Wi-Fi 7：下一级标准

November 20, 2023

Fanny Hu

Wi-Fi 7规范

正如人们所预期的那样，Wi-Fi 7的功能基于以往的Wi-Fi版本之上，但继续增加带宽、加深调制方案并实现其他重要进步。除了更高的数据速率，Wi-Fi 7还将引入一些功能为优先应用提高可靠性并减少延迟。本节将重点介绍Wi-Fi 7标准的核心功能以及其他可能会纳入Wi-Fi 7（或未来Wi-Fi标准）的功能。

核心功能

Wi-Fi 7的核心功能有4096正交振幅调制 (4K-QAM)、6GHz频段扩展、附加的更高带宽模式、多链路聚合技术 (MLO) 和多资源块 (Multi-RU) 删余。

4K-QAM

全新4K-QAM调制方案允许每个符号携带12位，而不是像1024 QAM (1K-QAM) 中每个符号携带10位。与Wi-Fi 6的1K-QAM容量相比，这种加深的调制模式将理论上的传输速率提高了20%。此外，Wi-Fi 7将能够在16个空间流上进行空间复用。

提高带宽

IEEE 802.11b标准将引入320/160+160MHz和240/160+80MHz的连续和非连续带宽模式。320MHz带宽模式比Wi-Fi 6的可用带宽高出一倍。与4K-QAM相结合的扩展带宽模式将使单用户设备的最大数据速率达到5.8Gbps。这是Wi-Fi 6E 2.4Gbps最大数据速率的2.4倍。高阶调制、增强带宽和空间流的相结合理论上可以为Wi-Fi 7提供超过30Gbps的最大吞吐量。这是Wi-Fi 6E最大吞吐量 (9.6Gbps) 的好几倍（图1）。

图1：Wi-Fi 7提供诸多优胜于以前版本的优势，其中包括增强的调制方案。（图源：Intel^®[ii]）

多链路聚合技术 (MLO) 和确定性延迟

以往Wi-Fi的一个主要限制就是标准缺乏确定性且延迟不可靠，其延迟对较多关键操作和低延迟应用而言通常过高。过去，传统Wi-Fi标准只允许设备通过一个信道连接，如果第一个信道断开，则辅助信道会用作备份信道。对于Wi-Fi 7，联盟打算利用MLO和确定性延迟来改变这种现状。这是行得通的，因为MLO可以依据具体的应用需求来分配数据流，确保高优先级数据的传输没有任何额外的延迟。示例应用包括虚拟现实/增强现实 (VR/AR) 和工业物联网 (IIoT)、自主移动机器人 (AMR) 和自动化物流设施。

目前，MLO有两个方面：增强型多链路单射频 (eMLSR) 和多链路多射频 (MLMR)。eMLSR采用多个支持无线链路的接入点，这些接入点可通过多个空间复用信道（至少为单无线电用户设备上的2×2 MIMO无线电）与单无线电设备进行通信。通过这种方式，其中一个信道可以保持空闲状态，以确保高优先级应用的可靠性并尽量减少延迟，同时在其他信道上为优先级较低但可能需要高吞吐量的应用提供服务。如果接入点和用户设备都具有并发的双无线电功能，MLMR就可以工作。然后，两个无线电可以同时在两个空间复用信道上连接和通信。如果数据在两个信道上冗余共享，或者通过聚合来提供更高的吞吐量，这些无线电模块还可以更好地确保更高的可靠性和更低延迟。与以往几代Wi-Fi相比，这种方法的延迟最多可以降低到原来的1/100。

多RU删余或灵活的信道利用率

以往的Wi-Fi标准在被单个设备使用时可能会关闭整个带宽信道，即使该设备没有占用全部信道。这可能会造成这样的场景：高带宽和高速信道被不需要全部信道功能的设备占用。如今，对于Wi-Fi 7，联盟正在研究多RU删余，它将高速信道分割开来，支持只要有可用带宽就可同时使用多台设备（图2）。这在5GHz和6GHz频段尤为难能可贵，在这两个频段中，某个现有信号可能占用部分信道带宽，而传统Wi-Fi设备则不得不考虑占用整个信道。

