(原称:IEEE 802.11.ax)即第六代无线年被Wi-Fi联盟确定并推广以来已逝去了4年多,按照以往Wi-Fi联盟以往5-6年的更新节奏来看,也到了需要更新换代的时刻。根据Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)的数据,下一代360度AR/VR应用对无线带宽的需求最高已达到200Mbps,这表明,如今的Wi-Fi速率对于新一代娱乐设备来说已经逐渐达到瓶颈,如今又到了需要更快速率、更稳定和更低延迟的网络连接来提供更好的使用者真实的体验的时刻。不仅如此,英美两国的2000位游戏玩家的调研报告也显示,高达97%的游戏玩家曾经遇到过延迟问题,这进一步强调了低延迟对于无线连接的重要性。
综上种种现状,Wi-Fi联盟为满足更高的网络连接需求,推出了新一代IEEE 802.11be标准,即Wi-Fi 7。根据Wi-Fi联盟所言,Wi-Fi 7将逐渐增强Wi-Fi网络的功能和性能,包括更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的网络覆盖范围。这些改进将有利于推动AR/VR、游戏和其他高带宽应用的发展,并提供更好的使用者真实的体验。那么对于在2024年即将全面推广的Wi-Fi 7,它对于前代标准都有哪些升级呢?本篇文章就带各位读者详细梳理一下即将推出的Wi-Fi 7同Wi-Fi 6的升级与不同之处。
从上表中,我能够准确的看出相比于Wi-Fi 6,Wi-Fi 7在传输速度、频段支持和性能方面都有显著的提升。首先,Wi-Fi 7的最高传输速度能达到46Gbps(国内30Gbps),接近Wi-Fi 6的五倍。这一明显提升得益于Wi-Fi 7采用的新技术和更高效的信号处理算法,使其能够更快速地传输大量数据。其次,Wi-Fi 7将支持更多的频段,包括2.4GHz、5GHz和6GHz。相比之下,Wi-Fi 6只支持2.4GHz和5GHz两个频段,而Wi-Fi 6E只支持6GHz频段。多频段支持意味着Wi-Fi 7设备能更好地适应不一样的网络环境和应用需求,提供更稳定和可靠的数据传输服务。然而,需要注意的是,因为不同地区频段分配的问题,特别是我国没有把6GHz频段分配到Wi-Fi之中,Wi-Fi 7支持的6GHz频段在国内外可能会有所不同。
我们再来看看Wi-Fi 7是如何做到这些提升的。Wi-Fi 7对比Wi-Fi 6来说,主要有三个主要的技术提升,分别为:多链路传输技术(MLO)、多资源单元(MRU)和前导码打孔(Preamble Puncturing)。下面笔者分别为各位介绍一下:
多链路传输技术(MLO)是一种多路径传输协议,允许数据通过多个路径进行传输,以提高网络带宽的利用率和可靠性。在MLO中,数据被分成多个数据块,每个数据块都沿着不同的路径进行传输。接收端接收到数据块后,会根据一定的算法将它们重新组合成完整的数据。落实到实际的使用中来讲,在Wi-Fi 6时代,多数路由器会发出两个频段的信号,例如2.5G和5G信号,2.5G信号覆盖范围广,稳定性高,但是速率慢;而5G信号虽然速率极高,但是其覆盖范围往往有限,我们只能根据我们的使用环境对着两个信号进行二选一。而到了使用了多链路传输技术的Wi-Fi 7,我们单一的网络设备可以同时连接两个Wi-Fi热点,比如2.4G+5G,5G+5G,国外开放了6G频段,甚至可以5G+6G。这样做的优势显而易见:由于Link1和Link2两路链接的网速聚合,从而获得了更高的网速,因此它可以允许更快的吞吐量;由于两路信号同时连接,因此当其中一路遇到干扰时,可以动态切到另外一路更好的Wi-Fi链接,从而获得更稳定、低延时的网络连接。
也许有熟悉Wi-Fi 6的读者会说:“Wi-Fi 6中也有MU-MIMO空间流技术的存在,也能支持类似的多路传输,它们之间有啥不一样的区别呢?”
