發布時間：2023-06-28
根據Wi-Fi聯盟（Wi-Fi Alliance）數據，下一代360度AR/VR應用對無線帶寬的需求最高已經達到200Mbps；另據來自英美2000位游戲玩家的一線調研報告，“97%的游戲玩家曾經遇到過延遲問題”。從應用出發，大帶寬、低時延的下一代無線網絡呼之欲出。
Wi-Fi聯盟在2019年推出IEEE 802.11ax標準（Wi-Fi 6）的4年后，即將推出新一代IEEE 802.11be標準，即Wi-Fi 7。
WIFI聯盟為IEEE 802.11be標準設定的目標主要為兩個：最大吞吐量至少達到30Gbps（a maximum thoughtput of at least 30Gbps）、最差的時延和抖動水平得到提升（improved worst case latency and jitter）。這兩個目標，一個提升數據傳輸速率；一個降低時延。
下文將分上、下兩篇，分別介紹Wi-Fi 7獨有的技術，其中上篇重點介紹提升速率的技術。
Wi-Fi通信在物理上的傳輸載體是電磁波。可以Wi-Fi通信的電磁波，一般分為三個頻段（band）：2.4GHz頻段、5GHz頻段、6GHz頻段。
頻段進一步劃分為較小的信道（Channel）。
以2.4GHz頻段為例，頻率從2.401GHz到2.483GHz，被分為13個信道（2.4G頻段一共14個信道，中國只開放前13個信道）。
· 信道帶寬（Bandwidth），也稱頻寬，信道最大頻率減去最小頻率的差值，表示這個信道覆蓋頻率范圍。
2.4G頻段中每個信道帶寬是22MHz。一般說信道帶寬20MHz，因為這22MHz中有2MHz是隔離帶，用以區隔相鄰信道，不傳輸數據。
· 子載波（Tone），信道進一步細分，把20MHz信道細分為256個子載波，每個子載波頻寬78.125KHz。256個子載波中，有些是傳輸管理信息，只有234個傳輸數據，又被稱為有效子載波。子載波是無線傳輸在頻域上最小單位。
· 符號（Symbol），無線傳輸在時域上的傳輸單位。
· 速率（Rate），就是單位時間內，從AP（Access point，無線接入點）和STA（Station，無線終端）之間傳輸的信息量。速率一般用比特/秒（bps）為單位來計量。
編碼方式是一種無線信號調制技術，以無線電波的不同幅度、相位或頻率的組合來表示數據信息。編碼方式決定了在一個符號（Symbol）里所能承載的比特（bit）數量。
Wi-Fi 6 采用最高 1024-QAM 調制，每個Symbol承載 10bit 信息。Wi-Fi 7 采用最高 4096-QAM 調制，每個Symbol承載 12bit 信息。Wi-Fi 7編碼能力是Wi-Fi 6的1.2倍，傳遞信息密度更大。
可以形象理解為：無線通信就是在AP和STA兩地之間通過汽車運輸貨物。信道、子載波就是道路的寬窄，一個Symbol就是一輛貨車，貨物就是數據信息。Wi-Fi 6一車運輸10bit，Wi-Fi 7一車運輸量提升為12bit，Wi-Fi 7單車運載信息量是Wi-Fi 6的1.2倍。
實際傳輸時，單個Symbol的12bit不會都用來傳輸數據，要拿出一定bit用作糾錯信息碼，補救傳輸過程中可能的錯誤。單Symbol中排除糾錯信息碼，有效傳輸信息占12bit的比例就是碼率。
Wi-Fi 6的1024-QAM調制的碼率最高是5/6，Wi-Fi 7的4096-QAM碼率最高也是5/6。在碼率上，Wi-Fi 7并沒有提升。
可以形象地理解為：運載信息的汽車空間不能裝滿貨物，有一定空間用作管理。Wi-Fi 7的有效運載率和Wi-Fi 6一樣，均為5/6。
在中國，Wi-Fi 6支持2.4GHz、5GHz兩個頻段，其中5GHz又可細分為5.2GHz頻段（5G低頻段）和5.8GHz頻段（5G高頻段）。
無線傳輸中，基礎信道就是20MHz。2.4GHz頻段中支持3個非重疊20MHz信道（參見圖二），5.2GHz頻段支持8個非重疊信道，5.8GHz頻段支持5個非重疊信道。Wi-Fi 6一共支持16個非重疊20MHz信道。
要提高速率，最直接方式是提高道路的寬度。通過信道捆綁技術，把多個連續信道捆綁成更大帶寬的信道。
