超能课堂(296)：次世代无线网络WiFi 7马上就要来了吗？

自从无线网络引入了全新的标识，以非常容易理解的WiFi 4/5/6的方式登场后，大家对自家路由器处于什么级别、是不是应该升级换代就有了一个容易理解的概念，再加上这两年由于新冠疫情的原因，居家办公、线上会议、视频教学等极度依赖网络的应用也得到了快速的推广，越来越多的用户意识到自己的路由器确实需要升级了，因此如今WiFi 6路由器的普及在进展上还是很顺利的。

WiFi 6的路由器才开始普及，WiFi 7又说要来了

然而WiFi 6尚在普及当中，我们又听到了另一个新的无线网络标准，那就是“次世代无线网络”也就是WiFi 7，从命名上看很显然就是WiFi 6的后继者。那这个WiFi 7到底是何方神圣，它相比WiFi 6有什么新本领，还没入手WiFi 6设备用户是否需要等待WiFi 7再一步到位呢？我们今天就来简单盘点一下。

什么是WiFi 7

WiFi 7也就是第7代WiFi标准，具体的规范要求其实尚未正式发布，因为按照计划的安排，在今年里看到的所有关于WiFi 7的公开信息都属于“预览”或者“草案”，首个正式的WiFi 7标准规范应该要到明年才会公布。而且WiFi 7的发展脚步会与WiFi 5/WiFi 6相似，完整的规范大体上会分为两步走，第二版或者说完整版的标准计划在2022年开始修订，预计要到2024年底才会正式发布。

而从目前的开发状态来看，WiFi 7的本体应该会是IEEE 802.11be EHT（Extremely High Throughput，极高吞吐量）标准，这是IEEE 802.11ax标准的“直系血亲”，是在WiFi 6E的基础上引入了320MHz带宽、4096-QAM调制、Multi-RU、多链路操作、增强MU-MIMO、多AP协作等技术而来，这使得WiFi 7相较于WiFi 6E可以提供更高的数据传输速率和更低的延时。按照目前的资料显示，WiFi 7可以支持高达30Gbps的吞吐量，相当于WiFi 6的3倍，可以满足高码率4K/8K视频（传输速率可达20Gbps）、VR/AR应用（延时要求低于5ms）、远程办公、视频会议以及云计算多种场景的使用。

WiFi 7支持的新特性

其实WiFi 7的目标很明确，就是将WLAN的吞吐量也就是网络速率提升到30Gbps的水平，并且在这个基础上提供足够低的延时。当然这个目标说起来简单，做起来可是个大工程，需要在PHY层和MAC层都要作出改变，但具体如何变化，目前我们能掌握的信息就难以解答了，但主要的技术变革点还是可以盘点一下。

使用6GHz频段

其实WiFi 7并不是首个采用6GHz频段的无线网络标准，从WiFi 6E开始就已经引入了6GHz频段，因此WiFi 7的这部分技术更多地是WiFi 6E的传承，这也使得WiFi 7可以向下兼容包括WiFi 6E在内的其它WiFi标准。

6GHz频谱

6GHz频段是一个全球统一的连续频谱块，范围从5925MHz扩展到7125MHz，共计1200MHz频谱，意味着额外提供了提供7个160MHz信道，或14个80MHz信道，或29个40MHz信道或59个20MHz信道，相当于将WiFi网络的可用信道直接翻倍。而引入6GHz频段的最大意义，则是在于新增的频谱不仅可以缓解信道拥塞的问题，有利于提升了数据并发率，而且由于6GHz频段只有WiFi 6E以及WiFi 7设备可以使用，这就可以确保不会被旧款的WiFi 4/WiFi 5/WiFi 6设备占用信道，使得6GHz频段的无线设备拥有足够低的通信延时。

支持最大320MHz带宽

而在增加6GHz频段的同时，WiFi 7也将引入320MHz信道带宽。更大的信道带宽相当于可以提供更高的传输速率。而且在WiFi 7上，信道带宽的工作模式也会有多种不同的方式，例如连续的240MHz带宽、非连续的160MHz+80MHz、非连续的80MHz+80MHz、非连续的160MHz+160MHz等，在灵活度上会比WiFi 6E更高，可以提高信道的利用率，即便是多设备接入也可以保证连接速率和延时不会受到明显的影响。

