【收藏】關(guān)于Wi-Fi 7，你需要知道這些

如今，我們對(duì)高性能Wi-Fi?的需求空前高漲。游戲、流媒體服務(wù)和遠(yuǎn)程工作的普及，增加了人們對(duì)更快、更強(qiáng)大的住宅無線連接的需求。在商業(yè)環(huán)境中，追求更高運(yùn)營效率和更低能源消耗正在推動(dòng)自動(dòng)化水平的提高、智能工廠的發(fā)展，以及預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)的廣泛采用——所有這些都依賴于對(duì)大量數(shù)據(jù)的通信和分析。

因此，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展也就不足為奇了。兩年之內(nèi)Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E相繼推出加上Wi-Fi 7的開發(fā)，足以證明這一點(diǎn)。但要跟上這種變化的步伐可能很難。Wi-Fi 7（正式名稱為Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11be修正案）被認(rèn)為是該標(biāo)準(zhǔn)歷史上無線通信速度提升幅度極大的一次更新。但這對(duì)電子工程師和終端用戶意味著什么？我們又能期待獲得哪些優(yōu)勢(shì)呢？

Wi-Fi 7帶來了多大的改進(jìn)？讓我們首先回顧一下Wi-Fi 6和6E的特點(diǎn)，然后再比較一下Wi-Fi 7在技術(shù)創(chuàng)新方面提供的優(yōu)勢(shì)以及這些創(chuàng)新所帶來的性能提升。

01、Wi-Fi 6/6E——解放無線

Wi-Fi 6和6E都屬于IEEE 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)。與Wi-Fi 5相比，Wi-Fi 6和6E在性能上有了顯著提升，這樣的提升是更快的無線連接不斷增長的需求所迫切需要的。

Wi-Fi服務(wù)從“聊勝于無”到“必不可少”的轉(zhuǎn)變意味著Wi-Fi專業(yè)人士在有限的頻譜分配下難以滿足日益增長的需求。有鑒于此，Wi-Fi 6被分配了額外的頻譜，它在兩個(gè)不同的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行：2.4GHz和5GHz。Wi-Fi 5的理論傳輸速率每秒可達(dá)千兆比特（Gbps），但在實(shí)踐中，Wi-Fi 5的連接速度很少會(huì)超過每秒數(shù)百兆比特 (Mbps)。Wi-Fi 6可將速度提升到9.6Gbps。即使有了這些性能升級(jí)，對(duì)更快、更可靠無線連接的需求仍在不斷增長，在短短一年內(nèi)又催生了Wi-Fi 6E的問世。

Wi-Fi 6E通過增加更多的頻譜來提高運(yùn)行效率，這次增加的是6GHz頻段，這一頻段有助于規(guī)避網(wǎng)絡(luò)干擾和擁塞問題。2021年，首款支持所有三個(gè)頻段（2.4GHz、5GHz和6GHz）的硬件上市，為Wi-Fi專業(yè)人員提供了豐富的實(shí)現(xiàn)選項(xiàng)。

這類硬件的例子包括TDK用于高至7.25GHz頻段的各種Wi-Fi 6E射頻組件。這些雙工器、平衡器和濾波器適用于移動(dòng)、消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療和工業(yè)無線通信應(yīng)用，這些解決方案具有低插入損耗和各種尺寸，從1mm×0.5mm到0.33mm厚度。

TDK DPX雙工器適用于手機(jī)、無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙通信等應(yīng)用中雙頻系統(tǒng)的頻段切換。這些雙工器體積小，重量輕，具有薄型和低插入損耗特性，使用時(shí)不需要調(diào)整。表面貼裝DPX系列具有50Ω阻抗，包括頻率范圍為650MHz至5.95GHz的7.125GHz型號(hào)。

TDK射頻平衡器提供廣泛的SMD/SMT型號(hào)，阻抗范圍從50Ω到200Ω不等。這些多層芯片變壓器平衡轉(zhuǎn)換器由低溫共燒陶瓷（LTCC）構(gòu)成，將信號(hào)從平衡轉(zhuǎn)換到不平衡，反之亦然。它們采用尖端的小型化技術(shù)，同時(shí)為2.4GHz和5GHz無線局域網(wǎng)提供卓越的電氣特性。

TDK DEA射頻濾波器采用LTCC材料創(chuàng)建共振頻率，允許某些頻率范圍通過，同時(shí)屏蔽或衰減其他不需要的頻率范圍。這些器件包括高通和低通濾波器，以及頻率從5MHz到8GHz的帶通濾波器。TDK DEA RF濾波器可用于許可和免許可頻率范圍內(nèi)具有無線通信（如WLAN，藍(lán)牙，蜂窩，GPS，Zigbee?和WiMAX）功能的產(chǎn)品。

