3075
隨著4K/8K、VR/AR、遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新型應(yīng)用的不斷出現(xiàn)，家庭、企業(yè)和工業(yè)環(huán)境對(duì)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)提出了更高要求。在此驅(qū)動(dòng)下，行業(yè)正向Wi-Fi7加速演進(jìn)，而2024年將迎來(lái)Wi-Fi7標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)、產(chǎn)品走向商用的關(guān)鍵一年。值此Wi-Fi7步入商用之際，通信世界全媒體特組織“Wi-Fi7步步為‘贏’”專題，以充分展示產(chǎn)業(yè)界在Wi-Fi7領(lǐng)域的探索實(shí)踐，聚力點(diǎn)亮Wi-Fi7的高光時(shí)刻。
Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧＜彝?chǎng)景中手機(jī)、平板電腦、攝像頭、智能家電等終端均連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)；商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、酒店等公共場(chǎng)所處處可見(jiàn)提供定位、導(dǎo)航和移動(dòng)支付等業(yè)務(wù)的免費(fèi)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)；在企業(yè)園區(qū)內(nèi)，用戶通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)協(xié)同辦公。
目前Wi-Fi技術(shù)已經(jīng)演進(jìn)到第七代，即遵循IEEE 802.11be標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi 7。Wi-Fi 7的設(shè)計(jì)目標(biāo)是利用現(xiàn)有的2.4GHz、5GHz以及新增的6GHz頻段，兼顧高性能和高可靠?jī)煞矫嫣匦?，使得Wi-Fi速率達(dá)到30Gbit/s以上，時(shí)延降低到5ms以下?；跁r(shí)延、速率和容量等方面的優(yōu)勢(shì)，Wi-Fi 7有望應(yīng)用于擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）、元宇宙、社交游戲和邊緣計(jì)算等高速率、超低時(shí)延應(yīng)用場(chǎng)景。
01、Wi-Fi 7性能明顯提升
Wi-Fi技術(shù)迭代主要是通過(guò)帶寬拓展、信道編碼效率提升、MIMO技術(shù)和數(shù)據(jù)鏈路層改進(jìn)等機(jī)制提升Wi-Fi數(shù)據(jù)傳輸的性能。作為最新一代Wi-Fi技術(shù)，Wi-Fi 7將Wi-Fi的性能提升到新的水平。與Wi-Fi 6相比，Wi-Fi 7借助最高4096-QAM調(diào)制、最大320MHz頻寬以及多鏈路聚合（MLO）、多射頻單元（MRU）等MAC層技術(shù)，在傳輸速率、時(shí)延、抗干擾等方面有了明顯提升（如表1所示）。
據(jù)測(cè)算，與Wi-Fi 6相比，Wi-Fi 7借助4096-QAM調(diào)制技術(shù)，吞吐量可提升20%；通過(guò)使用320MHz頻寬，吞吐量提升100%；通過(guò)MLO技術(shù)，吞吐量提升100%，時(shí)延降低50%；通過(guò)MRU技術(shù)，在子信道干擾場(chǎng)景下吞吐量可提升50%以上；對(duì)于非等分RU，用戶間分配更靈活；對(duì)于非連續(xù)RU，資源利用更充分。此外，MLO、MRU、前導(dǎo)打孔、多AP協(xié)同等多項(xiàng)MAC層核心技術(shù)，為Wi-Fi 7提供了低時(shí)延、QoS差異化承載、強(qiáng)抗干擾等優(yōu)勢(shì)特性。不過(guò)值得注意的是，Wi-Fi 7 MAC層30Gbit/s的高速率特性強(qiáng)依賴于4096-QAM調(diào)制、320MHz頻寬和16x16MIMO三項(xiàng)PHY層技術(shù)，實(shí)際使用時(shí)或因無(wú)線環(huán)境條件受限而難以達(dá)到預(yù)期效果。
表1 ?Wi-Fi 6（6E）與Wi-Fi 7技術(shù)參數(shù)對(duì)比
02、我國(guó)尚未分配6GHz頻譜供Wi-Fi使用
目前全球Wi-Fi系統(tǒng)主要使用2.4GHz、5GHz、6GHz三個(gè)頻段，采用免許可方式管理，與其他無(wú)線接入、藍(lán)牙、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)擴(kuò)頻通信等系統(tǒng)共享使用。根據(jù)IEEE 802.11be標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Wi-Fi 7可同時(shí)工作在2.4GHz、5GHz和6GHz三個(gè)頻段。
