高通专业联网平台助攻 下一代Wi-Fi 7无线技术前瞻

回顾历代Wi-Fi的命名史

Wi-Fi的历史最早可以追溯到1997年，当年802.11标准首次登场，拥有最高2Mbps的传输速率（约0. 25MB/s）。随后，802.11b在1999年发布，而该标准也被业内视为“初代Wi-Fi”，并一路迭代到802.11b、802.11a、802.11g、802.11n、802.11ac（表1），每一代新的协议标准都大幅提升了Wi-Fi的原始吞吐量和覆盖范围，以及更好的用户体验（图1）。

看起来很头痛？没错，早期Wi-Fi协议标准都是依靠后缀的字母区分新旧，b、a、g、n没有任何顺序和关联性可言，普通用户很难弄清它们之间谁更先进。这个问题一直持续到2018年，Wi-Fi联盟为802.11ax设定了“Wi-Fi 6”的全新命名，而且这种基于数字的世代模型还有追溯性，如此802.11ac、802.11n等早期协议标准也就可以用Wi-Fi 5和Wi-Fi 4替代了（图2），简单清晰又明了。

表1：历代Wi-Fi协议标准汇总表

Wi-Fi 7标准仍在制定中

Wi-Fi 7，代表的是IEEE 802.11全新发布的IEEE 802.11be修订标准。根据IEEE 802.11beEHT工作组披露的标准开发时间表，时至今日（2022年6月）依旧处于Wi-Fi 7研发的中期阶段，刚刚进行了第二版草案Draf t 2.0的发布（图3）。而Wi-Fi 7最终版本的发布日期，需要等到2024年5月。

因此，无论是联发科在2022年1月进行的全球首个Wi-Fi 7现场演示、高通在2月发布的全球首款Wi-Fi 7芯片FastConnect 7800、博通在4月带来的BCM4916 SoC和其他Wi-Fi 7生态系统产品（图4），以及高通刚刚发布多个号称全球最具扩展性的商用Wi-Fi 7专业网络解决方案，本质上都属于Wi-Fi 7 Ready，这些芯片只能说是支持Wi-Fi 7的部分功能和特性（全部的还在定制中），未来能否通过固件更新，从Wi-Fi 7Ready升级到Wi-Fi 7的正式版还不好说。

Wi-Fi 7都哪里变了

在历代Wi-Fi协议标准中，Wi-Fi 4相较Wi-Fi 3、Wi-Fi 5相較Wi-F 4，在速度层面有了质的跨越，显著提升了无线设备（如手机、笔记本）的下载速度。然而，到了Wi-Fi 6时代，哪怕是它的衍生版Wi-Fi 6E（图5），在速度方面的变化却并不明显（远不如前辈的十余倍提升），无线设备的下载速度并没有因新的无线标准而受益。

Wi-Fi 6E的特色是将Wi-Fi 6的关键特性组合扩展至6GHz频段

实际上，Wi-Fi 6在协议制定之初就没有主打“提速”，而是专注于“提升接入质量”，也就是可以稳定接入更多设备，降低延迟，更适合IoT设备和智能家居的布网需求，重点关注了高密场景下的用户体验。

全新的Wi-Fi 7则充分发扬了“既要，也要”的精神，其无线传输速度可以达到30Gbps～46Gbps，媲美当前最先进的雷电4接口的有线传输速度（图6）。同时，Wi-Fi 7还能进一步降低网络延迟，从而满足视频/语音会议、云/边缘计算、互动远程医疗、沉浸式AR/VR等场景对吞吐率和时延的苛刻要求。

那么，Wi-Fi 7是如何实现的？

浅析Wi-Fi 7的主要特性

Wi-Fi 7协议的目标是将WL AN网络的吞吐率提升到3 0Gb ps（实际理论可达46Gbps），并且提供低时延的接入保障。为了满足这个目标，整个协议在PH Y层和MAC层都做了相应的改变（图7）。

升级4096 QAM

比如，当前Wi-Fi 6的最高调制方式是1024 QAM，其中调制符号承载10bits。全新的Wi-Fi 7将支持4096 QAM（图8），调制符号可以承载12bit，大家可以理解为传输的信号密度增加了。因此在相同的编码下，Wi-Fi 7相比Wi-Fi 6可以获得额外20%的速率提升。

支持320MHz带宽

我们都知道，传统2.4GHz和5GHz频段下的网络非常拥挤，在Wi-Fi 6之前运行VR /AR等新兴应用时很容易遇到QoS低的问题。因此，Wi-Fi 6E才会通过引入对6GHz频段的支持提升吞吐量。全新的Wi-Fi 7同样支持6GHz频段，相较Wi-Fi 6E的160MHz，其最大带宽提升到了320MHz，理论上传输速率可直接翻倍。同时，Wi -F i 7还增加了新的带宽模式，包括连续240MHz，非连续160MHz+80MHz，连续320MHz和非连续160MHz+160MHz。

增强的MIMO功能

上一代Wi-Fi 6最多支持8根天线发送信号，8根天线接收信号，也就是8×8 MIMO天线阵列。全新的Wi-Fi 7支持的天线数量是上代的2倍，最多支持16×16 MIMO天线阵列，理论上传输速率也可翻倍。此外，Wi-Fi 7还支持分布式MIMO，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。

通过上述改进，我们就能知道Wi-Fi 7的理论传输速率是如何计算出来的：9.6Gbps（Wi-Fi 6E的理論最高速率）×1.2（升级409 6 QAM的增益）×2（带宽翻倍）×2（天线翻倍）=46Gbps。

