信通院：室內(nèi)“王者”Wi-Fi 7是5G/6G的有益補充

隨著4K/8K、VR/AR、遠程醫(yī)療、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新型應(yīng)用的不斷出現(xiàn)，家庭、企業(yè)和工業(yè)環(huán)境對Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)提出了更高要求。在此驅(qū)動下，行業(yè)正向Wi-Fi7加速演進，而2024年將迎來Wi-Fi7標準凍結(jié)、產(chǎn)品走向商用的關(guān)鍵一年。值此Wi-Fi7步入商用之際，通信世界全媒體特組織“Wi-Fi7步步為‘贏’”專題，以充分展示產(chǎn)業(yè)界在Wi-Fi7領(lǐng)域的探索實踐，聚力點亮Wi-Fi7的高光時刻。

Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。家庭場景中手機、平板電腦、攝像頭、智能家電等終端均連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)；商場、機場、酒店等公共場所處處可見提供定位、導(dǎo)航和移動支付等業(yè)務(wù)的免費Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)；在企業(yè)園區(qū)內(nèi)，用戶通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)移動協(xié)同辦公。

目前Wi-Fi技術(shù)已經(jīng)演進到第七代，即遵循IEEE 802.11be標準的Wi-Fi 7。Wi-Fi 7的設(shè)計目標是利用現(xiàn)有的2.4GHz、5GHz以及新增的6GHz頻段，兼顧高性能和高可靠兩方面特性，使得Wi-Fi速率達到30Gbit/s以上，時延降低到5ms以下。基于時延、速率和容量等方面的優(yōu)勢，Wi-Fi 7有望應(yīng)用于擴展現(xiàn)實（XR）、元宇宙、社交游戲和邊緣計算等高速率、超低時延應(yīng)用場景。

01、Wi-Fi 7性能明顯提升

Wi-Fi技術(shù)迭代主要是通過帶寬拓展、信道編碼效率提升、MIMO技術(shù)和數(shù)據(jù)鏈路層改進等機制提升Wi-Fi數(shù)據(jù)傳輸的性能。作為最新一代Wi-Fi技術(shù)，Wi-Fi 7將Wi-Fi的性能提升到新的水平。與Wi-Fi 6相比，Wi-Fi 7借助最高4096-QAM調(diào)制、最大320MHz頻寬以及多鏈路聚合（MLO）、多射頻單元（MRU）等MAC層技術(shù)，在傳輸速率、時延、抗干擾等方面有了明顯提升（如表1所示）。

據(jù)測算，與Wi-Fi 6相比，Wi-Fi 7借助4096-QAM調(diào)制技術(shù)，吞吐量可提升20%；通過使用320MHz頻寬，吞吐量提升100%；通過MLO技術(shù)，吞吐量提升100%，時延降低50%；通過MRU技術(shù)，在子信道干擾場景下吞吐量可提升50%以上；對于非等分RU，用戶間分配更靈活；對于非連續(xù)RU，資源利用更充分。此外，MLO、MRU、前導(dǎo)打孔、多AP協(xié)同等多項MAC層核心技術(shù)，為Wi-Fi 7提供了低時延、QoS差異化承載、強抗干擾等優(yōu)勢特性。不過值得注意的是，Wi-Fi 7 MAC層30Gbit/s的高速率特性強依賴于4096-QAM調(diào)制、320MHz頻寬和16x16MIMO三項PHY層技術(shù)，實際使用時或因無線環(huán)境條件受限而難以達到預(yù)期效果。

表1 ?Wi-Fi 6（6E）與Wi-Fi 7技術(shù)參數(shù)對比

02、我國尚未分配6GHz頻譜供Wi-Fi使用

目前全球Wi-Fi系統(tǒng)主要使用2.4GHz、5GHz、6GHz三個頻段，采用免許可方式管理，與其他無線接入、藍牙、點對點或點對多點擴頻通信等系統(tǒng)共享使用。根據(jù)IEEE 802.11be標準規(guī)定，Wi-Fi 7可同時工作在2.4GHz、5GHz和6GHz三個頻段。