诚然,MLO技术和MU-MIMO空间流技术,都可以在一个AP和STA之间建立多条链路通信,同时收发信息。但是,MU-MIMO空间流技术是限于AP中同一个射频芯片的,而全新的MLO技术是指一个AP中多个射频芯片同时跟同一个STA建立通信链路。如果我们做个比喻:现在我们有海、陆、空三种不同的运输方式,MU-MIMO空间流技术只能从这三种方式中,选择一种来进行运输,通过增加同种运输方式的数量在提升性能,如公路,同时有16条公路可以运输(通信),那就是MU-MIMO空间流技术;而MLO技术能同时利用所有的媒介,海、陆、空都在运输(通信)。
在介绍多资源单元(MRU)之前,我们先来谈谈另一个概念,这便是在通信领域十分重要的概念“信道”。
在无线通信中,基础信道一般是 20MHz,这就如同我们城市道路中的车道一般,是通信的基础。而20MHz便是最基础的单车道,而如果我们拓宽道路,把相邻的土地资源也拿来做车道,双车道,也就是 40MHz 信道,以此类推,有了 80MHz 信道和 160MHz 信道。这样做的好处十分明显,更宽的信道能够得到更高的信息传输能力。
了解了这一些信息,我们回到正题。在Wi-Fi 5的时代,每一个信道在同一时间内,只能允许给一个接收端发送信息,为提升利用率,在 Wi-Fi 6 上,引入资源单元(RU:ResourceUnit)的概念。Wi-Fi 6中使用了全新的正交频分多址(OFDMA)技术:多个用户都能够同时使用一个信道,而不会互相干扰。OFDMA技术将频谱分割成多个子载波,这些子载波可以独立地被不同的用户使用。每个子载波可以承载不同的数据符号,以此来实现多用户同时传输数据的目的。我们以20MHz信道为例,在该频段下,总共有256个子载波,但其中只有242个子载波是有效的。根据Wi-Fi联盟的规定,最小的资源单元(RU)由26个子载波组成。这在某种程度上预示着在一个信道内,可以将资源划分为不同的RU,每个RU包含不同数量的有效子载波。
在Wi-Fi 6标准中,Wi-Fi联盟规定了一个RU的子载波数量主要有以下几种分别为:
而在Wi-Fi 7中,引入了多资源单元(MRU)的概念,即一个用户都能够对应多个RU的组合。例如,一个用户都能够同时使用26-tone RU和52-tone RU的组合,或者使用484-tone RU和996-tone RU的组合。这种灵活的资源分配的方法使得Wi-Fi 7能够更好地适应不一样场景下的通信需求,提高网络带宽的利用率和用户的通信体验。
对于前导码打孔这个技术来说,并不是一个全新的技术,在Wi-Fi 6之中就已经有所应用,但是由于成本限制,在Wi-Fi 6标准里是可选技术,因而没有大范围推广。在Wi-Fi 7中,该技术就成为了强制标准,所有满足Wi-Fi 7标准的产品都将支持前导码打孔。
在上文之中,我们提到,我们一般是通过信道捆绑来提升速率,即:把8个20MHz的信道捆绑成一个160MHz的信道。但是落实到实际之中,基于信道的传输需求、优先级控制、兼容性等等原因,信道捆绑有主信道和辅信道之分。例如一个40MHz的信道,往往是由一个20MHz的主信道和一个20MHz的辅信道组成;而一个80Mhz的信道,一般是有两个20MHz的主信道和两个20MHz的辅信道组成,依此类推。
根据信道捆绑的协议,信道捆绑一定要遵守两大原则:第一、只能捆绑连续的信道;第二、在捆绑信道模式下,必须在主信道干净、无干扰的情况下,辅信道才能传输信息。
而在Wi-Fi 7之前往往会出现这样的情况,组合中辅信道一旦受到干扰,则无法组合成更宽的主信道,例如 一个80Mhz的信道,其中的20MHz 辅助信道受到干扰,那么由它组成的40MHz主信道整体就是不干净的信道,那么40MHz的辅信道就无法传输信息;再进一步,如果它们捆绑成了80MHz的主信道,那么也将失去作用。最终,一个160MHz的信道会只会因为一条20MHz信道的干扰只剩下20MHz可以正常使用,7/8信道资源都浪费了。
而前导码打孔就是用来解决这一个问题而诞生的。它可以主动将受干扰的 20MHz 辅信道屏蔽,不影响主信道组成更宽的信道,20MHz 主信道依然可以跟 40MHz 辅信道组成 60MHz 信道,然后跟 80MHz 辅信道组成 140MHz 信道。从而对比之前的Wi-Fi标准,极大提升了Wi-Fi 7的抗干扰的能力,即使在干扰环境下依然能够迅速地传输信息。
最后,总结一下,Wi-Fi 7对比Wi-Fi 6 / 6E来说,在最大传输速率方面,Wi-Fi 7有着30Gbps的速率,相比于Wi-Fi 6的9.6Gpbs有着非常大提升;在带宽方面Wi-Fi 7最高能达到320MHz,是Wi-Fi 6最高160MHz的整整两倍大小;在调制方式上,Wi-Fi 7的4096-QAM相比Wi-Fi 6的1024-QAM能适应更强的传输变化。最终,叠加上Wi-Fi 7在复杂环境中更强的抗干扰的能力,依据相关消息透露,Wi-Fi 7的整体速率将有机会达到Wi-Fi 6的3倍左右。