Wi-Fi 7的其他变化

Wi-Fi 7的改进显然不止于提速，它还支持Multi-RU机制，允许将多个RU分配给单用户的机制，较之Wi-Fi 6每个用户只能在分配到的特定RU上发送或接收帧，大大提升了频谱资源调度的灵活性。Wi-Fi 7还引入了Multi-Link多链路机制，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（图9）。

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在使用支持Wi-Fi 5或Wi-Fi 6的路由器和手机时，我们可以同时搜索到2个热点，比如CFa n、CFa n-5G，分别代表2. 4GHz和5GHz两个频段。5GHz频段的网速快，所以很多用户都会让手机自动接入这个网络。但是，5GHz频段的抗干扰、穿墙能力差，一旦我们距离路由器远了或是隔了一堵墙，手机就会自动切换到2.4GHz频段。问题是，在Wi-Fi 6环境下，我们的手机无法从2.4GHz切换回5GHz频段，必要时还是需要我们手动切换。

到了W i - F i 7时代就没有这个问题了，Wi-Fi 7可以同时接入2.4GHz、5GHz和6GHz三个频段，请注意是“同时接入”，可以根据信号强度自动在三个频段间切换。此外，Wi-Fi 7还优化了对多A P的支持，大家可以理解成未来的手机可以同时接入多个路由器。请注意，这里还是“同时接入”，这意味着当我们从一个路由器（AP）覆盖范围走到另一个路由器覆盖范围的过程中，不会出现信号的瞬间中断和重连（切换），系统会根据多个信号强度自动分配不同路由器的网络资源。

Wi-Fi联盟曾表示，Wi-Fi 7将减少对时间敏感的网络应用程序内的信号延迟和抖动，包括AR /V R、4 K 和8 K视频流、汽车、云计算、游戏和视频应用程序都能从中收益。电气和电子工程师协会（IEEE）也曾宣称，Wi-Fi 7致力于改善用户体验，在观看20Gb ps未压缩速率的8 K视频的同时，还能为游戏提供低于5毫秒的实时通信。

需要注意的是，各国对6GHz（5925MHz～7125MHz）频段的开放态度并不统一（图10），比如我国暂时就还未对6GHz给出明确的政策。从现有的资料来看，我国似乎更倾向将6GHz频段作为授权频段，用于5G和下一代的6G蜂窝网络。这意味着，Wi-Fi6E和Wi-Fi 7扩展至6GHz频段的特性可能无法实现，无论是理论传输速率还是其他特性功能的体验都会出现不同程度的缩水。

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高通Wi-Fi 7专业平台前瞻

本刊曾在2022年第7期《借MWC2022契机 浅析智能手机的近中远期规划》一文中介绍过全球首个且速度最快的Wi-Fi 7商用解决方案——高通FastConnect 7800移动连接系统（图11）。今年5月高通发布的商用Wi-Fi 7专业网络解决方案将不再局限于手机，而是用于专业联网平台，覆盖企业级无线AP、家用Mesh、运营商网关、游戏路由器、5G FAW网关等等应用场景（图12）。

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高通商用Wi-Fi 7专业网络解决方案属于Networking Pro系列第三代产品，包含Networking Pro 1620、1220、820和620四款产品。官方称它们均具备强大的网络加速能力、更低的CPU占用率，也是业界扩展性最佳的，无论是面向企业级、中小企业、运营商网关、专业用户网状网络还是家庭部署，都能获得最合适的选择。

Networking Pro x20系列平台拥有极高的吞吐量、极佳的确定性时延，系统最大物理层（PHY）速率高达33Gbps（距离Wi-F i 7的理论极限还有一定距离），单个信道的无线物理层速率也提升至11.5Gbps，而且单个信道的用户容量就超过500个（图13）。

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其中，Networking Pro 1620最为先进，它支持四频16路数据流连接（4+4+4+4），峰值无线容量达33.1Gbps，主要面向体育场馆、大型企业和顶级家庭网状网络系统;Networking Pro 1220属于次旗舰，支持三频12路数据流连接（4+4+4），峰值无线容量为21.6Gbps，面向企业级、中小企业、产消者和顶级家庭网状网络系统;Networking Pro 820支持四频8路数据流连接，面向企业级、中小企业、产消者和顶级家庭网状网络系统;Networking Pro 620支持三频6路数据流连接，面向企業级、中小企业、游戏应用和家庭网状网络系统（图14）。

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Networking Pro x20系列平台能与高通自家的FastConnect 7800配合使用。为了在远距离、户外等条件下也能最大化利用6GHz频段，高通还推出了面向硬件和软件的一站式解决方案“高通自动频率控制”，可集成在基于高通专业联网平台、高通沉浸式家庭联网平台的用户设备中，将在通过正式监管审批后商用（图15）。

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小结

目前联发科、博通和高通都已经发布了Wi-Fi 7无线产品，当前理论速度可达33Gbps，较之Wi-Fi 6提升了5倍，最快今年年底或明年年初就能买到量产产品。但是，大家不要指望Wi-Fi 7可以全面开花，未来2年还是Wi-Fi 6的天下，业内普遍认为Wi-Fi 7需要等到2025年才有机会取代Wi-Fi 6成为市场主流。因此，大家不要好高骛远，还是应该仔细琢磨一下哪款Wi-Fi 6设备更适合自己（图16）。

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