然而，根據(jù)2023年7月1日實施的最新版《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》，6425MHz—7125MHz全部或部分頻段劃分用于IMT系統(tǒng)，故我國Wi-Fi可用的無線頻率仍然是2.4GHz頻段和5GHz頻段，具體為2400MHz—2483.5MHz、5150MHz—5350MHz（5.1GHz）和5725MHz—5850MHz（5.8GHz），總量合計為408.5MHz，最大連續(xù)頻寬為200MHz，可支持最大160MHz頻寬的連續(xù)信道。

因此，業(yè)界把關(guān)注焦點落在非授權(quán)頻段是否能擴展至5925MHz—6425MHz頻段，若這一頻段劃分為非授權(quán)頻段，則Wi-Fi在6GHz可有1個320MHz信道或者3個160MHz信道，Wi-Fi 7可發(fā)揮最大的性能優(yōu)勢，實現(xiàn)更豐富的應(yīng)用場景。若5925MHz—6425MHz頻段劃分為授權(quán)頻段，由于沒有可使用的320MHz信道，Wi-Fi 7將無法發(fā)揮其單通道速率優(yōu)勢。在現(xiàn)有頻譜資源條件下，利用MLO技術(shù)實現(xiàn)2.4GHz頻段和5GHz頻段鏈路同時進行通信，從而獲得更高的吞吐量和更低的時延，已成為我國Wi-Fi 7技術(shù)發(fā)展的必然選擇。

03、芯片是Wi-Fi產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)

Wi-Fi產(chǎn)業(yè)鏈上游為芯片和模組，芯片是Wi-Fi產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，包含了大量的核心專利，也對產(chǎn)業(yè)鏈的其他環(huán)節(jié)產(chǎn)生了重要影響。Wi-Fi芯片市場這個“千億級賽道”，長期以來是美系博通、高通、英特爾與中國臺灣聯(lián)發(fā)科、瑞昱等頂尖芯片設(shè)計公司之間的競爭，占據(jù)市場九成以上份額。此外，我國的華為海思、紫光展銳、樂鑫科技等也研發(fā)Wi-Fi芯片，但市場規(guī)模占比不高。

從2022年開始，芯片頭部企業(yè)爭相發(fā)布Wi-Fi 7芯片。2022年初，高通推出全球首個Wi-Fi 7商用解決方案FastConnect 7800，在6GHz頻段320MHz頻寬下，Wi-Fi 7峰值傳輸速率可達5.8Gbit/s；若把5GHz頻段的160MHz、80MHz利用MLO技術(shù)聚合成240MHz頻寬，則傳輸速率可達4.3Gbit/s。2022年12月，高通又推出了高性能家庭聯(lián)網(wǎng)解決方案——“高通Wi-Fi 7沉浸式家庭聯(lián)網(wǎng)平臺”，最高傳輸速率達20Gbit/s，全新平臺采用模塊化芯片架構(gòu)，帶來下一代多連接網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)功能，可滿足更多用戶設(shè)備、更高速率連接、更廣覆蓋范圍的需求。

另一家Wi-Fi芯片巨頭聯(lián)發(fā)科也在2022年5月發(fā)布了Wi-Fi 7芯片F(xiàn)ilogic 880和Filogic 380，兩者均采用6nm工藝，其中Filogic 380專為消費電子終端設(shè)備而設(shè)計，支持Wi-Fi 7和藍牙5.3，支持雙頻、雙并發(fā)，峰值速率可達6.5Gbit/s。

博通于2023年4月發(fā)布第一代Wi-Fi 7 SoC BCM4916芯片，支持320MHz頻寬，最高傳輸速率為11.5Gbit/s。博通第二代Wi-Fi 7平臺于2023年6月推出，集成了藍牙和Zigbee以支持物聯(lián)網(wǎng)需求，還提供了家庭級、企業(yè)級和物聯(lián)網(wǎng)小型終端的解決方案。在跨廠商互聯(lián)方面，英特爾宣布于2022年9月聯(lián)手博通完成了首次跨供應(yīng)商Wi-Fi 7演示，通過一臺搭載酷睿處理器的筆記本電腦，使用Wi-Fi 7無線解決方案，連接到博通的Wi-Fi 7無線接入點，演示速度超過了5Gbit/s。

