一文了解什么是Wi-Fi 7,WiFi 7又给我们带来了哪些创新?

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2020 年 9 月,我们庆祝 IEEE 802.11 项目成立 30 周年,该项目改变了我们的连接习惯。

如今,由一系列 IEEE 802.11 标准定义的 Wi-Fi 是最流行的数据传输无线技术。Wi-Fi 传输超过一半的用户流量。虽然蜂窝技术每十年进行一次品牌重塑,例如从 4G 切换到 5G,但对于 Wi-Fi 用户而言,提高数据速率以及引入新服务和新功能的转变几乎是无形的。只有少数客户关心消费电子产品包装盒上“802.11”后面的字母“n”、“ac”或“ax”。但这并不意味着 Wi-Fi 不进化。

这种演变的见证之一是标称数据速率的急剧增加:从 1997 年速度为 2 Mbps 的 IEEE 802.11 进化到在最新的 802.11ax 中几乎达到 10 Gbps 的速度,这个标准也称为 Wi-Fi 6。现代 Wi-Fi 实现了这样的性能增益,这要归功于更快的调制和编码方案 (MCS)、更宽的信道以及采用多输入多输出 (MIMO) 技术。

除了高速率无线局域网的主赛道外,Wi-Fi 演进还包括几个小众项目。例如,Wi-Fi HaLow (802.11ah) 将 Wi-Fi 带入了无线物联网市场。毫米波 Wi-Fi (802.11ad/ay) 以非常低的范围为代价支持高达 275 Gbps 的标称数据速率。与 8K 视频、虚拟现实、增强现实、游戏、远程办公和云计算相关的新应用和新服务,以及支持无线网络大流量用户的需求,推动了通信转发到极高吞吐量 (EHT) 的无线网络。

2019 年 5 月,Task Group BE (TGbe) 开始着手对 Wi-Fi 标准进行新的修订,将 ≤ 7 GHz 信道中的标称吞吐量提高到超过 40 Gbps,并为实时应用程序提供支持 (RTA)。除了提高数据速率和减少延迟外,这些功能还重新考虑了 Wi-Fi 操作的重要概念,例如前向兼容物理层 (PHY)、可扩展探测、多接入点 (Multi-AP) 合作,这将 为 Wi-Fi 的进一步发展奠定基础。

在本文中,我们将给大家科普一下,WiFi 7 是什么?

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什么是 Wi-Fi 7

首先,我们现阶段所使用的 Wi-Fi 都是来源于 IEEE 的 802.11 标准,IEEE 802.11 标准是由电气与电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers),在 1997 年所提出的,目的是为了解决在无线局域网内的标准问题。而在此后的一段时间内,IEEE 802.11 经过了一系列的发展,进行了多个标准的迭代。

我们现阶段使用 Wi-Fi 在本质上来说,就是基于 IEEE 的 802.11 标准而来的,不过 IEEE 的 802.11 标准并不是等同于 Wi-Fi。只有经过 Wi-Fi 联盟认证过 IEEE 802.11 的设备才是我们日常所使用的 Wi-Fi。

Wi-Fi7 就可能基于 IEEE 802.11 be 的标准延伸而来,而现阶段的正在逐渐走入众多消费者使用的 Wi-Fi 6/Wi-Fi 6E 就是其中的 IEEE 802.11 ax 标准而来的,因此这一标准名称来看,我们可以很明确的看到,Wi-Fi 7 是针对于 Wi-Fi 6 以及 Wi-Fi6E 的又一次升级。

通过图表我们可以看到近几代 Wi-Fi 在关键特性上的区别,并且我们可以得知,Wi-Fi7 目前还处在制定状态。根据目前的消息来看,Wi-Fi 7 整个协议标准将按照两个 Release 发布。Release1 预计在 2022 年底发布标准;Release2 在 2022 年初启动,并且在 2024 年底完成标准发布,并最终在 2024 年底推出正式的 Wi-Fi7 协议。

WiFi 7 的七大创新?

11be 项目包含了非常雄心勃勃的目标,这些目标与更高的标称数据速率、更高的频谱效率、更好的干扰缓解和提供 RTA 支持有关。为了实现这些目标,802.11 工作组讨论了来自不同领域的大约 500 项提案,这些提案可以映射到 Wi-Fi 7 的七大创新之一。

1) EHT PHY

Wi-Fi 7 获准通过将 MU-MIMO 中的带宽和 SS 数量加倍来扩展先前 Wi-Fi 标准的 PHY,这将标称吞吐量提高了 2 × 2 = 4 倍。PHY 还通过利用 4K-QAM 引入了更高速率的 MCS,使标称吞吐量增加了 20%。因此,与 Wi-Fi 6 的 9.6 Gbps 相比,Wi-Fi 7 将提供高达 2×2 × 1.2 = 4.8 倍的标称数据速率。因此,Wi-Fi 7 的最大标称吞吐量为 9.6 Gbps × 4.8 ≈ 46 Gbps。此外,PHY 协议的革命性变化与以前的 PHY 标头的通用化和开发向前兼容的帧格式有关。

2) 具有 802 TSN 特性的 EDCA

为了支持 RTA,TGbe 检查了 IEEE 802 TSN 的主要发现,并讨论了如何改进 EDCA。标准委员会正在进行的讨论与退避程序、AC 以及数据包服务策略有关。