信道捆綁技術把連續2個20MHz信道捆綁為40MHz信道，把2個連續40MHz信道捆綁成80MHz信道，Wi-Fi 6最高支持把2個連續80MHz信道捆綁成160MHz信道。
Wi-Fi 7標準中啟用6GHz頻段，在這個頻段上有大量連續信道，并且干擾少，信道質量高，更適合捆綁信道。Wi-Fi 7支持最大捆綁成320MHz信道。
一個20MHz的信道可以包含234個有效子載波（參見“Wi-Fi 7相關基本概念”）。一個160MHz信道包含1960個有效子載波。一個320MHz信道包含3920個有效子載波。
要讓Wi-Fi的速率達到峰值，就只在最大信道上傳輸數據。Wi-Fi 6單次最大可以傳輸1960個有效子載波；Wi-Fi 7單次可以傳輸3920個。Wi-Fi 7最大單次傳輸有效子載波數量是Wi-Fi 6的2倍。
可以形象地理解為：Wi-Fi 6在最大160MHz帶寬下一次可以最多并排跑1960輛車；Wi-Fi 7在最大320MHz帶寬下一次最多可以跑3920輛車。
以上講的編碼方式、碼率、有效子載波數量，都是從空間角度，即頻域維度而言；而波的傳輸，還有傳輸時間角度，時域維度。
從時域維度看，傳輸單位是符號（Symbol）。為避免Symbol在傳輸時的相互干擾，在相鄰Symbol傳輸的中間設定保護間隔（Guard Interval），GI。單位是微妙（μs）。1秒 (s)=1000000 微秒 (μs)。
一個完整的Symbol傳輸時間=單Symbol傳輸時間+GI
Wi-Fi 6和Wi-Fi 7的單Symbol傳輸時間沒有變化。單Symbol傳輸時長都是12.8μs。選擇GI 0.8μs來計算，1000000/(12.8+0.8)=73529。表示一秒鐘可以發出73529個Symbol。
在Symbol傳輸能力上，Wi-Fi 7和Wi-Fi 6的能力一樣，沒有提升。
可以形象地理解為：在Wi-Fi 7的320MHz捆綁信道上，每排可以并排跑3920輛車，而1秒鐘可以跑73529排。
在Wi-Fi 6和Wi-Fi 7中，采用多用戶-多進多出（MU-MIMO）技術，Multi-User Multiple-Input Multiple-Output。在AP發射端和STA接收端使用多根天線，同時傳輸和接受多個數據流，以提高無線傳輸的速率。每個獨立的數據流都是一個空間流，通過不同的天線傳輸和接收。
Wi-Fi 6最多支持8條空間流，即一個AP同時對8個外部接收端傳輸數據（這8個接收端不一定是8個STA，也可以是3個STA的8個接收端）。每一條空間流在1秒鐘都可以傳輸前述的數據量，8條空間流，就是同時傳輸上述數據的8倍。而Wi-Fi 7擴展到16條流。
Wi-Fi 7的空間流傳輸能力是Wi-Fi 6的2倍。
可以形象地理解為：從AP端到STA端，一條流就是一層道路。16條空間流，就是有16層的道路，上下層列，同時在跑車運輸信息。當然這里是1個AP端，STA端就不止一個了，可能是多個STA端。但是這里要計算的是AP在Wi-Fi 7下的最大數據傳輸能力，可以這么計算。
至此，就可以隆重推出Wi-Fi理論速率峰值的計算公式：
Wi-Fi理論速率=編碼方式*碼率*最大信道有效子載波數量*單位時間符號傳輸數量*空間流數量
=12*5/6*3920*73529*16
=46.12Gbps
由此得出：
1）Wi-Fi 7理論速率最大峰值可以達到46.12Gbps；
2）相比Wi-Fi 6理論速率峰值9.6Gbps，Wi-Fi 7的理論峰值速率是Wi-Fi 6的4.8倍；
3）Wi-Fi 7相比Wi-Fi 6，速率提升主要源于以下幾個技術點
《Wi-Fi 7與Wi-Fi 6區別一文讀懂》（上），詳細論述了Wi-Fi 7與Wi-Fi 6區別之一：提升Wi-Fi 7速率的技術。也基本回答了Wi-Fi 7是什么意思這個問題。Wi-Fi 7的速率理論上最高可達Wi-Fi 6的4.8倍，主要提升在編碼方式、最大信道有效子載波數量、空間流數量三個因素上。下篇將論述另外幾個關鍵Wi-Fi 7技術。
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