Wi-Fi 7 的主要特性介绍

Wi-Fi 7，又称IEEE 802.11be协议，是Wi-Fi联盟为了便于推广Wi-Fi应用而进行命名的一种无线网络技术。早在2019年5月，IEEE802.11be EHT工作组就正式成立，从网络吞吐、干扰抑制、频谱效率、时延优化等多个方面对IEEE 802.11ax（即Wi-Fi 6）进行了改进和优化。该工作组设定了目标，要实现网路接入速率达到30Gbps、46Gbps以上，实时应用的时延控制在5ms以内。该协议将分为两个R版本进行推出，R1计划于2022年发布标准，R2预计于2024年底完成标准发布。

Wi-Fi 7的主要特点是EHT（极高吞吐量），根据工作组的目标，要将WLAN网络的吞吐量提升到30Gbps（大约是Wi-Fi 6的3倍），并且将实时应用的时延控制在5毫秒以内。

为了实现这些惊人的性能提升，Wi-Fi 7引入或改进了多项新技术，在物理层和链路层进行了优化。其中包括320MHz带宽、4096-QAM调制、Multi-RU、多链路操作、增强MU-MIMO、多AP协作等技术。

在传输速率方面，通过引入320MHz带宽、4096-QAM调制、MIMO 16X16等技术，使得单条链路的最大理论速率达到46.1Gbps。

在频谱效率提升方面，通过引入Multi-RU、多AP协同等技术，实现更合理、更高效的频谱资源利用。

在干扰抑制方面，通过引入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，降低AP之间的干扰，实现更均衡的覆盖。

在保障低时延方面，通过引入多AP联合传输（JXT）、动态链路切换等技术，确保低时延接入的可靠性。

WiFi6/E	WiFi7
2.4GHz/5GHz/6GHz	2.4GHz/5GHz/6GHz
20/40/80/160MHz	20/40/80/160/320MHz
802.11ax	802.11be
1024QAM	4096QAM(4K)
2.4Gbps	5.76Gbps(Single Link) 0.72+5.76Gbps(Typical MLO)
~10ms	~5ms
N/A	2.4G+5G (40M+160M) 2.4G+6G (40M+320M) 5G+6G (80M/160M+320M)
RU	Multi-RUs
8X8 MIMO UL/DL MU-MIMO	16X16 MIMO UL/DL MU-MIMO

1. 1 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，最终投票表决通过将6GHz（5925-7125MHz）的新频段开放给了免许可应用。欧盟随后也发布将6GHz低频段的500MHz（5925-6425MHz）带宽放开授权使用，其它世界各国也已经放开或正在逐步放开中。目前我国计划将高频段的700MHz（6425-7125MHz）带宽放开给5G或6G移动通信，低频段部分待定。

新的6GHz频段共有1200MHz带宽，可以提供59个20MHz、29个40MHz、14个80MHz、7个160MHz或者3个320MHz信道带宽。6GHz频段的带宽比之前2.4GHz+5GHz的总带宽还宽了一倍，Wi-Fi应用的可使用频宽变为了之前的三倍，极大地缓解了当前Wi-Fi频谱资源短缺的问题。Wi-Fi 6E作为Wi-Fi 6新频段的扩展，工作在6GHz频段，已批量落地应用。

目前Wi-Fi应用已授权频谱如下，黄色部分为当前国内授权可用信道。

1. 2 4096-QAM调制

Wi-Fi 6采用最高1024-QAM调制，每个符号承载10bit信息；随着硬件调制解调能力的不断提升，Wi-Fi 7将采用最高4096-QAM调制，每个符号承载12bit信息，因此相对于Wi-Fi 6来说，Wi-Fi 7的信息承载量会提升20%。

与Wi-Fi 6相同，Wi-Fi 7也支持800ns，1600ns，3200ns三种GI。如下表所示，在800ns GI情况下，结合320MHz的带宽，单流理论最大传输速率从1.2Gbps提升到了2.88Gbps。

1.3 MIMO 16X16

Wi-Fi 6最多能够支持MIMO 8×8，Wi-Fi 7将传输的空间流数进一步提升，支持MIMO 16×16。提升后，Wi-Fi 7理论传输数率相比Wi-Fi 6会直接翻倍，STA接入能力也翻倍。

在物理层，Wi-Fi 7结合320MHz带宽、4096-QAM调制和MIMO 16×16三个特性，达成了工作组在成立之初30Gbps的速率目标。

将三个提升进行综合计算，理论速率的最大值达到了46.1Gbps，计算公式如下：

2.1 多链路设备(MLD)

实际应用中，同一空口环境下，设备间传输很难做到同步，当AP或STA主信道被占用时，将会推迟报文的发送，而不是立刻利用其它闲置的信道资源。同时，不同频段间的干扰水平，频谱特征不一致，部分信道空口资源不佳，一直在该信道上传输报文就会出现较多的丢包与重传。为了更有效地整合利用频谱资源，Wi-Fi 7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。设备根据使用场景与空口状态，进行不同链路的切换与协同，来保障数据能够更高效、更快速、低延迟地进行传输。

信道接入可以简单分为同步模式和异步模式。异步模式下，多个射频链路之间独立进行信道探测，侦听与数据收发，实现容易，自由度高，适用于链路之间隔离度足够不会产生设备内相互干扰的情况。如果多个射频链路之间共享天线，或天线之间的距离很小，单板走线隔离不理想，频谱间隔不是很大的时候，其中一个射频链路的发射信号功率会部分泄漏到其他射频链路上。此时，另一个射频链路接收到的泄漏信号可能强于底噪甚至强于接收信号，接收的效果就会恶化或无法收到有用信号。采用同步模式，多个射频链路同时进行信号的发送与接收，可以规避设备内的干扰。

在多链路设备上进行数据传输的典型模式有复制传输和联合传输。复制传输，其中一个信道环境存在干扰时，接收端根据先到先得原则，可以有效地降低传输时延。联合传输，顾名思义就是将数据报文进行合理地拆分，同时在两个射频链路上进行数据传输，可以有效地提升传输效率。此外，多链路设备可以通过其中一个链路交换其它链路的工作状态和电源管理信息，使其仅在需要的时候进入工作状态，剩余时间休眠，更有效地节能。

2.2 OFDMA增强

Multi-RU

Wi-Fi 6之前的协议标准主要采用的是正交频分复用（OFDM）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的抗干扰能力，但单一信道同一时间内只能为同一用户服务。Wi-Fi 7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。基于实现复杂度和频谱资源利用效率的均衡，也会做一些限制，小型RU（<20MHz）只能与小型RU组合，大型RU(≥20MHz)只能与大型RU组合，不能将小型RU与大型RU进行组合。

Preamble Puncturing

除Multi-RU技术外，另一个比较重要的是Preamble Puncturing技术扩展。Preamble Puncturing在Wi-Fi 6中作为可选特性引入，能够让宽带信号利用不连续的频谱进行数据传输，提升频谱利用效率。在Wi-Fi 6中Preamble Puncturing可用情况仅有较少的几种，Wi-Fi 7一方面将其扩展到240MHz/320MHz带宽；另一方面打孔机制更加灵活。

2.3 多AP协同

目前多AP间的协同调度的方式主要有四个，分别为CSR（Coordinated Spatial Reuse，协同空间重用）、JXT（Joint Transmission，联合传输）、C-OFDMA（Coordinated Orthogonal Frequency-Division Multiple Access，协同正交频分多址）和CBF（Coordinated Beamforming，协同波束赋形）。