然而，根據(jù)2023年7月1日實(shí)施的最新版《中華人民共和國(guó)無(wú)線電頻率劃分規(guī)定》，6425MHz—7125MHz全部或部分頻段劃分用于IMT系統(tǒng)，故我國(guó)Wi-Fi可用的無(wú)線頻率仍然是2.4GHz頻段和5GHz頻段，具體為2400MHz—2483.5MHz、5150MHz—5350MHz（5.1GHz）和5725MHz—5850MHz（5.8GHz），總量合計(jì)為408.5MHz，最大連續(xù)頻寬為200MHz，可支持最大160MHz頻寬的連續(xù)信道。
因此，業(yè)界把關(guān)注焦點(diǎn)落在非授權(quán)頻段是否能擴(kuò)展至5925MHz—6425MHz頻段，若這一頻段劃分為非授權(quán)頻段，則Wi-Fi在6GHz可有1個(gè)320MHz信道或者3個(gè)160MHz信道，Wi-Fi 7可發(fā)揮最大的性能優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。若5925MHz—6425MHz頻段劃分為授權(quán)頻段，由于沒(méi)有可使用的320MHz信道，Wi-Fi 7將無(wú)法發(fā)揮其單通道速率優(yōu)勢(shì)。在現(xiàn)有頻譜資源條件下，利用MLO技術(shù)實(shí)現(xiàn)2.4GHz頻段和5GHz頻段鏈路同時(shí)進(jìn)行通信，從而獲得更高的吞吐量和更低的時(shí)延，已成為我國(guó)Wi-Fi 7技術(shù)發(fā)展的必然選擇。
03、芯片是Wi-Fi產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)
Wi-Fi產(chǎn)業(yè)鏈上游為芯片和模組，芯片是Wi-Fi產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，包含了大量的核心專利，也對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生了重要影響。Wi-Fi芯片市場(chǎng)這個(gè)“千億級(jí)賽道”，長(zhǎng)期以來(lái)是美系博通、高通、英特爾與中國(guó)臺(tái)灣聯(lián)發(fā)科、瑞昱等頂尖芯片設(shè)計(jì)公司之間的競(jìng)爭(zhēng)，占據(jù)市場(chǎng)九成以上份額。此外，我國(guó)的華為海思、紫光展銳、樂(lè)鑫科技等也研發(fā)Wi-Fi芯片，但市場(chǎng)規(guī)模占比不高。
從2022年開(kāi)始，芯片頭部企業(yè)爭(zhēng)相發(fā)布Wi-Fi 7芯片。2022年初，高通推出全球首個(gè)Wi-Fi 7商用解決方案FastConnect 7800，在6GHz頻段320MHz頻寬下，Wi-Fi 7峰值傳輸速率可達(dá)5.8Gbit/s；若把5GHz頻段的160MHz、80MHz利用MLO技術(shù)聚合成240MHz頻寬，則傳輸速率可達(dá)4.3Gbit/s。2022年12月，高通又推出了高性能家庭聯(lián)網(wǎng)解決方案——“高通Wi-Fi 7沉浸式家庭聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)”，最高傳輸速率達(dá)20Gbit/s，全新平臺(tái)采用模塊化芯片架構(gòu)，帶來(lái)下一代多連接網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)功能，可滿足更多用戶設(shè)備、更高速率連接、更廣覆蓋范圍的需求。
另一家Wi-Fi芯片巨頭聯(lián)發(fā)科也在2022年5月發(fā)布了Wi-Fi 7芯片F(xiàn)ilogic 880和Filogic 380，兩者均采用6nm工藝，其中Filogic 380專為消費(fèi)電子終端設(shè)備而設(shè)計(jì)，支持Wi-Fi 7和藍(lán)牙5.3，支持雙頻、雙并發(fā)，峰值速率可達(dá)6.5Gbit/s。
博通于2023年4月發(fā)布第一代Wi-Fi 7 SoC BCM4916芯片，支持320MHz頻寬，最高傳輸速率為11.5Gbit/s。博通第二代Wi-Fi 7平臺(tái)于2023年6月推出，集成了藍(lán)牙和Zigbee以支持物聯(lián)網(wǎng)需求，還提供了家庭級(jí)、企業(yè)級(jí)和物聯(lián)網(wǎng)小型終端的解決方案。在跨廠商互聯(lián)方面，英特爾宣布于2022年9月聯(lián)手博通完成了首次跨供應(yīng)商Wi-Fi 7演示，通過(guò)一臺(tái)搭載酷睿處理器的筆記本電腦，使用Wi-Fi 7無(wú)線解決方案，連接到博通的Wi-Fi 7無(wú)線接入點(diǎn)，演示速度超過(guò)了5Gbit/s。
04、Wi-Fi 7產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在逐步形成
