WiFi 7
WiFi对于我们每个人来说都是非常重要的,毕竟工作和生活都需要用到它,但是不是所有人都知道WiFi技术目前发展到一个什么地步了,今天就带着大家一起来学习一下最前沿的WiFi7技术。Wi-Fi 7是第七代WiFi无线网络,速度可高达每秒30Gbits,是WiFi 6最高9.6Gbps速率的三倍之多。它将支持和加速许多苛刻的应用,如8K视频流、全沉浸式AR/VR、游戏和云计算。
首先我们先来看看WiFi技术,它是是一个创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术,该技术自1997年发布以来,都是使用英文字母做为版本代称,如802.11后面的a、b、g、n分别对应不同的无线网路标准。
但随着技术的不断迭代,后缀字母越来越繁琐,致使消费者在选购路由器和手机时,很难区分代际,因此,2018年WiFi联盟正式宣布,简化相应技术标准的名称,其中802.11be新名字是WiFi 7。
Wi-Fi 7关键特性
1、320MHz信道带宽
随着 6 GHz 频段向 Wi-Fi 应用开放,Wi-Fi 7 在 6 GHz 频段上支持最大 320 MHz 信道带宽,同时在 5 GHz 和 6 GHz 频段上支持 20/40/80/160 MHz 信道带宽以及 20 /40 MHz 在 2.4 GHz 频段。与现有的 Wi-Fi 6/6E 相比,仅 320 MHz 的信道带宽就使 Wi-Fi 7 的最大速度翻了一番。
正交调幅(QAM)是一种广泛使用的Wi-Fi调制方案,同时混合载波中的振幅和相位变化。Wi-Fi-6最多支持1024个QAM——图2中左侧星座点代表10位数据(符号)。Wi-Fi-7支持4096 QAM——每个右侧星座点代表12位数据(符号)。换句话说,Wi-Fi7中每一个用QAM调制的点可以比Wi-Fi6多携带2比特的信息,速度提高了20%。
2、多链路操作(MLO)
多链路操作(MLO)是Wi-Fi-7中一项重要且有用的功能。它使设备能够同时跨多个波段和信道发送和接收。它类似于有线(即以太网)网络的链路聚合或集群功能,但更复杂和灵活。它在不同的波段和信道中创建多个链路(无线电)的捆绑或绑定,作为连接对等体之间的一个虚拟链路。每个链路(无线电)可以独立和同时与其他链路工作,或协调最佳的聚合速度、延迟、范围(覆盖)或节省电力。Wi-Fi-7 MLO是一个MAC层解决方案,可以同时使用多个链路,对上层协议和服务是透明的。MLO可以提高吞吐量、链路鲁棒性、漫游、干扰缓解和减少延迟。
例如,在由三频段(6GHz、5GHz、2.4 GHz)网状节点或AP组成的家庭网状网络中,MLO可以为家庭网络形成一个高速、低延迟的无线骨干网,并为与网状节点/ AP相连的设备提供回送。如果每个mesh节点支持4×4 三频并发配置,聚合回程(backbone)速度可达21.6 Gbps。通过MLO,回程(骨干)也更加健壮和可靠。当5GHz链路被DFS (雷达)中断时,流量可以自动切换到6GHz和2.4 GHz链路,不会造成业务中断和QoS (服务质量)下降。与Wi-Fi-7基于MLO的回程相比,今天的Wi-Fi-6和6E网格解决方案使用4×4无线电组成无线回程,仅提供4.8 Gbps速度。如果该链路受到干扰或中断,整个回程(骨干)将受到影响或中断,从而导致QoS降级或中断。
当客户端设备(如智能手机、笔记本电脑等)支持多个无线时,MLO会在设备和AP之间创建一个更大的管道,以获得更高的速度、更低的延迟和更高的可靠性,并改善无缝漫游的用户体验。
3、多资源单元 (MRU)
Wi-Fi-7增加了新的RU资源分配机制。在Wi-Fi-6中AP只能给每个用户(非AP用户)分配一个RU相比,Wi-Fi-7允许将多个MRU (resource unit)设置为一个非AP用户。MRU进一步提高了频谱利用效率,可根据需要为用户提供更灵活的带宽(QoS)控制,增强了在同一频段或信道上运行的现有设备的抗干扰能力和共存能力。