引入4096-QAM调制技术

1024-QAM（WiFi 6）与4096-QAM（WiFi 7）的区别（图片源自ResearchGate）

WiFi 6E的最高调制方式是1024-QAM，其中调制符号承载10-bits数据。而WiFi 7将会引入4096-QAM，使得调制符号可以承载12-bit数据。因此在编码相同的情况下，WiFi 7的4096-QAM理论上可以比WiFi 6E的1024-QAM提供高出20%的数据传输速率。

支持Multi-RU机制

在WiFi 6中，每个用户只能在分配到的特定RU上发送或接收帧，大大限制了频谱资源调度的灵活性。为解决该问题，进一步提升频谱效率，WiFi 7中定义了允许将多个RU分配给单用户的机制。当然，为了平衡实现的复杂度和频谱的利用率，协议中对RU的组合做了一定的限制，即：小规格RU（小于242-Tone的RU）只能与小规格RU合并，大规格RU（大于等于242-Tone的RU）只能与大规格RU合并，不允许小规格RU和大规格RU混合使用。

引入Multi-Link多链路机制

为了实现所有可用频谱资源的高效利用，迫切需要在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz上建立新的频谱管理、协调和传输机制。工作组定义了多链路聚合相关的技术，主要包括增强型多链路聚合的MAC架构、多链路信道接入和多链路传输等相关技术。

支持16x16 MU-MIMO功能

在WiFi 7中，空间流的数从WiFi 6的8个增加到16个，理论上可以将物理传输速率提升两倍以上。支持更多的数据流也将会带来更强大的特性，分布式MIMO的加入意味着16条数据流可以不由一个接入点提供，而是由多个接入点同时提供，这意味着多个AP之间需要相互协同进行工作。

多AP间协同调度的统一标准

我们熟知的多路由MESH网络本质上WiFi网络中多AP协同调制，但是在在802.11的协议框架内，AP之间实际上是没有太多协作的关系。因此MESH网络下的自动调优、智能漫游等功能都属于厂商自定义的特性。

在WiFi 7之前，MESH路由并没有统一的规范标准

其实说到底，AP间协作的目的也仅是优化信道选择，调整AP间负载等，以实现射频资源高效利用、均衡分配的目的。这次WiFi 7直接引入了多AP间的协同调度，包括时域和频域的协调规划以及干扰协调、分布式MIMO等，可以有效降低AP之间的干扰，极大的提升空口资源的利用率。同时由于有了统一的标准规范，不同厂商的产品在兼容性上应该会有较大的改善，这也有利于WiFi 7产品的后续推广。

那么我们什么时候可以用上WiFi 7？

其实这个问题在现在来回答还为时尚早，因为即便是WiFi 6在当前来说也还处于普及阶段，WiFi 7连标准都还没最终确定，那自然更谈不上什么时候能看到产品或用上产品了。而根据以往WiFi技术的更替规律，新的WiFi产品通常是在大规模上市后的3到4年时间才能达到50％的普及率，WiFi 7的第一个标准要到明年才正式公布，产品的大规模上市还看不到计划，基本上就没有任何数据可以用来估算普及时间。

TP-Link明确表示WiFi 6E路由器在国内默认不支持6GHz频段

而且现在连WiFi 6E都在面临一个重要的问题，那就是各个国家和地区对6GHz频段的开放程度，无线频谱实际上是一种国家级的资源，只有相应的国家和地区实现开放之后，才能用于个人的WiFi网络上。而针对6GHz频段的开放问题，多数国家和地区其实都还在调研当中，而且从已有的消息来看，6GHz频段的开放与否其实并未达成共识，例如北美地区是倾向于将其作为非授权频段使用，也就是说允许个人用于组建WiFi网络，而中国则倾向于将其作为授权频段，用于5G通讯网络的建设，这就意味着个人在6GHz频段的使用上是受到限制的。

当然6GHz频段该如何使用这点，其实目前来说是尚未有定论的，因此在国内也不是没有WiFi 6E的产品在销售，例如网件的RAXE500、华硕的GT-AXE11000、TP-Link AX11000路由器都支持WiFi 6E标准，英特尔的AX210无线网卡也同样是WiFi 6E规格，而且在市场上大量有售，但这些产品在6GHz频段网络的使用上多少是受到限制的。而WiFi 7是将6GHz频段作为发展的重点，倘若6GHz频段最终得不到开放，那么WiFi 7就相当于被封印了大部分力量，说不定得重新找一条发展道路。