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新突破！WiFi 7即将登场…
更新时间：2022-02-18 11:55:00
2月15日，高通官方发文介绍了WiFi 7技术，并表示Wi-Fi 7 即将开启连接领域的新篇章。在高通官网上赫然显示：我们创新的 Wi-Fi 7 解决方案为下一代 Wi-Fi 设定了标准。赋予了WiFi 7极高的期望。
WiFi 7此次已经不是首次露面了，在2022年1月，联发科就首秀WiFi 7，率先成为业内第一家成功完成WiFi 7技术演示的企业。但WiFi 7目前尚未真正上市，市场上最新的WiFi标准是WiFi 6E，然而感觉WiFi 6E都没有完全普及，WiFi 7是一张King牌还是一张大饼？
什么是WiFi和WiFi 7？
在说WiFi之前，要提到一名女演员——海蒂·拉玛 (Hedy Lamarr)，同时她也是一名发明家，1941年，她借鉴了音乐家乔治·安太尔同步演奏钢琴的原理发明了“跳频技术”FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum)，为日后CDMA、蓝牙、Wi-Fi等技术奠定了一些基础。
1993年热点（Hotspot）接入的概念被提出。即通过无线网络协议，构建小基站，然后通过基站和ISP网络进行直连。热点概念也成为WiFi最终得以实行的关键点之一。
1997年，美国电气和电子工程师协会IEEE颁布了第一代无线局域网标准---IEEE 802.11协议，规定了无线局域网在2.4GHz波段进行操作，这一波段被全球无线电法规组织定义为扩频使用波段。WiFi技术便开始以802.11为基础不断演变迭代。
1999年，为了推动 IEEE 802.11b规格的制定，组成了无线以太网路相容性联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，缩写为WECA)。2002年10月，改名为Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance)。
自IEEE 802.11发布后，Wi-Fi联盟将命名规则改为WiFi+数字。2009年，802.11n的发布，也就是WiFi 4的问世是行业的重要转折点，WiFi 4将传输速率从54 Mbit/s 变为最高 600 Mbit/s，引入了MIMO技术，同时支持2.4Ghz 与 5Ghz双频段。
2013年WiFi 5（802.11ac）技术正式通过，引入了MU-MIMO技术，只在5G频段工作，速度可以达到6.9Gbps。
2019年，WiFi6（802.11ax）引入了OFDMA技术，速度可以达到14Gbps。
在此前2021年发布的WiFi 7草案就可以看到，WiFi 7相较于WiFi 6有了极大的突破。WiFi 6使用的是未经许可的2.4 GHz 和 5 GHz 频段，会受到限制和拥塞。虽然Wi-Fi 6E 极大地扩展了宽信道频谱的使用，在任何已分配 6GHz 频谱的区域都可以使用多个160MHz 信道。
为了实现最大30 Gbps的吞吐量，Wi-Fi 7将支持6 GHz的频段并扩展新的带宽模式，包括连续的240 MHz，非连续的160 + 80 MHz，连续的320 MHz和非连续的160 + 160 MHz。
Wi-Fi 7 的多连接特性向客户端提供了使用这些信道的多个选项，最有效的方式是充分利用高频段的更大容量、更高峰值速度和更低拥挤程度。高通的WiFi 7解决方案中，终端连接可在频段之间交替切换。在这种方案中，终端在每次传输时均使用第一个可用频段，一旦完成前次传输则可选择任意频段进行接下来的传输。这种方式可以避免连接链路拥堵，降低时延。
在中国，使用高频段多连接并发技术可实现 240MHz 的有效信道，即在未分配 6GHz 频谱的情况下，也可利用 Wi-Fi 7 超高吞吐量的优势。它可以在每个频段上同时运行，因此在避免拥塞以降低延迟方面甚至更好。
有两个重大变化可以区分WiFi 7和WiFi 6。首先是对WiFi上传链接的重大升级。WiFi 7将采用上行链路多用户多输入多输出（UL MU-MIMO）技术。这项新技术在路由器和WiFi连接设备之间创建了多条路径。将多个路径连接到设备将显著增加可在短时间内传输的数据量。WiFi 6允许8条路径同时传输，WiFi 7将其增加到16条路径。
WiFi 7还将带来另一项标记为协调多用户MMO（CMU-MIMO）的改进。CMU-MIMO将允许家庭设备同时连接到多个WiFi路由器。这种协调应该导致更快的连接，更低的延迟，以及为配备多个WiFi接入点的家庭的每个角落提供高带宽的能力。这是WiFi 7规范中最复杂的挑战。
