以Wi-Fi 7拓展Wi-Fi效能的极限

如果先前迹象不够明朗，疫情也足以让我们正视Wi-Fi在人们工作、娱乐和整体生活扮演不可或缺的角色。过去一年来，我们见证了Wi-Fi与许多其他技术一样，如何崛起、适应、和发展，以满足新兴和不可预见的连网挑战。

Wi-Fi技术即将以Wi-Fi 7迈入新章节，高通技术公司不仅专注于协助定义其功能，这些功能带来如我们习惯在每个新一代Wi-Fi推出时看到的极致连网速度与容量，而且还增加了重大的增强功能，大幅提升低延迟效能。Wi-Fi 7结合增强的低延迟、连网速度与容量，将成为推动XR、元宇宙、社群游戏、边缘运算等更多最先进使用案例的核心。

过去二十年来，我协助开发了多项Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance ）的计划，并担任WFA董事，有幸为业界制定Wi-Fi标准作出贡献，并见证其成果。从这个角度来看，讨论Wi-Fi 7将带来的一切，在于Wi-Fi 7的全新与创新技术来得正是时候，刚好能满足今日与未来使用案例中对于Wi-Fi显著成长。

Wi-Fi是至关重要的连网技术

Wi-Fi在人们的生活和经济活动中扮演核心角色，且对社会的重要性有增无减。无论对消费者或企业，Wi-Fi都是不可或缺的资源。

市场分析研究公司IDC预测，2021年底有超过20亿Wi-Fi 6装置出货，占所有Wi-Fi产品出货的50%以上，且在2025年以前，每年出货量可望成长至52亿装置。像这样爆炸性成长有许多驱动因素，但最值得注意的是Wi-Fi技术持续演进的发展能与逐渐成长的需求相符。例如为了增进Wi-Fi于人口密集网络的效能，Wi-Fi 6引进多重用户的相关功能，Wi-Fi 6E则进一步拓展这些功能至全新6 GHz频段，使频道数增加、带宽更宽，以因应提升连网速度和低延迟的需求。网状网络路由器是高通技术公司的一项产品创新，不仅实现涵盖整个住家的网络覆盖范围，更确保在需要的地方能提供高速网络存取。


 
图一 : Wi-Fi 6出货量预测

尽管Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E正以前所未见的速度快速地迈向主流采用，对于在多层面推动更高效能的需求仍持续成长。

Wi-Fi 7带来更高水平的效能

正如先前我们所讨论的，频谱是无线连网技术的命脉。综观过去，从只有三个窄带宽频道的传统2.4 GHz，到具有额外频谱、以及更宽的160 MHz频道的5 GHz，可用频谱的拓展推动了强大的Wi-Fi技术创新。现在新的6 GHz的频段配置（部分地区高达1200 MHz的频谱）与日益拥挤的2.4 GHz （由于蓝牙和Thread技术的使用增加）正进一步带动变革。

现代高速Wi-Fi装置逐渐寻求利用5 GHz与6 GHz的高频段以提供所需的效能。此一现实不仅确保了连网速度与低延迟，亦释放2.4 GHz频段更多容量可用于更适合的应用，例如物联网和在Wi-Fi网络边缘运作的装置。

管理与优化各种可用频段或许是Wi-Fi 7的指标性差异化优势。Wi-Fi 7的多种功能可用于提供极致连网速度、大容量与低延迟，支持下一世代的应用与服务。以下为指针性功能的概览。

多重链接技术可于连网速度壅塞环境中降低延迟

如今的存取点（Access Points）通常在三个频道上提供支持，一个在2.4 GHz低频频段，其余两个则为5 GHz和6 GHz高频频段，到了Wi-Fi 7，这将越来越普遍。取决于区域的可用性，高频频段支持可能为5 GHz频段的两个频道，或于5 GHz和6 GHz频段中的各一频道。Wi-Fi 7的多重链接功能为单一用户提供多个选项，能使用这些频道。最有效的存取路径为利用容量较大、尖峰速度较高与网络壅塞情形较少的高频频段。装置可切换不同频段，如图1所示。在此机制下，装置利用最先可供使用的频段进行传输，前次传输完成后就能再次选择频段。如此将能避免网络链接壅塞，并降低延迟。