除了提供標(biāo)準(zhǔn)的通用濾波器外，TDK還與芯片組合作伙伴合作，為特定芯片組設(shè)計(jì)定制匹配的濾波器，包括用于電池供電設(shè)備的低插入損耗（即節(jié)能）濾波器，以及用于電源連接設(shè)備的高衰減/高性能產(chǎn)品。

諸如TDK等制造商現(xiàn)已準(zhǔn)備好支持下一代無線通信：Wi-Fi 7。

02、Wi-Fi 7——潛在的游戲規(guī)則改變者

Wi-Fi 7設(shè)計(jì)旨在提供比Wi-Fi 6更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，同時(shí)減少延遲。與此同時(shí)，Wi-Fi 7還提升了客戶端的整體網(wǎng)絡(luò)容量。它旨在適應(yīng)即將問世的8K視頻流，而且在得到廣泛采用后還可以支持工業(yè)和游戲領(lǐng)域的沉浸式、低延遲擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）應(yīng)用。

Wi-Fi 7向后兼容Wi-Fi 5/6/6E，因此購買一臺(tái)新的Wi-Fi 7路由器并不會(huì)影響現(xiàn)有無線設(shè)備的使用。不過，舊路由器需要通過基于Wi-Fi 7的客戶端連接到路由器，才能發(fā)揮新標(biāo)準(zhǔn)的各種性能優(yōu)勢(shì)。

Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7之間極重要的三項(xiàng)改進(jìn)是理論更大速度、更寬的信道和更高階的正交調(diào)幅（QAM）（表1）。

表1：Wi-Fi 7、Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E的對(duì)比（來源：貿(mào)澤電子重新編輯）

Wi-Fi 6E的速度可達(dá)9.6Gbps，這已經(jīng)足夠令人驚艷了，但Wi-Fi 7的單客戶端最高速度有望達(dá)到46Gbps，這就好比是Wi-Fi世界的曲速引擎。

Wi-Fi 6E的每信道帶寬高至160MHz，但在6GHz頻段的新頻譜中，信道帶寬將增加到320MHz，提供更多帶寬來傳輸更多數(shù)據(jù)。從Wi-Fi 6E的1024 QAM信道增加到Wi-Fi 7的4096 QAM信道，再加上320MHz寬信道，46Gbps的高傳輸速度將成為可能。

這只是一個(gè)簡短的介紹。讓我們來深入了解一下Wi-Fi 7固有的技術(shù)進(jìn)步。

03、多鏈路工作

Wi-Fi 7中令人印象非常深刻的功能之一是多鏈路工作（MLO），這在Wi-Fi 6/6E中是無法實(shí)現(xiàn)的。如果無線電頻率條件允許，MLO可在接入點(diǎn)和客戶端之間通過不同的無線電進(jìn)行傳輸。

本質(zhì)上，相比之前的2.4GHz和5GHz頻段，5GHz頻段和新的6GHz頻段之間更加接近，MLO就利用了這一事實(shí)，因此在實(shí)際應(yīng)用中，這兩個(gè)頻段具有相同的速度。

因此，MLO將支持設(shè)備同時(shí)連接到5GHz信道和6GHz信道，并使用這兩種信道近乎無延遲地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)——這是802.11標(biāo)準(zhǔn)整體演進(jìn)中的一項(xiàng)創(chuàng)新。這樣可以減少延遲，提高數(shù)據(jù)速率，實(shí)現(xiàn)更好的負(fù)載均衡，并在跨鏈路時(shí)重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，從而提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

04、正交調(diào)幅

QAM是一種調(diào)制技術(shù)，它通過發(fā)送兩個(gè)相位相差90°的載波（即“正交”），盡可能地增加一次可以發(fā)送的比特?cái)?shù)。

Wi-Fi 6E支持1024 QAM，而Wi-Fi 7將其增加到4096信道（或4K）QAM，吞吐量增加20%。與Wi-Fi 6/6E相比，Wi-Fi 7效率更高、容量更大、數(shù)據(jù)傳輸更快，且延遲更低。

注意，當(dāng)Wi-Fi 7落地時(shí)，不同地區(qū)之間會(huì)有差異。用于Wi-Fi的可用頻譜會(huì)因國家/地區(qū)而異，取決于當(dāng)?shù)乇O(jiān)管機(jī)構(gòu)如何分配。例如，美國的多鏈路工作將能夠使用5GHz和6GHz信道，而中國的Wi-Fi設(shè)備將使用兩個(gè)不同的5GHz頻段信道。