WiFi现在已经是我们日常生活中不可分割的一部分了，在《29%年复合增长，中国Wi-Fi物联网正在起飞》中也有提到，中国 Wi-Fi 物联网市场将继续以 29% 的复合年增长率增长，从 2021 年的 2.52 亿个连接增长到 2026 年的 9.166 亿个。由此可见WiFi的需求量是极大的，未来室内物联网连接数也将会不断增加，企业和用户对低时延、传输速度疾的要求会更甚。
而WiFi 7已然谱写好了技术创新曲目，其引入的新功能将显着提高数据传输速率并提供更低的延迟。WiFi 7技术将会是视频/语音会议、云游戏、智能家居、工业物联网、元宇宙、远程医疗等行业的核心网络。在2024年商用之前，它展现出来的效果是十分让人期待的。
但决定WiFi 7命运的关键一环少不了6GHz频谱的政策颁布，现代高速 Wi-Fi 设备对WiFi传输的性能要求也越来越高，目前一些新兴的产业应用在拥堵的2.4 GHz和5 GHz频段下无法展示其最好的服务质量。WiFi 7将支持的高频段多链路模式，需要使用6GHz载波频段，接下来6GHz频谱的分配将会是影响WiFi产业的重要讯息。
参考资料：
IT之家：《高通介绍 Wi-Fi 7 技术：突破 Wi-Fi 性能极限》
物联网智库：《与5G/6G争夺核心资源，WiFi 7在国内的命运如何？》
网件NETGEAR：《WI-FI 历史的重要节点：无线网络的昨天、今天和明天》
WiFi 7此次已经不是首次露面了，在2022年1月，联发科就首秀WiFi 7，率先成为业内第一家成功完成WiFi 7技术演示的企业。但WiFi 7目前尚未真正上市，市场上最新的WiFi标准是WiFi 6E，然而感觉WiFi 6E都没有完全普及，WiFi 7是一张King牌还是一张大饼？
在说WiFi之前，要提到一名女演员——海蒂·拉玛 (Hedy Lamarr)，同时她也是一名发明家，1941年，她借鉴了音乐家乔治·安太尔同步演奏钢琴的原理发明了“跳频技术”FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum)，为日后CDMA、蓝牙、Wi-Fi等技术奠定了一些基础。
Hedy Lamarr
1985年，FCC发布了ISM牌照，开放了三个频段，其中包括2.4GHz，允许节点采用扩频技术（spread-spectrum）来进行通信。ISM频段开放后，1988年，最初始的无线局域网WaveLAN诞生。它也被认为是WiFi设计的原型，从那时开始，WiFi的发展逐渐拉开了序幕。1993年热点（Hotspot）接入的概念被提出。即通过无线网络协议，构建小基站，然后通过基站和ISP网络进行直连。热点概念也成为WiFi最终得以实行的关键点之一。
1997年，美国电气和电子工程师协会IEEE颁布了第一代无线局域网标准---IEEE 802.11协议，规定了无线局域网在2.4GHz波段进行操作，这一波段被全球无线电法规组织定义为扩频使用波段。WiFi技术便开始以802.11为基础不断演变迭代。
1999年，为了推动 IEEE 802.11b规格的制定，组成了无线以太网路相容性联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，缩写为WECA)。2002年10月，改名为Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance)。
自IEEE 802.11发布后，Wi-Fi联盟将命名规则改为WiFi+数字。2009年，802.11n的发布，也就是WiFi 4的问世是行业的重要转折点，WiFi 4将传输速率从54 Mbit/s 变为最高 600 Mbit/s，引入了MIMO技术，同时支持2.4Ghz 与 5Ghz双频段。
2013年WiFi 5（802.11ac）技术正式通过，引入了MU-MIMO技术，只在5G频段工作，速度可以达到6.9Gbps。
2019年，WiFi6（802.11ax）引入了OFDMA技术，速度可以达到14Gbps。
来源：知乎-网件NETGEAR
2019年5月，IEEE 802.11be任务组（TGbe）成立，致力于开发802.11be（Wi-Fi 7） 。WiFi 7即第七代WiFi无线网络，相比于WiFi 6，WiFi 7将引入CMU-MIMO技术最多可支持16条数据流，Wi-Fi 7可以处理至少30 Gbps，可能高达40Gbps。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。
图源：高通官网
高通此次宣的WiFi 7有什么新突破？在此前2021年发布的WiFi 7草案就可以看到，WiFi 7相较于WiFi 6有了极大的突破。WiFi 6使用的是未经许可的2.4 GHz 和 5 GHz 频段，会受到限制和拥塞。虽然Wi-Fi 6E 极大地扩展了宽信道频谱的使用，在任何已分配 6GHz 频谱的区域都可以使用多个160MHz 信道。
