浅谈Wi-Fi6、Wi-Fi6E、Wi-Fi7的差异

出处:网络整理 发布于:2023-01-09 16:50:20

    随着智能家居的快速发展,现有的无线基础设施已逐渐不能满足用户更多的连接需求,因此Wi-Fi6、Wi-Fi7随之应运而生。那么Wi-Fi6从出现到成熟再到成为标配经历了哪些演进,Wi-Fi7相较于Wi-Fi6又有了哪些进步,将是本文的介绍重点。
    近年来,随着无线技术以及智能家居的快速发展,越来越多的设备需要加入家庭无线网络。除了智能手机和笔记本电脑之外,新型设备如无线音箱、监控摄像头、恒温器、冰箱以及无数其他智能家电和机器都加入了家庭无线网络中。
    Part 01 ●  Wi-Fi 6技术演进方向 ●
    由于以传统Wi-Fi标准(802.11a/b/g/n/ac)运行的现有无线基础设施逐渐不足以应对连接的增加和带宽需求的提高,Wi-Fi 6技术就此应运而生。
    1.1 Wi-Fi 6技术基本成熟
    Wi-Fi 6芯片起步于2017年,博通在业内率先推出个完整的802.11ax解决方案,包含针对家庭Wi-Fi市场的BCM43684,针对企业AP市场的BCM43694,以及针对智能手机市场的BCM4375芯片,从此开启了Wi-Fi 6产业大幕。博通BCM43684 Wi-Fi 6芯片于2017年率先被应用于华硕ASUS RT-AX6000和RT-AX11000两款高端路由器上,推动了Wi-Fi 6行业的快速发展。
    2020年是Wi-Fi 6芯片发展至关重要的一年,华为以海思Hi5671Y系列Wi-Fi 6芯片为主体,推出了Wi-Fi 6+ 路由器,率先将160MHz频宽引入中低端产品市场,并以极具性价比的优势,瞬间引爆国内Wi-Fi 6市场。并以此为节点,各主流芯片方案均相继发布涵盖高、中、低端Wi-Fi 6芯片方案,Wi-Fi 6技术得以高速发展。
    截止2021年Q3,博通、高通、美满、迈凌、海思、联发科、瑞昱均已实现Wi-Fi 6芯片的量产与批量发货;此外,创发信息科技、中兴微电子等主控厂商亦均推出Wi-Fi 6主控,通过同上述Wi-Fi芯片适配,实现更全面Wi-Fi方案;至此Wi-Fi 6技术已基本成熟。
    1.2 Wi-Fi 6E渐成标配
    Wi-Fi 6E于2021年初正式登场,各芯片供应商均已公布了自己的Wi-Fi 6E解决方案。从支持的终端来看,英特尔AX210无线网卡是款支持Wi-Fi 6E的终端,但全面让大众关注到Wi-Fi 6E是2021年初搭载高通骁龙888处理器的小米11手机。
   
    1.3 Wi-Fi 6与Wi-Fi 6E的差异
    Wi-Fi 6E命名中的“E”取自于“Extend”,意为“扩展”。在现有Wi-Fi 6功能上,进一步扩展Wi-Fi 6频谱范围。
    Wi-Fi 6E引入了对6GHz频段的支持,使Wi-Fi 6在原先使用的2.4GHz/5GHz频段基础上扩展为2.4GHz/5GHz/6GHz频段。对于6GHz频段,频率覆盖从5925MHz到7125MHz,共1200MHz。6GHz频段可提供59个20MHz或29个40MHz或14个80MHz或7个160MHz或3个320MHz(802.11be,即Wi-Fi 7)相互独立信道。相比之下当前5GHz频段的可用带宽只有500MHz(国内可用频率仅260MHz),2.4GHz频段可用带宽更是只有60MHz。后续完全利用6GHz频段的全部带宽,基于Wi-Fi 6E的无线网络完全可以实现设备容纳数量相比Wi-Fi 6无线网络翻倍的效果,以期解决现有Wi-Fi 频谱资源不足的瓶颈。
  