雖然目前Wi-Fi 7的發(fā)展仍處于起步階段，但隨著應(yīng)用的不斷創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)生態(tài)的不斷成熟以及消費(fèi)者需求的不斷增長(zhǎng)，未來(lái)Wi-Fi 7必將成為無(wú)線通信的重要組成部分。面對(duì)Wi-Fi 7產(chǎn)業(yè)新“藍(lán)?！保W(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商緊跟芯片廠商步伐競(jìng)相發(fā)布Wi-Fi 7無(wú)線路由器產(chǎn)品。中興通訊在2022年召開(kāi)的MWC上率先推出全球首款Wi-Fi 7標(biāo)準(zhǔn)的5G CPE產(chǎn)品，最高峰值速率達(dá)10Gbit/s。
2022年4月，新華三全球首發(fā)企業(yè)級(jí)Wi-Fi 7 AP新品WA7638和WA7338，支持三頻12流和三頻10流，最高傳輸速率可達(dá)18.44Gbit/s。2022年6月，新華三發(fā)布全球首款Wi-Fi 7家用路由器Magic BE18000，搭載高通新一代四核芯片，支持2.4GHz、5.1GHz和5.8GHz三個(gè)頻段，速率最高達(dá)18Gbit/s。2023年2月，小米宣布萬(wàn)兆路由器將升級(jí)到全新一代Wi-Fi 7。2023年9月，華為發(fā)布搭載海思自研芯片的首款Wi-Fi 7路由器BE3 Pro，支持2.4GHz和5GHz雙鏈路聚合。
在終端產(chǎn)品方面，各大品牌終端產(chǎn)品從2023年開(kāi)始宣布支持Wi-Fi 7。在手機(jī)產(chǎn)品方面，2023年2月發(fā)布的OnePlus 11智能手機(jī)、2023年4月發(fā)布的華碩ROG Phone 7游戲智能手機(jī)，均使用高通的第二代驍龍8移動(dòng)平臺(tái)，啟用了Wi-Fi 7功能。同時(shí)，谷歌Pixel 8/Pixel 8 Pro、小米13系列、紅米K60、iQOO11S系列和vivo X90s等新款旗艦手機(jī)也均支持Wi-Fi 7。在PC產(chǎn)品方面，英特爾于2023年9月推出了用于臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦主板的BE202和BE200無(wú)線適配器；微星推出全球首款搭載高通Wi-Fi 7無(wú)線網(wǎng)卡Fast Connect 7800的筆記本電腦雷影17；聯(lián)想推出Legion Slim 7 Gen8筆記本電腦，使用了聯(lián)發(fā)科Filogic 380 Wi-Fi 7網(wǎng)卡。
05、Wi-Fi 7是5G/6G的有益補(bǔ)充
Wi-Fi 7和5G/6G在技術(shù)上都以支持更大帶寬、更多接入終端、更低時(shí)延為目標(biāo)，但兩種技術(shù)錨定的應(yīng)用場(chǎng)景以及用戶通信需求存在明顯差異，Wi-Fi 7更適用于室內(nèi)場(chǎng)景，可與5G/6G通信形成完美互補(bǔ)。
Wi-Fi 7主內(nèi)，主要是局域網(wǎng)應(yīng)用。Wi-Fi 7網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋距離短、衰減快，主要目標(biāo)是提供室內(nèi)區(qū)域的末端無(wú)線寬帶接入，適合家庭、辦公室、商場(chǎng)等室內(nèi)大容量高并發(fā)場(chǎng)景，具有終端兼容性高、流量費(fèi)用低、部署維護(hù)成本低等優(yōu)勢(shì)。
5G/6G主外，主要是廣域網(wǎng)應(yīng)用。5G/6G具有室外連續(xù)廣覆蓋的特點(diǎn)，可提供移動(dòng)場(chǎng)景下高速率、高可靠、低時(shí)延的無(wú)線寬帶接入。在網(wǎng)絡(luò)整體覆蓋范圍內(nèi)，用戶可以自由移動(dòng)且業(yè)務(wù)服務(wù)不間斷。同時(shí)，5G/6G可通過(guò)定義QoS策略為端到端用戶（或業(yè)務(wù)）提供帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)等網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保障，通過(guò)分級(jí)的方式滿足不同用戶（或業(yè)務(wù)）的需求，更適合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛等高QoS需求的場(chǎng)景。
*本文刊載于《通信世界》總第937期 2024年2月10日 第3期原文標(biāo)題:《Wi-Fi 7技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展探討》
作者：中國(guó)信息通信研究院?陳潔
責(zé)編/版式：王禹蓉
審校：王 濤?梅雅鑫
監(jiān)制：劉啟誠(chéng)
下載ECAD模型
