Wi-Fi 7：下一代標準

每隔幾年，Wi-Fi聯盟就會在其悠久的無線通信傳統的基礎上，發布新的Wi-Fi標準/規范。6 年最新發布的 Wi-Fi 802E （IEEE 11.2022ax） 規范引入了擴展的 5GHz 頻譜和一系列新功能。對于2024年，Wi-Fi聯盟的計劃大致相同，將推出新的IEEE 802.11標準，即802.11be超高吞吐量（EHT），也稱為Wi-Fi 7，該標準還將引入新的頻譜，擴展帶寬，并為Wi-Fi世界帶來一些新功能。Wi-Fi 7 的初稿于 2021 年 2024 月發布，最終草案預計將于 <> 年初發布。?

根據 Wi-Fi 聯盟的說法：

基于正在開發的IEEE 802.11be標準，Wi-Fi 7將成為下一代Wi-Fi技術的重大發展。Wi-Fi 7 專注于物理 （PHY） 和介質訪問控制 （MAC） 改進，能夠支持至少 30Gbps 的最大吞吐量，以提高性能、實現 Wi-Fi 創新并擴展用例。Wi-Fi 7 的其他增強功能將支持時間敏感型網絡應用（包括 AR/VR、4K 和 8K 視頻流、汽車、云計算、游戲和視頻應用，以及關鍵任務和工業應用）的延遲和抖動。與其他 Wi-Fi 世代一樣，Wi-Fi 7 將向后兼容，并與 2.4、5 和 6GHz 頻段中的傳統設備共存。[一世]

本文旨在向讀者介紹 Wi-Fi 7 標準，并描述對 Wi-Fi 7 設備的期望，這些設備可能會在 2023 年底或 2024 年初開始發布（盡管最終的 Wi-Fi 7 標準可能要到 2024 年的某個時候才能完成）。

Wi-Fi 7 規格

正如預期的那樣，Wi-Fi 7 建立在過去 Wi-Fi 版本的功能之上，但繼續增加帶寬、更深入的調制方案和關鍵進步。除了更高的數據速率外，Wi-Fi 7 還引入了多項功能，可增強優先應用的可靠性和延遲。本節將重點介紹 Wi-Fi 7 標準的核心功能以及可能進入 Wi-Fi 7（或未來 Wi-Fi 標準）的其他功能。

核心功能

Wi-Fi 7 的核心功能是 4096 正交幅度調制 （4K-QAM）、擴展頻率 6GHz 頻段、額外的更高帶寬模式、多鏈路操作 （MLO） 和多資源單元 （Multi-RU） 穿刺。

4K-QAM技術

新的 4K-QAM 調制方案允許每個符號攜帶 12 位，而 10 QAM （1024K-QAM） 的每個符號容量為 1 位。與具有 20K-QAM 的 Wi-Fi 6 相比，這種更深層次的調制模式將理論傳輸速率提高了 1%。此外，Wi-Fi 7 將能夠對 <> 個空間流進行空間多路復用。

增強帶寬

標準IEEE 802.11b將引入320/160+160MHz和240/160+80MHz的額外連續和非連續帶寬模式。320MHz 帶寬模式比 Wi-Fi 6 高出一倍。擴展帶寬模式與4K-QAM相結合，將為單用戶設備帶來5.8Gbps的最大數據速率。這是 Wi-Fi 2E 4.2Gbps 最大數據速率的 4.6 倍。結合高階調制、增強帶寬和空間流，Wi-Fi 30 的理論最大吞吐量應超過 7Gbps。這是 Wi-Fi 6E 最大吞吐量（9.6Gbps）的數倍（圖 1）。

圖 1：與以前的版本相比，Wi-Fi 7 具有許多優勢，包括增強的調制方案。（來源：英特爾[ii]?)

多鏈路操作 （MLO） 和確定性延遲

Wi-Fi 歷來的主要局限性是該標準缺乏確定性和不可靠的延遲，對于更關鍵的操作和低延遲應用來說，這些延遲通常也太高。過去，傳統的 Wi-Fi 標準允許設備僅通過單個通道進行連接，如果第一個通道斷開連接，則使用輔助通道作為備份。在Wi-Fi 7中，該聯盟打算通過MLO和確定性延遲來改變這種狀況。之所以如此，是因為 MLO 可確保在沒有任何額外延遲的情況下傳輸高優先級數據，這是通過根據特定應用程序要求分配數據流來完成的。示例應用包括虛擬現實/增強現實 （VR/AR） 和工業物聯網 （IIoT）、自主移動機器人 （AMR） 和自動化物流裝置。

