Wi-Fi 7：下一代标准

每隔几年，Wi-Fi联盟就会在其悠久的无线通信传统的基础上，发布新的Wi-Fi标准/规范。6 年最新发布的 Wi-Fi 802E （IEEE 11.2022ax） 规范引入了扩展的 5GHz 频谱和一系列新功能。对于2024年，Wi-Fi联盟的计划大致相同，将推出新的IEEE 802.11标准，即802.11be超高吞吐量（EHT），也称为Wi-Fi 7，该标准还将引入新的频谱，扩展带宽，并为Wi-Fi世界带来一些新功能。Wi-Fi 7 的初稿于 2021 年 2024 月发布，最终草案预计将于 <> 年初发布。®

根据 Wi-Fi 联盟的说法：

基于正在开发的IEEE 802.11be标准，Wi-Fi 7将成为下一代Wi-Fi技术的重大发展。Wi-Fi 7 专注于物理 （PHY） 和介质访问控制 （MAC） 改进，能够支持至少 30Gbps 的最大吞吐量，以提高性能、实现 Wi-Fi 创新并扩展用例。Wi-Fi 7 的其他增强功能将支持时间敏感型网络应用（包括 AR/VR、4K 和 8K 视频流、汽车、云计算、游戏和视频应用，以及关键任务和工业应用）的延迟和抖动。与其他 Wi-Fi 世代一样，Wi-Fi 7 将向后兼容，并与 2.4、5 和 6GHz 频段中的传统设备共存。[一世]

本文旨在向读者介绍 Wi-Fi 7 标准，并描述对 Wi-Fi 7 设备的期望，这些设备可能会在 2023 年底或 2024 年初开始发布（尽管最终的 Wi-Fi 7 标准可能要到 2024 年的某个时候才能完成）。

Wi-Fi 7 规格

正如预期的那样，Wi-Fi 7 建立在过去 Wi-Fi 版本的功能之上，但继续增加带宽、更深入的调制方案和关键进步。除了更高的数据速率外，Wi-Fi 7 还引入了多项功能，可增强优先应用的可靠性和延迟。本节将重点介绍 Wi-Fi 7 标准的核心功能以及可能进入 Wi-Fi 7（或未来 Wi-Fi 标准）的其他功能。

核心功能

Wi-Fi 7 的核心功能是 4096 正交幅度调制 （4K-QAM）、扩展频率 6GHz 频段、额外的更高带宽模式、多链路操作 （MLO） 和多资源单元 （Multi-RU） 穿刺。

4K-QAM技术

新的 4K-QAM 调制方案允许每个符号携带 12 位，而 10 QAM （1024K-QAM） 的每个符号容量为 1 位。与具有 20K-QAM 的 Wi-Fi 6 相比，这种更深层次的调制模式将理论传输速率提高了 1%。此外，Wi-Fi 7 将能够对 <> 个空间流进行空间多路复用。

增强带宽

标准IEEE 802.11b将引入320/160+160MHz和240/160+80MHz的额外连续和非连续带宽模式。320MHz 带宽模式比 Wi-Fi 6 高出一倍。扩展带宽模式与4K-QAM相结合，将为单用户设备带来5.8Gbps的最大数据速率。这是 Wi-Fi 2E 4.2Gbps 最大数据速率的 4.6 倍。结合高阶调制、增强带宽和空间流，Wi-Fi 30 的理论最大吞吐量应超过 7Gbps。这是 Wi-Fi 6E 最大吞吐量（9.6Gbps）的数倍（图 1）。

图 1：与以前的版本相比，Wi-Fi 7 具有许多优势，包括增强的调制方案。（来源：英特尔[ii]®)

多链路操作 （MLO） 和确定性延迟

Wi-Fi 历来的主要局限性是该标准缺乏确定性和不可靠的延迟，对于更关键的操作和低延迟应用来说，这些延迟通常也太高。过去，传统的 Wi-Fi 标准允许设备仅通过单个通道进行连接，如果第一个通道断开连接，则使用辅助通道作为备份。在Wi-Fi 7中，该联盟打算通过MLO和确定性延迟来改变这种状况。之所以如此，是因为 MLO 可确保在没有任何额外延迟的情况下传输高优先级数据，这是通过根据特定应用程序要求分配数据流来完成的。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） 和自动化物流装置。