05、自動(dòng)頻率協(xié)調(diào)

將6GHz頻段用于Wi-Fi的決定會(huì)引發(fā)一些問題，而自動(dòng)頻率協(xié)調(diào)（AFC）旨在解決這些問題。

其中的根本問題在于，6GHz已是一個(gè)被廣泛使用的頻段。美國國家航空航天局和國防部等聯(lián)邦機(jī)構(gòu)，以及全球的氣象雷達(dá)系統(tǒng)和射電天文學(xué)家，都依賴這個(gè)頻段進(jìn)行重要的通信，“亂入”的Wi-Fi信號(hào)會(huì)帶來大麻煩。好在6GHz微波的現(xiàn)有用途很大程度上是可預(yù)測(cè)、小范圍、靜止固定的。AFC可以支持Wi-Fi進(jìn)入該頻段，使其與現(xiàn)有用例協(xié)調(diào)工作成為可能。

AFC使Wi-Fi 7網(wǎng)絡(luò)能夠在氣象雷達(dá)、射電望遠(yuǎn)鏡和其他6GHz頻段的已有用戶附近運(yùn)行，避免在可能干擾這些用戶的波段內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。同時(shí)，當(dāng)Wi-Fi 7網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)到附近沒有已有的頻段用戶時(shí)，還能夠以更高的功率進(jìn)行廣播。雖然AFC實(shí)際上是隨著Wi-Fi 6E推出的功能，但Wi-Fi 7將會(huì)更廣泛地采用AFC認(rèn)證的無線設(shè)備。

當(dāng)附近沒有現(xiàn)有用戶使用6GHz頻段時(shí)，Wi-Fi 7網(wǎng)絡(luò)在該頻段上的傳輸功率（據(jù)大致估計(jì)）將是檢測(cè)到現(xiàn)有用戶時(shí)使用的統(tǒng)一低級(jí)別傳輸功率的63倍。信號(hào)功率越大，信號(hào)就越強(qiáng)、越可靠，吞吐量就越大，傳播距離也越遠(yuǎn)。

06、多資源單元

與AFC密切相關(guān)的是多資源單元（MRU），這是Wi-Fi 7中的一個(gè)新特性，它改進(jìn)了首次引入Wi-Fi 6中的正交頻分多址（OFDMA）特性。OFDMA在頻率內(nèi)建立獨(dú)立的調(diào)制子載波，支持多個(gè)客戶端同時(shí)輸入和輸出數(shù)據(jù)，因而提高了吞吐量，減少了延遲。

Wi-Fi 7的MRU功能增強(qiáng)了干擾緩解能力，提高了OFDMA效率，進(jìn)一步減少了多用戶延遲。通過有選擇地穿透頻段的重疊部分，MRU可確保數(shù)據(jù)只在清晰的頻率上傳輸，從而提高了擁擠Wi-Fi環(huán)境下的數(shù)據(jù)速率和可靠性。

07、多用戶、多輸入、多輸出

多用戶多輸入多輸出技術(shù)（MU-MIMO）允許Wi-Fi路由器同時(shí)與多臺(tái)設(shè)備通信。Wi-Fi 6/6E將雙向MU-MIMO引入實(shí)際應(yīng)用，與Wi-Fi 5的4×4 MU-MIMO相比，空間流的數(shù)量增加了一倍，達(dá)到8路。實(shí)際應(yīng)用中，該功能支持多達(dá)8路連接同時(shí)訪問互聯(lián)網(wǎng)，而不會(huì)降低速度和吞吐量。Wi-Fi 7將空間流的數(shù)量增加到16路，支持多達(dá)16臺(tái)設(shè)備高速收發(fā)數(shù)據(jù)。

結(jié)語

Wi-Fi 7有望通過提高速度、增大帶寬、增強(qiáng)可靠性和超低延遲來實(shí)現(xiàn)超高性能。除了TDK的Wi-Fi 7兼容產(chǎn)品選擇之外，Broadcom和Qualcomm等公司也已經(jīng)宣布致力于提供Wi-Fi 7元件；然而，要提供足夠多支持Wi-Fi 7的設(shè)備并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，還有很長的路要走。至少在初始階段，從Wi-Fi 7受益的很可能是對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)有著復(fù)雜又苛刻要求的大型企業(yè)。在其他場(chǎng)景下，Wi-Fi 6E依舊會(huì)是主流。

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