 
图二 : 多重链接切换，装置能于可用频段之间切换，以降低延迟

最高效能选项为高频频段同步多重连结，如图2所示。装置利用各个可供使用的频段，且能同时于不同频段运作，聚合两个频道的流通量。由于可在各频段同时运作，能进一步避免网络壅塞、降低延迟性。


 
图三 : 高频频段同步多重连结，聚合高频频段以提供最高流通量与最低延迟

拓展所有地区的宽带道带宽

Wi-Fi 6E显著地扩展了宽带道频谱的使用，让在任何配置6 GHz频谱的地区皆可使用多个160 MHz频道。Wi-Fi 7则使可用频道带宽增加一倍至320 MHz。理论上，这能让容量加倍，大幅改善用户数据传输速度。

部分地区可支持320 MHz连续频谱的三个频道，部份地区可支持一个频道，有些区域完全不支持。5 GHz频段不具备连续的320 MHz频道，因此只有支持6 GHz频谱的地区可支持此连续模式。高频频段同步多重连结可藉由累计两个可用频道的流通量，提供带宽更宽、更有效的频道。在高频频段聚合两个带宽为160 MHz的频道，可建立一个带宽达320 MHz的有效频道。在中国，高频频段同步多重连结实现了带宽为240 MHz的有效频道，即使没有可用的6 GHz频谱配置，仍能满足Wi-Fi 7超高流通量的承诺。

即使有干扰仍可使用更宽的频道

占用部分（如20 GHz或40 MHz）闲置连续频道的既有用户，通常会使存取点无法使用这些频谱。Wi-Fi 7的创新解决方案称为「前导码删余（Preamble puncturing）」，空下受干扰的频谱，同时仍使连续频道可能存在，如图2所示。整体带宽因删余而降低，但仍可使用比其他情况下可用的更宽的频道。


 
图四 : 即使有使用者干扰，前导码删余使更宽的频道仍得以使用

4k 正交调幅（QAM）与许多其他增强效能的功能

Wi-Fi标准化了更高阶的调变技术4k QAM，这是高通Wi-Fi 6解决方案中现已支持的技术。4k QAM可提升接近存取点的用户连网速度，为其他用户保留宝贵的容量。

Wi-Fi 7实现令人兴奋的全新体验与使用案例

Wi-Fi 7不仅提升今日现有应用的效能，更实现许多全新体验。例如最先进的延展实境（XR）应用，由于该应用对于延迟性极为敏感，若无法达成超低延迟，XR装置甚至无法运作。要打造沉浸式、极为真实的XR体验，需要具备超高画质影音内容和极高的更新率，这需仰赖超高连网速度和带宽才能实现。此外，需有极大的网络容量，才能支持大量用户同时使用这些应用。云端游戏、社群游戏与元宇宙等其他应用亦将考验无线科技的极限，挑战Wi-Fi 7能否充分发挥效能。

企业网络方面，智能与价值正逐渐往边缘发展。边缘云端是企业数字转型的基本元素。Wi-Fi是许多企业使用案例的最后一环—即使在壅塞、高流量情境中，Wi-Fi 7提供的低延迟与带宽，对于许多关键业务应用至关重要。无庸置疑，Wi-Fi 7将迅速成为支持办公室、娱乐场所与其他高流量使用案例的必要条件。

引领标准制定与技术发展

高通技术公司处于Wi-Fi技术演进的最前端，推动标准制定与技术发展，以满足消费者、装置、应用与服务不断成长的需求与期待。

长久以来，我们不断打造具开创性的技术，协助IEEE与WFA等组织标准化这些技术。我们在几乎每一个Wi-Fi技术重要的演进阶段都扮演关键角色。例如，我们协助将多重输入多重输出(MIMO)与多用户多重输入多重输出(MU-MIMO)引进802.11n与11ac，率先将正交分频多重接取（OFDMA）引进Wi-Fi 6（当时称为11ax），以及其他许多技术的创新。我们正与IEEE和WFA全体成员密切合作， 使Wi-Fi 7技术更为完善。

(本文作者Andrew Davidson为高通资深工程总监)

本文引用地址：
http://www.eepw.com.cn/article/202202/431509.htm