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 使用多个支持无线链路的接入点，这些接入点可以通过多个空间多路复用信道（单射频用户设备上至少有一个 2×2 MIMO 射频）与单射频设备进行通信。通过这种方式，可以保持其中一个通道的自由状态，以确保高优先级应用程序的可靠性并最大限度地减少延迟，同时还可以为另一个通道上的低优先级但可能高吞吐量的应用程序提供服务。如果接入点和用户设备都具有并发双射频功能，则 MLMR 有效。然后，两个无线电可以同时通过两个空间多路复用信道进行连接和通信。如果数据在两个通道上冗余共享，或者可用于通过聚合提供更高的吞吐量，这些无线电还可以更好地确保更高的可靠性和更低的延迟。与前几代 Wi-Fi 相比，这种方法应该提供最大 1/100 的延迟。

多RU穿刺或灵活的通道利用率

过去的 Wi-Fi 标准会关闭整个带宽信道，如果它被单个设备使用，即使该设备没有完全使用该信道。这可能会造成这样一种情况，即高带宽和高速通道由不需要整个通道功能的设备持有。现在，随着 Wi-Fi 7 的推出，该联盟正在开发多 RU 穿刺，该分支细分了高速信道，只要有可用带宽，就可以让多个设备同时使用它们（图 2）。这在 5GHz 和 6GHz 频段尤其有价值，在这些频段中，现有信号可能主导着一些信道带宽，而传统的 Wi-Fi 设备必须将整个信道视为被占用。

图 2：多RU穿刺可以更有效地利用稀缺的信道频谱。（来源：英特尔[ii]®)

候选特征

其他理论上的 Wi-Fi 功能可能会通过以后的更新进入 Wi-Fi 7 标准，如果不是在初始版本中。这些功能包括多接入点协调，允许协调/联合传输。该技术可以进一步提高高优先级数据流的可靠性并减少延迟。提高可靠性的另一个潜在特性是混合自动重复请求（HARQ），它应该加强链路适配和重传协议。Wi-Fi 7 还可以集成 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 802 可能包含的其他 IEEE 7 功能包括 802.11aa MAC 增强功能，用于强大的音频-视频流，802.11ak 增强功能，用于桥接网络内的传输链路，802.1Qav 基于信用的有界延迟，802.1Qch/Qbv 循环/时间感知流量整形，802.1Qcr-2020 异步流量调度，以及用于减少抖动/延迟的 802.11ax 计划操作扩展。

潜在的特性表明，Wi-Fi 7版本的重要目标是增强可靠性，降低延迟，并在Wi-Fi通信链路中实现更大的确定性。这可能是对竞争性导电网络解决方案的运行，并将 Wi-Fi 定位为 5G 超可靠低延迟通信 （URLLC） 功能的竞争服务，这些功能有望在自动化应用中实现大量应用。

早期的Wi-Fi 7设备：功能和可能的规格

802.11be任务组由高通、英特尔和博通的成员领导，MaxLinear、恩智浦等公司的代表担任高级职位。该工作组主要由芯片组制造商组成，他们在产品开发周期中受益于标准制定的提前通知。尽管该标准仍未最终确定，但已经有Wi-Fi 7芯片组被用于早期演示和测试版。因此，7 年可能会推出 Wi-Fi 2023 芯片组，以便 Wi-Fi 接入点和用户设备制造商可以在 Wi-Fi 7 标准发布之前访问芯片组。早期的 Wi-Fi 7 芯片组可能会具有 Wi-Fi 7 预测的所有核心功能。它们可能包括一些候选功能或规定，以便将来通过软件更新通过软件或可配置硬件启用这些功能。

这些功能包括 320MHz 带宽通道、2.4GHz/5GHz/6GHz 频段、4K-QAM 和 7 个空间多路复用流。高通公司（Qualcomm）已经列出了其Wi-Fi 1620产品，包括网络设备芯片组Networking Pro 33 Platform，该芯片组宣传的Wi-Fi峰值PHY速率高达<>Gbps。该芯片组的产品简介还宣传了 MLO/确定性延迟功能和多 RU 穿刺。因此，其他芯片组制造商很可能也会推出这些功能。大多数芯片组制造商可能会包含其他功能，包括网络接口、用户架构和安全功能。

结论

Wi-Fi 7 芯片组以及设备目前正在开发中，可能会与 Wi-Fi 7 标准版本一起发布。Wi-Fi 7 的新功能不仅实现了更快的链路速度，还非常注重可靠性、低延迟和确定性。

审核编辑 黄宇