04、Wi-Fi 7產(chǎn)業(yè)生態(tài)正在逐步形成

雖然目前Wi-Fi 7的發(fā)展仍處于起步階段，但隨著應(yīng)用的不斷創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)生態(tài)的不斷成熟以及消費者需求的不斷增長，未來Wi-Fi 7必將成為無線通信的重要組成部分。面對Wi-Fi 7產(chǎn)業(yè)新“藍?！?，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商緊跟芯片廠商步伐競相發(fā)布Wi-Fi 7無線路由器產(chǎn)品。中興通訊在2022年召開的MWC上率先推出全球首款Wi-Fi 7標準的5G CPE產(chǎn)品，最高峰值速率達10Gbit/s。

2022年4月，新華三全球首發(fā)企業(yè)級Wi-Fi 7 AP新品WA7638和WA7338，支持三頻12流和三頻10流，最高傳輸速率可達18.44Gbit/s。2022年6月，新華三發(fā)布全球首款Wi-Fi 7家用路由器Magic BE18000，搭載高通新一代四核芯片，支持2.4GHz、5.1GHz和5.8GHz三個頻段，速率最高達18Gbit/s。2023年2月，小米宣布萬兆路由器將升級到全新一代Wi-Fi 7。2023年9月，華為發(fā)布搭載海思自研芯片的首款Wi-Fi 7路由器BE3 Pro，支持2.4GHz和5GHz雙鏈路聚合。

在終端產(chǎn)品方面，各大品牌終端產(chǎn)品從2023年開始宣布支持Wi-Fi 7。在手機產(chǎn)品方面，2023年2月發(fā)布的OnePlus 11智能手機、2023年4月發(fā)布的華碩ROG Phone 7游戲智能手機，均使用高通的第二代驍龍8移動平臺，啟用了Wi-Fi 7功能。同時，谷歌Pixel 8/Pixel 8 Pro、小米13系列、紅米K60、iQOO11S系列和vivo X90s等新款旗艦手機也均支持Wi-Fi 7。在PC產(chǎn)品方面，英特爾于2023年9月推出了用于臺式機和筆記本電腦主板的BE202和BE200無線適配器；微星推出全球首款搭載高通Wi-Fi 7無線網(wǎng)卡Fast Connect 7800的筆記本電腦雷影17；聯(lián)想推出Legion Slim 7 Gen8筆記本電腦，使用了聯(lián)發(fā)科Filogic 380 Wi-Fi 7網(wǎng)卡。

05、Wi-Fi 7是5G/6G的有益補充

Wi-Fi 7和5G/6G在技術(shù)上都以支持更大帶寬、更多接入終端、更低時延為目標，但兩種技術(shù)錨定的應(yīng)用場景以及用戶通信需求存在明顯差異，Wi-Fi 7更適用于室內(nèi)場景，可與5G/6G通信形成完美互補。

Wi-Fi 7主內(nèi)，主要是局域網(wǎng)應(yīng)用。Wi-Fi 7網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋距離短、衰減快，主要目標是提供室內(nèi)區(qū)域的末端無線寬帶接入，適合家庭、辦公室、商場等室內(nèi)大容量高并發(fā)場景，具有終端兼容性高、流量費用低、部署維護成本低等優(yōu)勢。

5G/6G主外，主要是廣域網(wǎng)應(yīng)用。5G/6G具有室外連續(xù)廣覆蓋的特點，可提供移動場景下高速率、高可靠、低時延的無線寬帶接入。在網(wǎng)絡(luò)整體覆蓋范圍內(nèi)，用戶可以自由移動且業(yè)務(wù)服務(wù)不間斷。同時，5G/6G可通過定義QoS策略為端到端用戶（或業(yè)務(wù)）提供帶寬、時延、抖動等網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保障，通過分級的方式滿足不同用戶（或業(yè)務(wù)）的需求，更適合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛等高QoS需求的場景。

*本文刊載于《通信世界》總第937期 2024年2月10日 第3期原文標題:《Wi-Fi 7技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展探討》

作者：中國信息通信研究院?陳潔

責編/版式：王禹蓉

審校：王 濤?梅雅鑫

監(jiān)制：劉啟誠