    图3  Wi-Fi6E频谱资源
    不过Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E使用的技术(无线基本规格、用户使用体验、关键技术)基本上相同,例如Wi-Fi 6支持的1024-QAM、OFDMA、UL/DL-MU-MIMO、TWT等机制,在Wi-Fi 6E中也完全相同。因此在相同的频谱资源和环境干扰条件下,Wi-Fi 6E的基础性能并没有比Wi-Fi 6更强。以2x2 MU-MIMO为例,在160MHz带宽下,基于Wi-Fi 6的无线网络可以提供理论2.4Gbps的速率,Wi-Fi 6E也同样是2.4Gbps,5GHz频段与6GHz频段在速率上是基本相同的。在网络覆盖上,理论上6GHz频段更高,覆盖能力会稍逊色于5GHz频段,但两者之间的差异不大。基本上6GHz频段网络无法覆盖的地方,5GHz频段基本上也不可能良好覆盖。
    Part 02 ●  Wi-Fi 7技术演进方向 ●
    根据Wi-Fi联盟的定义,Wi-Fi 7指的是802.11be,Wi-Fi 7的标准开发制定目前还在进行中,终标准的可能会在2024年完成发布,该标准基于802.11ax标准开发。
    - Wi-Fi 7相较于Wi-Fi 6的改进
    与Wi-Fi 6比较,Wi-Fi 7带来了较多改进,比如MIMO增强,速度可达30Gbps,可三频同时工作,更高的调制,更低的延迟等。借助这些前沿技术,Wi-Fi 7 提供了比 Wi-Fi 6 更高的数据传输速率和更低的延迟。Wi-Fi 7 预计将支持高达 30 Gbps 的吞吐量,约为 Wi-Fi 6的三倍。就应用层面来说,Wi-Fi 7可为用户带来更加流畅、快速的传输体验,因其拥有更大的覆盖范围并有效地减少了传输拥堵问题,将更有力的助推8K产品的普及。从用户角度来看,Wi-Fi 7让8K视频的在线播放不再是梦,用户也会因此获得更好的影音体验。此外,更快的传输速度也一定会延伸出更多的智能产品功能与体验,譬如人工智能互动、家居智能控制,解决当下消费者在这些领域的消费痛点,获得更加舒适的智能体验。
    MIMO增强:Wi-Fi 6的空间流是8×8,Wi-Fi 7空间流提升到了16×16。可大幅提升无线频宽和客户端支持数据,同时引入了更加先进的CMU-MIMO。其中,C代表Coordinated(协同),意为16条数据流可以不由一个接入点提供,而是可由多部无线路由器同时提供,这正好用于近年普及的Mesh WiFi网络,让终端同时连接多部Mesh无线路由器。也就是说,未来Wi-Fi 7时代,天线的数量会有更多的增加。
    新增6GHz频谱,三频同时工作:Wi-Fi 6标准使用了2.4GHz和5GHz两个频段,升级版的Wi-Fi 6E引入了新的6GHz频谱。Wi-Fi 7将会继续使用2.4GHz、5GHz、和6GHz三个频段,并且会强化协同使用三频段,以获得更大的带宽,此外,Wi-Fi 7带宽也会由之前的160MHz扩增至320MHz。Wi-Fi 7 还将支持 160+160MHz、240+180MHZ 和 160+80MHz 信道以组合非连续频谱块,也意味着能提供更高质量的网络连接。
    升级至4096-QAM:在无线技术中,信号调制极为重要,Wi-Fi 6标准使用的是1024-QAM调制技术,而Wi-Fi 7预计将升级调制方式,直接使用4096-QAM,这将扩大传输数据容量,终理论速度可达46.1Gbps,是目前WiFi 6网速9.6Gbps的4.8倍。
    多AP协作优化:MulTI-AP coordinaTIon(多AP协作优化),这点可能是Wi-Fi 7中的一个重点。关于多AP的协作问题。目前在802.11的工作模式下,AP与AP之间实际上是没有协作的。存在的一些厂家定义的协作也仅仅是优化信道的选择,从而避免AP间的冲突。而AP协作所带来的的好处就是AP间构成的分布式MIMO,可以由两个不同的AP针对于一个节点提供MIMO的传输功能,这可以大大提高空间复用的工作效率。
    更低的延迟:通过引入多链路操作(MLO)、多AP协调、320MHz带宽通道等技术,可以大大降低Wi-Fi 7的延迟,并提高可靠性。其中,多链路操作 (MLO) 使设备能够同时跨不同频段和通道,进行传输和接收。Wi-Fi 7可通过增加吞吐量来增强这些链接,吞吐量是本地网络 (LAN) 中设备之间的测量数据。MLO还将降低延迟,并提高可靠性。
    Wi-Fi传感功能:Wi-Fi 7与其前几代标准很大的不同,将会是Wi-Fi传感功能的引入。据悉通过Wi-Fi 7,可以在没有任何传感器的情况下,检测人们在不同房间移动的情况,该项技术还足够灵敏,甚至可以检测到用户的呼吸频率,“因为当他们呼吸时,会改变射频特性和信道特性。”
关键词:Wi-Fi6,Wi-Fi6E,Wi-Fi7

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