更高的频谱效率：Wi-Fi 7采用更高效的频谱利用技术，如Preamble Puncturing和MRU等。这些技术可以提高频谱的利用效率，并提供更好的性能。
Wi-Fi 7具有更高的数据速率、更低的延迟、更大的网络容量、更广的覆盖范围和更高的频谱效率等技术优势。这些优势将为用户提供更快速、更稳定、更可靠的无线连接体验，满足他们对高速无线连接的需求。
Wi-Fi 7 vs Wi-Fi 6
Wi-Fi 7在Wi-Fi 6标准的基础上，引入了许多新的技术，主要包括如下：
| 参数描述 | Wi-Fi 6(802.11ax) | Wi-Fi 7(802.11be) |
|---|---|---|
| 频段 | 2.4GHz、5GHz、6GHz（仅Wi-Fi 6E） | 2.4GHz、5GHz、6GHz |
| 最大带宽 | 160MHz | 320MHz |
| 调制方式 | OFDMA，最高支持1024-QAM | OFDMA，最高支持4096-QAM |
| 最大理论速率 | 9.6Gbps | 46.1Gbps |
| MIMO | 8×8 UL/DL MU-MIMO | 16×16 UL/DL MU-MIMO |
| 多链路操作 | 不支持 | 支持 |
| OFDMA | 每用户仅支持使用单个RU | 每用户支持使用多个RU，即MRU |
| Preamble Puncturing | 作为可选项 | 作为必选项，打孔方式更灵活 |
Wi-Fi 7支持的新特性
支持最大320MHz带宽
Wi-Fi 7在2.4GHz、5GHz和6GHz三个频段上工作，并将最大带宽提高到320MHz，以满足VR/AR、在线游戏和视频会议等新兴应用对速率和时延的严苛需求。它还支持多种带宽绑定模式，包括连续和非连续的240MHz、160MHz+80MHz、320MHz和160MHz+160MHz。
Wi-Fi 7能够在相同的流数和编码条件下提供更大的带宽，从而实现更高的数据传输速率。这使得Wi-Fi 7能够满足不断增长的高带宽应用需求，并提供更优质的用户体验。
引入更高阶的4096-QAM调制技术
QAM是Wi-Fi中一种常用的数字信号调制方式。Wi-Fi 6采用最高1024-QAM调制方式，每个符号承载10bits信息。随着硬件调制解调能力的不断提升，Wi-Fi 7将采用最高4096-QAM调制方式，每个符号承载12bits信息，因此相对于Wi-Fi 6来说，Wi-Fi 7每个符号的信息承载量会提升20%。
MIMO 16×16
MIMO是一种无线通信技术，通过使用多个天线进行信号的发送和接收，可以提高系统的容量、覆盖范围和信噪比。具体而言，MIMO M×N表示发送端有M个天线，接收端有N个天线。
MU-MIMO允许一个接入点（AP）同时与多个终端通信，充分利用空间资源，提升无线数据吞吐量。这是无线通信领域中一种重要的多用户技术。
Wi-Fi 6最多支持MIMO 8×8，而Wi-Fi 7将MIMO的空间流数进一步提升，支持MIMO 16×16。随着MIMO能力的提升，Wi-Fi 7的理论传输速率相比Wi-Fi 6将直接翻倍，并且支持更多同时接入的终端设备。
引入Multi-Link多链路机制
Wi-Fi 6以及之前标准的无线终端虽然也支持多频段，但是同时只能与AP建立一条射频链接。Wi-Fi 7工作组新定义了MLD(Multi-link Device，多链路设备)，能够同时与AP建立多条射频链接。
Wi-Fi 7的设备可以根据使用场景以及空口状态，进行不同链路的切换与协同，来保障数据传输更高效、更快速、更可靠。
多链路可以简单分为同步模式和异步模式：
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同步模式：多个射频链路同时进行信号的发送和接收，可以避免两个链路同时接收和发送导致的干扰。
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异步模式：多个射频链路独立进行信道探测、侦听和数据收发。这种模式没有严格的时序要求，实现简单，自由度高。适用于多个链路之间隔离度足够，不会产生射频链路相互干扰的情况。
在多链路设备上进行数据传输的典型模式有复制传输和联合传输：
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复制传输：多条链路传输同一信息，其中一个信道环境存在干扰时，接收端根据先到先得原则，可以有效地降低传输时延，并且这种方式还可以提高传输的可靠性和质量。
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联合传输：将一个信息进行合理地拆分，同时在多条射频链路上进行传输，可以有效地提升传输效率。
Multi-RU
具有特定数量子载波的子信道被称为RU，每个RU当中至少包含26个子载波（相当于2MHz带宽）。
MRU是一种提高频谱资源利用率的技术。Wi-Fi 6中单个STA只能使用分配到的单个RU资源，频谱资源调度缺乏灵活性。为了解决该问题，Wi-Fi 7允许单个STA同时占用多个RU资源，并且不同大小的RU可以进行组合。基于实现复杂度和频谱资源利用效率的均衡，Wi-Fi 7协议也对RU的组合做了一些限制，小型RU（<242-Tone）只能与小型RU组合，大型RU(≥242-Tone)只能与大型RU组合，不能将小型RU与大型RU进行组合。
相同带宽下，同时向两个用户传输数据时，Wi-Fi 7的MRU技术允许单个STA同时占用多个RU资源，提高频谱资源利用率，降低时延。而Wi-Fi 6中单个STA只能使用分配到的单个RU资源，造成频谱资源浪费。
Preamble Puncturing
Preamble Puncturing技术能够利用不连续的信道进行数据传输，提升信道利用效率，主要用于有信道干扰的场景。
在80MHz信道上进行传输时，如果在信道56上遇到干扰，不支持Preamble Puncturing技术时，80MHz的带宽模式将回退到20MHz带宽进行发送。
支持Preamble Puncturing技术后，整个80MHz信道上的干扰部分（信道56）会被打孔、屏蔽，然后使用剩余的信道52、60和64继续捆绑在一起传输信息。虽然AP仍然以80MHz带宽模式工作，但在实际传输中，受干扰信道会被置于Null状态，即空闲状态。
Wi-Fi 7的应用场景
Wi-Fi 7引入的新功能将大大提升数据传输速率并提供更低的时延，而这些优势将更有助于新兴的应用，如下：
- 8K视频传输
- 视频/语音会议
- 无线游戏
- 实时协作
- 云/边缘计算
- 工业物联网
- 沉浸式AR/VR
- 无线医疗和远程医疗
- 智能家居
- 自动驾驶和智能交通
Wi-Fi 7的新兴应用场景涵盖了虚拟现实、8K视频传输、无线医疗、智能家居以及自动驾驶和智能交通等领域。随着技术的不断进步和创新，将有更多新的应用场景涌现。
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