为了实现最大30 Gbps的吞吐量，Wi-Fi 7将支持6 GHz的频段并扩展新的带宽模式，包括连续的240 MHz，非连续的160 + 80 MHz，连续的320 MHz和非连续的160 + 160 MHz。
Wi-Fi 7 的多连接特性向客户端提供了使用这些信道的多个选项，最有效的方式是充分利用高频段的更大容量、更高峰值速度和更低拥挤程度。高通的WiFi 7解决方案中，终端连接可在频段之间交替切换。在这种方案中，终端在每次传输时均使用第一个可用频段，一旦完成前次传输则可选择任意频段进行接下来的传输。这种方式可以避免连接链路拥堵，降低时延。
交替多条链路，其中设备在可用频段之间交替以降低延迟
目前，一些区域可以支持三个 320MHz 连续频谱信道，部分区域支持一个，有些区域则完全不支持。而对于 5GHz 频段而言，其并没有连续的 320MHz 信道，因此只有支持 6GHz的区域才能够支持这种连续模式。高频段多连接并发则可通过聚合两个可用信道提供更宽的有效信道。也就是通过组合高频段中的两个 160MHz 信道，来创建一个 320MHz 有效信道。在中国，使用高频段多连接并发技术可实现 240MHz 的有效信道，即在未分配 6GHz 频谱的情况下，也可利用 Wi-Fi 7 超高吞吐量的优势。它可以在每个频段上同时运行，因此在避免拥塞以降低延迟方面甚至更好。
高频段同步多链路，其中聚合高频段以提供最高的吞吐量和最低的延迟
在某些场景下，用户会在空闲的连续信道中（如 20MHz 或 40MHz）占用一部分带宽，这种情况下通常会阻止 AP 接入点使用该频谱。对此，高通的Wi-Fi 7 技术带来了名为“前导码打孔（Preamble Puncturing）”的创新性解决方案，允许设备在多个频段上同时运行，以避免拥塞并降低延迟。支持 AP 接入点在不受上述干扰影响的同时，让使用该连续信道成为可能。虽然打孔量减少了总体带宽，但仍能实现比其他方式更宽的信道。
前导码穿刺允许更宽的通道
Wi-Fi 6支持的最高阶调制是1024-QAM，它允许每个调制符号携带多达10位。Wi-Fi 7引入了4096-QAM，以便每个调制符号可以承载12位。使用相同的编码，与Wi-Fi 6中的1024-QAM相比，Wi-Fi 7中的4096-QAM可以实现20%的速率提升。能够更好地实现8K视频播放以及扩展现实（XR）应用。有两个重大变化可以区分WiFi 7和WiFi 6。首先是对WiFi上传链接的重大升级。WiFi 7将采用上行链路多用户多输入多输出（UL MU-MIMO）技术。这项新技术在路由器和WiFi连接设备之间创建了多条路径。将多个路径连接到设备将显著增加可在短时间内传输的数据量。WiFi 6允许8条路径同时传输，WiFi 7将其增加到16条路径。
WiFi 7还将带来另一项标记为协调多用户MMO（CMU-MIMO）的改进。CMU-MIMO将允许家庭设备同时连接到多个WiFi路由器。这种协调应该导致更快的连接，更低的延迟，以及为配备多个WiFi接入点的家庭的每个角落提供高带宽的能力。这是WiFi 7规范中最复杂的挑战。
来源：华为百科全书
我们为何需要WiFi 7？WiFi现在已经是我们日常生活中不可分割的一部分了，在《29%年复合增长，中国Wi-Fi物联网正在起飞》中也有提到，中国 Wi-Fi 物联网市场将继续以 29% 的复合年增长率增长，从 2021 年的 2.52 亿个连接增长到 2026 年的 9.166 亿个。由此可见WiFi的需求量是极大的，未来室内物联网连接数也将会不断增加，企业和用户对低时延、传输速度疾的要求会更甚。
而WiFi 7已然谱写好了技术创新曲目，其引入的新功能将显着提高数据传输速率并提供更低的延迟。WiFi 7技术将会是视频/语音会议、云游戏、智能家居、工业物联网、元宇宙、远程医疗等行业的核心网络。在2024年商用之前，它展现出来的效果是十分让人期待的。
但决定WiFi 7命运的关键一环少不了6GHz频谱的政策颁布，现代高速 Wi-Fi 设备对WiFi传输的性能要求也越来越高，目前一些新兴的产业应用在拥堵的2.4 GHz和5 GHz频段下无法展示其最好的服务质量。WiFi 7将支持的高频段多链路模式，需要使用6GHz载波频段，接下来6GHz频谱的分配将会是影响WiFi产业的重要讯息。
参考资料：
IT之家：《高通介绍 Wi-Fi 7 技术：突破 Wi-Fi 性能极限》
物联网智库：《与5G/6G争夺核心资源，WiFi 7在国内的命运如何？》
网件NETGEAR：《WI-FI 历史的重要节点：无线网络的昨天、今天和明天》