图2：多RU删余支持更高效地利用稀缺的信道频谱。（图源：Intel^®[ii]）

候选功能

即便初始版本中没有，Wi-Fi 7标准的后期更新版本中也可能会引入其他理论上可行的Wi-Fi功能。这些功能包括多接入点协调，支持协调/联合传输。该技术可进一步提升高优先级数据流的可靠性，降低延迟。另一个可提升可靠性的潜在功能是混合式自动重传请求 (HARQ)，它将加强链路自适应和重传协议。Wi-Fi 7还可能集成IEEE 802.1Q的时间敏感网络 (TSN)，用于低延迟/实时应用，以及IEEE 802.1AS定时和同步功能。Wi-Fi 7可能包含的其他IEEE 802功能包括用于实现稳健音视频流的802.11aa MAC增强、用于桥接网络中传输链路的802.11ak增强、802.1Qav基于信用的有限延迟、802.1Qch/Qbv循环/时间感知流量整形、802.1Qcr-2020异步流量调度以及802.11ax用于减少抖动/延迟的调度操作扩展。

潜在功能表明，Wi-Fi 7版本的重要目标是增强可靠性、降低延迟，并提升Wi-Fi通信链路的确定性。这可能是一轮导电网络解决方案的竞争，将Wi-Fi定位成5G超可靠低延迟通信 (URLLC) 功能的竞争服务，让自动化应用中的大量应用成为可能。

早期Wi-Fi 7设备：功能和可能的规格

802.11be工作组由Qualcomm（高通）、Intel（英特尔）和Broadcom（博通）等成员领导，来自MaxLinear、NXP等公司的代表担任高级职位。此工作组的绝大多数成员为芯片组制造商，他们在产品开发周期中能因提前知悉标准开发情况而受益良多。尽管该标准还没有最终确定，但Wi-Fi 7芯片组已经用于早期演示和测试版本。因此，Wi-Fi 7芯片组可能会于2023年问世，这样Wi-Fi接入点和用户设备制造商就可以在Wi-Fi 7标准发布之前获取到芯片组。早期的Wi-Fi 7芯片组可能具有Wi-Fi 7预期的所有核心功能。它们可能包括一些候选功能或条款，以便在未来通过软件更新使用软件或可配置硬件启用这些功能。

这些功能包括320MHz带宽信道、2.4GHz/5GHz/6GHz频段、4K-QAM和16个空间复用流。高通公司已经敲定了他们的Wi-Fi 7产品清单，其中包括网络设备芯片组Networking Pro 1620 Platform，该平台的Wi-Fi峰值PHY速率宣称可达33Gbps。该芯片组的产品简介还宣称提供MLO/确定性延迟功能以及多RU删余等功能。因此，很可能其他芯片组制造商也将推出这些功能。大多数芯片组制造商也可能会增加其他功能，包括网络接口、用户架构和安全功能。

结语

Wi-Fi 7芯片组以及后续器件目前正在开发当中，将来可能会与Wi-Fi 7标准版本一起发布。Wi-Fi 7即将迎来的新功能不仅可以实现更快的连接速度，而且还着重于可靠性、低延迟和确定性。

参考文献

[i] Wi-Fi联盟“当前工作区域”。访问于2023年8月30日。

https://www.wi-fi.org/zh-hans/node/15523
[ii] “Wi-Fi 7：无线的新时代” 英特尔公司。访问于2023年9月5日。

https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/docs/wireless/wi-fi-7.html

作者简介

Jean-Jacques (JJ) DeLisle就读于罗切斯特理工学院 (RIT)，并获得了电气工程学士学位和硕士学位。在学习期间，JJ从事射频/微波研究，为大学杂志撰稿，并且是RIT第一个即兴喜剧团的成员。在拿到学位之前，JJ就担任了Synaptics公司的集成电路布局和自动化测试设计工程师。经过6年开发和鉴定内置同轴天线和无线传感器技术的原创性研究，JJ在提交了多篇技术论文并获得一项美国专利后离开了RIT。为了进一步发展他的事业，JJ和妻子Aalyia搬到了纽约市。在这里，他担任了《Microwaves & RF》（微波与射频）杂志的技术工程编辑。在此期间，JJ学会了如何将他的射频工程技能以及技术写作热情结合起来。在JJ职业生涯的下一个阶段，他看到行业内对有技术能力的作者和客观的行业专家有很大的需求，于是转而创办了自己的公司RFEMX。在朝着这个目标前进的同时，JJ扩大了自己公司的业务范围和愿景，开始从事信息交换服务 (IXS) 业务。