Wi-Fi 7技术揭秘

引言

2022年4月7日，紫光股份旗下新华三集团全球首发企业级智原生Wi-Fi 7 AP新品 WA7638和WA7338。仅在同年的6月15日，在东京举行的第29届日本网络通信展览会（Interop Tokyo 2022，简称Interop展）中，WA7638就以出色的研发实力及技术表现成功斩获Interop Tokyo 2022金奖(Best of Show Award Grand Prize)。
2022可谓是Wi-Fi 7 应用“元年”。1月，联发科基于自家Filogic 芯片，进行了全球首个Wi-Fi 7 技术现场演示。2月底，MWC 世界移动通信大会上，高通发布了Wi-Fi 7 的商用解决方案“FastConnect 7800”。4月，博通发布了WiFi 7生态系统产品组合，包含家用市场BCM6726/ BCM67263，企业市场BCM43720/BCM43740，移动设备BCM4398，以及SOC BCM4916。伴随Wi-Fi 7 的各种解决方案与产品的逐步上市， Wi-Fi7持续点燃市场，成为全球各大厂商正向布局的下一代技术。
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WIFI7 由来

Wi-Fi 7 的称呼同Wi-Fi 6 一样，是Wi-Fi 联盟为了方便推广Wi-Fi 应用的命名，在学术上其还有另外一个名字，IEEE 802.11be 协议。早在2019年5月，IEEE802.11be EHT工作组就已经正式成立，从网络吞吐、干扰抑制、频谱效率、时延优化等多个维度对IEEE 802.11ax(Wi-Fi 6)进行优化提升。工作组立项时设立目标，对于网路接入速率，将达到30Gbps以上；对于实时应用，时延控制在5ms以内，协议将协议分成两个R版本进行推出，R1 2022年发布标准，R2 2024年底完成标准发布。
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Wi-Fi 7 的性能提升

Wi-Fi7的关键字是EHT(Extremely High Throughput)，首要特征就是超高的吞吐。在传输速率方面，通过引入320MHz带宽，4096-QAM调制，MIMO16X16使得单链路最大理论速率达到46Gbps。频谱效率提升上，引入Multi-RU，混合自动重传请求（HARQ）,多AP协同等技术，让资源利用更合理更高效。干扰抑制方面，Preamble Puncturing,协同OFDMA（C-OFDMA），协同空间重用（CSR），多链路同步信道接入等技术将被采用，使得AP间干扰更小，覆盖更均衡。针对可保障低时延，多AP联合传输（JXT），动态链路切换，定时与同步，新接入类别等技术正在讨论与纳入中。
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关键特性

320MHz带宽
2020年4月23日，FCC宣布，考虑允许将6GHz频段中的1200MHz频谱开放给免许可应用，最终投票表决通过了将6GHz（5.925-7.125）的新的频段开放给了免许可应用，也就是Wi-Fi的应用。随后，世界各国也积极推动将6G频段作为非授权频段给Wi-Fi应用。新的6G频段共有1200MHz的带宽，可以提供59个20MHz信道带宽，29个40MHz带宽信道，14个80MHz信道带宽，7个160MHz和3个320MHz信道带宽，极大地缓解了当前Wi-Fi频谱资源短缺问题。Wi-Fi6E作为Wi-Fi6新频段的扩展，工作在6G频段，目前已批量落地应用。
Wi-Fi7作为新一代的通信标准，是向前兼容历史协议的，工作在2.4G,5G,6G三个频段上，最大带宽320MHz。同时，为了对频谱的更加灵活应用，也包含240MHz带宽，以及160MHz+80MHz，160MHz+160MHz的带宽绑定。
4096-QAM
随着硬件调制解调能力的不断提升，Wi-Fi7中加入了更高阶的调制方式4096-QAM。相较于Wi-Fi6最高1024-QAM调制，每个符号最多承载10bit信息；4096-QAM调制，每个符号将最多承载12bit信息，信息承载量提升20%。

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MIMO 16X16
Wi-Fi 4最多能够支持MIMO4x4,Wi-Fi 5/6最多能够支持MIMO8x8,Wi-Fi 7将对传输的空间流数进行进一步的提升，支持MIMO16x16。提升后，理论传输数率相比Wi-Fi6会直接翻倍， STA 接入能力也翻倍。

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多链路设备(MLD)
随着技术迭代，Wi-Fi技术可用的频谱资源也在增加，目前可工作在2.4GHz、5GHz、6GHz三个频段。由于设备间传输不能做到完全同步，如果主信道繁忙，整个宽带信道会被阻塞；同时不同频段间的干扰水平，频谱特征不一致。为了更有效地整合频谱资源，Wi-Fi7直接从协议侧定义多链路聚合的相关标准，包含多链路架构、信道接入、数据传输等。
多链路设备，典型特征为一个射频单元，有至少两个以上的射频链路链接到空口，但对于LLC层仅只有一个MAC地址。相比于单链路设备，在射频链路上增加了冗余，可以进行不同链路的切换与协同，从而保障数据能够更高效地传输。
AP 与STA 之间同时建立多个射频链接，对于数据的传输可以更加灵活的调度，提升传输速率，降低时延，规避信号差信道。
Multi-RU
Wi-Fi6之前的Wi-Fi标准主要采用的是OFDM(正交频分复用)调制方式，将信道切分为多个子载波，提升速率的同时有较强抗干扰能力，但单一信道同一时间内只能为同一用户服务。Wi-Fi6引入了正交频分多址（OFDMA）这一成熟的4G蜂窝技术，子载波带宽更窄，增加RU的概念，单一信道同一时间内可以为多用户服务。
但Wi-Fi6中单个STA只能使用单个RU资源，缺乏一些灵活性，Wi-Fi7突破了这一限制，允许单个STA同时占用多RU，并且不同尺寸的RU可以进行组合。基于实现复杂度与频谱资源利用效率的均衡，也会做一些限制，小型RU（<20MHz）与大型RU(≥20MHz)只能组合相同类型的RU，不能将小型RU与大型RU进行组合。
多AP协同
在现有已发布的Wi-Fi协议中，更多涉及的都是单个AP本身如何达到更高的吞吐，更多的接入，对于多个AP之间进行组网协同传输研究较少。Wi-Fi7不仅聚焦AP本身性能与可靠性的提升，同时也关注多个AP间进行更合理的资源配置，达到整个网络的性能最优。目前重点讨论的方向有四个，分别为协同空间重用CSR（Coordinated Spatial Reuse），联合传输JXT（Joint Transmission），协同正交频分多址C-OFDMA（Coordinated Orthogonal Frequency-Division Multiple Access），协同波束赋形CBF（Coordinated Beamforming）。

新华三在领航

作为WLAN领域名副其实的领先者，新华三已经连续13年稳居中国企业级WLAN市场占有率第一。不仅在4月全球首发企业级智原生Wi-Fi 7 AP新品 WA7638和WA7338，同年6月，还发布了全球首款Wi-Fi 7 家用路由器—Magic BE18000，支持18000M无线速率和最大320MHz频宽。
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