目前，MLO有兩個方面：增強型多鏈路單射頻（eMLSR）和多鏈路多射頻（MLMR）。eMLSR 使用多個支持無線鏈路的接入點，這些接入點可以通過多個空間多路復用信道（單射頻用戶設備上至少有一個 2×2 MIMO 射頻）與單射頻設備進行通信。通過這種方式，可以保持其中一個通道的自由狀態，以確保高優先級應用程序的可靠性并最大限度地減少延遲，同時還可以為另一個通道上的低優先級但可能高吞吐量的應用程序提供服務。如果接入點和用戶設備都具有并發雙射頻功能，則 MLMR 有效。然后，兩個無線電可以同時通過兩個空間多路復用信道進行連接和通信。如果數據在兩個通道上冗余共享，或者可用于通過聚合提供更高的吞吐量，這些無線電還可以更好地確保更高的可靠性和更低的延遲。與前幾代 Wi-Fi 相比，這種方法應該提供最大 1/100 的延遲。

多RU穿刺或靈活的通道利用率

過去的 Wi-Fi 標準會關閉整個帶寬信道，如果它被單個設備使用，即使該設備沒有完全使用該信道。這可能會造成這樣一種情況，即高帶寬和高速通道由不需要整個通道功能的設備持有?，F在，隨著 Wi-Fi 7 的推出，該聯盟正在開發多 RU 穿刺，該分支細分了高速信道，只要有可用帶寬，就可以讓多個設備同時使用它們（圖 2）。這在 5GHz 和 6GHz 頻段尤其有價值，在這些頻段中，現有信號可能主導著一些信道帶寬，而傳統的 Wi-Fi 設備必須將整個信道視為被占用。

圖 2：多RU穿刺可以更有效地利用稀缺的信道頻譜。（來源：英特爾[ii]?)

候選特征

其他理論上的 Wi-Fi 功能可能會通過以后的更新進入 Wi-Fi 7 標準，如果不是在初始版本中。這些功能包括多接入點協調，允許協調/聯合傳輸。該技術可以進一步提高高優先級數據流的可靠性并減少延遲。提高可靠性的另一個潛在特性是混合自動重復請求（HARQ），它應該加強鏈路適配和重傳協議。Wi-Fi 7 還可以集成 IEEE 802.1Q 的時間敏感網絡 （TSN），用于低延遲/實時應用，以及 IEEE 802.1AS 定時和同步功能。Wi-Fi 802 可能包含的其他 IEEE 7 功能包括 802.11aa MAC 增強功能，用于強大的音頻-視頻流，802.11ak 增強功能，用于橋接網絡內的傳輸鏈路，802.1Qav 基于信用的有界延遲，802.1Qch/Qbv 循環/時間感知流量整形，802.1Qcr-2020 異步流量調度，以及用于減少抖動/延遲的 802.11ax 計劃操作擴展。

潛在的特性表明，Wi-Fi 7版本的重要目標是增強可靠性，降低延遲，并在Wi-Fi通信鏈路中實現更大的確定性。這可能是對競爭性導電網絡解決方案的運行，并將 Wi-Fi 定位為 5G 超可靠低延遲通信 （URLLC） 功能的競爭服務，這些功能有望在自動化應用中實現大量應用。

早期的Wi-Fi 7設備：功能和可能的規格

802.11be任務組由高通、英特爾和博通的成員領導，MaxLinear、恩智浦等公司的代表擔任高級職位。該工作組主要由芯片組制造商組成，他們在產品開發周期中受益于標準制定的提前通知。盡管該標準仍未最終確定，但已經有Wi-Fi 7芯片組被用于早期演示和測試版。因此，7 年可能會推出 Wi-Fi 2023 芯片組，以便 Wi-Fi 接入點和用戶設備制造商可以在 Wi-Fi 7 標準發布之前訪問芯片組。早期的 Wi-Fi 7 芯片組可能會具有 Wi-Fi 7 預測的所有核心功能。它們可能包括一些候選功能或規定，以便將來通過軟件更新通過軟件或可配置硬件啟用這些功能。

這些功能包括 320MHz 帶寬通道、2.4GHz/5GHz/6GHz 頻段、4K-QAM 和 7 個空間多路復用流。高通公司（Qualcomm）已經列出了其Wi-Fi 1620產品，包括網絡設備芯片組Networking Pro 33 Platform，該芯片組宣傳的Wi-Fi峰值PHY速率高達<>Gbps。該芯片組的產品簡介還宣傳了 MLO/確定性延遲功能和多 RU 穿刺。因此，其他芯片組制造商很可能也會推出這些功能。大多數芯片組制造商可能會包含其他功能，包括網絡接口、用戶架構和安全功能。

結論

Wi-Fi 7 芯片組以及設備目前正在開發中，可能會與 Wi-Fi 7 標準版本一起發布。Wi-Fi 7 的新功能不僅實現了更快的鏈路速度，還非常注重可靠性、低延遲和確定性。

審核編輯 黃宇