3) 增强型 OFDMA

在 11ax 中引入的 OFDMA 为优化资源分配提供了新的机会。但是在 11ax 中,OFDMA 不够灵活。首先,它允许 AP 仅向客户端 STA 分配一个预定大小的资源单元 (RU)。其次,它不支持直接链接传输。这两个缺点都会降低频谱效率。此外,传统 OFDMA 缺乏灵活性会降低密集部署的性能并增加延迟,这对于 RTA 至关重要。TGbe 解决了这些 OFDMA 挑战。

4) 多链路操作

Wi-Fi 7 获得认可的革命性变化之一是原生支持多链路操作,这有利于巨大的数据速率和极低的延迟。虽然现代芯片组目前可以同时使用多个链路,但链路是独立的,这限制了这种操作的效率。11be 努力在链路之间找到这样的同步级别,以允许有效使用信道资源并且不会在密集部署中受到干扰。

5) 信道探测优化

宽信道中的高阶 MU-MIMO 和 OFDMA 要求设备交换大量信道状态信息。探测过程引起的大量开销消除了缩放 PHY 在理论上提供的增益。因此,人们非常关注可以减少信道探测开销的方法。

6) 提高频谱效率的高级 PHY 技术

在 TGbe 推出之前,802.11 工作组已经讨论了几种先进的 PHY 技术,这些技术应该可以在传输重试和相同或相反方向的同时传输的情况下显着提高频谱效率。尽管混合自动重传请求 (HARQ)、FD 操作和非正交多址接入 (NOMA) 在文献中得到广泛研究,但尚不清楚这些技术提供的增益是否足够高以补偿 必要的改变。在 Release 1 的工作期间,TGbe 专注于直截了当的高优先级功能,该小组对此毫不怀疑,社区有时间进一步评估 Wi-Fi 环境下的 HARQ、NOMA 和 FD。

7) 多 AP 协作

11be 引入的另一个重要创新是多 AP 协作。802.11 工作组主要关注附近 AP 之间的完全分布式协调。尽管许多供应商都有自己的企业 Wi-Fi 网络集中控制器,但此类控制器的能力受到配置长期参数和信道选择的限制。TGbe 讨论了附近 AP 之间更紧密的合作,包括协调调度、波束成形,甚至分布式 MIMO 系统。一些考虑的方法依赖于 successive

interference constellation (SIC)。11be 将支持协调调度,但存在与更复杂方法相关的一定程度的不确定性。

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端到端,才能玩转 Wi-Fi 7

要充分释放 Wi-Fi 7 的潜力,完美体现其所有性能,还是需要端到端的方案支持才行。从路由器,到手机,都需要先进技术的支持。

从芯片角度,已有端到端的产品发布——高通的两套 Wi-Fi 7 方案,一个是应用于终端的 FastConnect 7800,另一个是应用于网络侧的第三代高通专业联网平台系列。

•FastConnect 7800

高通的 FastConnect 7800 移动连接系统,支持最新的 Wi-Fi 7 规范,支持 5.8Gbps(320MHz 信道或配对的 160MHz 信道)或 4.3Gbps(针对 6GHz 频谱不可用地区)的峰值速度。时延方面缩小为 2ms,相比 Wi-Fi 6 有 10 倍以上的提升。

FastConnect 7800 可向后兼容采用前代 Wi-Fi 标准。除了 Wi-Fi 之外,FastConnect 7800 还支持 Snapdragon Sound 骁龙畅听技术、蓝牙 LE Audio(蓝牙低功耗音频)和蓝牙 5.3,使蓝牙配件的信号连接范围增加近 1 倍、配对时间缩短一半。

在大家关心的续航时间方面,FastConnect 7800 也有优异表现:系统增强可在要求最严苛的 Wi-Fi 持续用例中实现节能 30%-50%。

•第三代高通专业联网平台

第三代高通专业联网平台,面向下一代企业级接入点、高性能路由器和运营商网关,支持 6 路至 16 路数据流网络连接。

从单个信道的性能来说,平台的单信道无线物理层(PHY)速率提升至 11.5Gbps。从整体来看,系统的最大物理层速率高达 33Gbps。此外,单个信道的用户容量超过 500 个。

FastConnect 7800,以及第三代高通专业联网平台,共同构成了一整套端到端的 Wi-Fi 7 生态系统。

可能很多消费者并不了解,从 1998 年开始,高通就是 Wi-Fi 行业的头部玩家。目前,高通在全球所有的 Wi-Fi 应用及相关技术方面出货的 Wi-Fi 芯片已超过 60 亿颗。市场上有超过 900 款 Wi-Fi 6/6E 产品(包括手机、Wi-Fi 客户端),采用了高通的解决方案。高通公司在 Wi-Fi 产品领域的出货量,位居全球第一。

结语

Wi-Fi 7 全面商用的第一枪已经打响。

下半年,随着芯片的规模出货,相信会有更多 Wi-Fi 7 商用产品推出。

这些产品将会带给用户超高速率、超低时延、超大容量的全新网络体验,也将激活更多的 C 端和 B 端业务场景,推动数字生活品质升级,以及全社会的数字化转型。

在 Wi-Fi 7 和 5G 的共同助力下,我们迈向数智时代的步伐,将会变得更快、更稳!

文章来源:鲜枣课堂,泡泡网,半导体行业观察

原文链接:https://www.xianjichina.com/special/detail_521779.html

正文完
 
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