这种MRU机制支持正交频分多址(OFDMA)和非OFDMA(即MU-MIMO)模式。OFDMA模式支持小的MRU和大的MRU,允许更灵活地分配RU/ MRU,而不复杂的MAC和调度器设计。非OFDMA模式在子信道的序言穿刺中提供了最大的灵活性。
例如,除主信道或40/80 MHz信道外,任何20 MHz子信道都可以在320 MHz带宽中被截取。这允许传输在有干扰时最大限度地利用信道的频谱,并在有在任设备在信道的特定频谱段上工作时提供最佳共存。
Wi-Fi 7有很多新功能和改进。这些特征包括:前导脉冲、目标唤醒时间(TWT)、限制行波时间(rTWT)、增程(MCS 14和MCS 15)等。其他特性,如多AP协调(协调波束形成、协调OFDMA、协调空间重用、联合传输)、16空间流和HARQ等,可能会在Release 2中得到支持。
WiFi发展历程
中国移动董事长杨杰曾表示,全网数据流量中,视频占据了70%。视频在生产生活中的作用正在日益凸显,而视频对丢包率和都有较高的要求,尤其是视频从标清到高清、以及正在推广的4K和未来的8K,视频传输正在成为关注的焦点,不仅要更低的延时还要有更高的带宽。
传统高清业务仅需20Mbps带宽就可以满足使用需求,全4K要求100Mbps以上的带宽,而8K视频对带宽要求会更高,这也对WiFi的综合性能有了更高的要求。
对于相关产业的发展,我国工信部等部门印发了《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)》,其中提出持续推进4K超高清电视内容建设。
根据思科数据显示,WiFi已经是物联网第三大连接方式。随着智能音箱、智能穿戴、智能家居等新兴装置增加了联网功能,这些终端透过WiFi连接达到无线化、智能化等功能,从而推动WiFi模组的增长。
现在主流技术 WiFi-6--802.11ax
WiFi技术便利了我们的生活,现在主流的是Wi-Fi 6技术,目前WiFi 6芯片玩家的集中度比较高,主要有博通、高通、联发科、英特尔和华为等几家。
2011年,联发科以换股的形式并购台湾地区雷凌(Ralink)科技,将后者作为联发科旗下的无线技术事业群以增强其无线业务实力。2021年5月联发科发布了天玑5G芯片MT6877;同年,推出了Filogic系列的两款WiFi6芯片,分别是Filogic 830和Filogic 630。需要指出的是,Filogic 830采用的是12nm工艺,也是目前WiFi6芯片中用到的最先进的制程工艺。
WiFi-6 的特点
相比上一代WiFi5,WiFi6拥有“两高两低”四大优势:
高带宽:1024-QAM高阶调制、最大支持160MHz频宽,速度快近3倍;
高并发:智能分频,多台设备并发连接,4倍容量提升;
低时延:多设备并发,大幅减少排队等待,时延降低2/3;
低功耗:终端设备按需唤醒功耗降低30%。
5G 和 WiFi6 的区别
Wi-Fi和蜂窝网络就像移动设备上的两大高手,各有分工:一个主室内,一个主室外。
5G是蜂窝数字移动通信技术,其主要场景为户外移动通信;WiFi 6是无线接入技术,主要用于室内无线终端上网。二者同样具有传输速率高、时延小的优势,但5G系统复杂、成本高,WiFi6系统简单、成本低,二者在未来应该成为黄金搭档,互相配合。
WiFi6采用了与5G相同的底层物理技术来提升网络速率和容量,不过基于运营商的无线系统和非授权无线系统之间依然存在许多差异,这些差异体现在成本、基础设施布局,以及它们为企业网络操作人员提供的管理控制级别等方面。
应运而生的WiFi-6E技术
Wi-Fi 6E作为Wi-Fi 6标准的扩展,将保留Wi-Fi 6的所有的新技术,并将原本仅支持2.4GHz和5GHz频段的Wi-Fi网络扩展到6GHz频段,范围为5.925 GHz至7.125 GHz。这是一个开放的新频谱,没有重叠或干扰,是一个纯净的频谱范围。所以,Wi-Fi 6E频宽更大、信道更多、干扰更低,可以实现更高的吞吐量、更低的时延及更大的容量。