Wi-Fi 7步步为“赢” | Wi-Fi 7或成为“打折最大”的Wi-Fi标准?

作者:中国电信研究院 李俭伟 洪博宇 责任编辑:包建羽 2024.03.05 08:18 来源:通信世界全媒体

编者按

随着4K/8K、VR/AR、远程医疗、工业物联网等新型应用的不断出现,家庭、企业和工业环境对Wi-Fi网络提出了更高要求。在此驱动下,行业正向Wi-Fi7加速演进,而2024年将迎来Wi-Fi7标准冻结、产品走向商用的关键一年。值此Wi-Fi7步入商用之际,通信世界全媒体特组织“Wi-Fi7步步为‘赢’”专题,以充分展示产业界在Wi-Fi7领域的探索实践,聚力点亮Wi-Fi7的高光时刻。

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目前,Wi-Fi 7(802.11be)技术标准主体部分已冻结(今年5月将完全冻结),继2022年芯片面世、2023年网络侧产品落地后,Wi-Fi 7已在芯片、设备、终端等上下游环节形成规模供货能力。随着年初Wi-Fi联盟开始Wi-Fi 7产品认证,2024年将有望成为Wi-Fi 7全面商用元年。

在无线芯片方面,高通、联发科、博通正在或准备上市第二代Wi-Fi 7产品,海思的产品也进入预商用测试阶段;在设备方面,TP-Link、H3C、NETGEAR、Linksys等厂商累计上市了20多款Wi-Fi 7路由器、CPE等;在终端方面,多款无线网卡(搭载高通、联发科和英特尔芯片)和手机(搭载高通骁龙8 G2/G3、天玑9300平台)已上市。

整体来看,目前Wi-Fi 7产业链发展水平与2020年初的Wi-Fi 6基本相当。本文将在分析Wi-Fi 7发展特点的基础上,对其国内商用前景作出展望。

Wi-Fi 7发展特点分析

从技术标准所定义的理论指标来看,Wi-Fi 7相比Wi-Fi 6进行了全方位提升。

通过支持4096 QAM、MLO(Multi-Link多链路机制)、16x16MINO等新技术,Wi-Fi 7网络设备端最高速率可达46Gbit/s,不仅成为首个突破10Gbit/s设备端峰值速率的Wi-Fi标准,而且比Wi-Fi 6(不包括Wi-Fi 6E)的9.6Gbit/s提升了3.8倍。Wi-Fi 7单终端(User Equipment,简称UE)在常见的2T2R规格下,最高速率可达8.6Gbit/s,比Wi-Fi 6单终端的2.4Gbit/s提升了2.6倍,虽然提升幅度比不上网络设备端,但仍高于Wi-Fi 6单终端相对于Wi-Fi 5(最高速率866Mbit/s)1.8倍的提升幅度。

与此同时,Wi-Fi 7还支持前导码打孔(Preamble Puncturing)技术,可提升干扰环境下的频谱利用率;MRU(Multiple Resource Unit)技术可改善抗干扰能力并降低时延;“DCM(Dual Carrier Modulation)+DUP(物理帧重发)”技术在实验室模拟环境下可提高终端3dB左右的接收信噪比(SNR)。通过上述多种新技术叠加,相比Wi-Fi 6,Wi-Fi 7理论上的抗干扰能力提升50%,时延降低50%。

从现实应用来看,Wi-Fi 7可能成为历史上实际性能表现打折最大的Wi-Fi标准。

无论在网络设备还是在终端方面,320MHz连续频谱都是Wi-Fi 7实现峰值速率新高的重要条件。6GHz频段(最大频宽从5925MHz—7125MHz)是7GHz以下民用频段中可能存在320MHz连续频谱块的唯一选择,但目前全球6GHz频段划分不仅进展较慢,且不同国家出现明显分歧,美国、韩国、加拿大、巴西等国家已把6GHz频段全部划分给Wi-Fi等RLAN技术;欧洲和英国把5925MHz—6425MHz频段开放给了低功率Wi-Fi(200—250mW);国内则把6425MHz—7125MHz频段划分给IMT系统;其他部分国家尚未明确6GHz频段划分。也就是说,现阶段Wi-Fi 7仅能在少数国家使用320MHz连续频谱块。

另外,Wi-Fi 7新支持的4096 QAM理论上可比Wi-Fi 6/6E的1024 QAM提升20%的峰值速率,但算法复杂度比1024 QAM提高了很多倍,且对芯片、元器件和信道质量都提出了更高要求。根据目前实际测试结果,只有终端与Wi-Fi 7路由器无遮挡距离在5cm以内,4096 QAM才能产生接近20%的峰值速率提升作用;而随着距离增加,提升效果快速递减,当距离超过50cm时基本无任何提升。综合来看,现阶段全球大部分国家的Wi-Fi 7用户实际使用体验,将与标准理论最高值落差较大。

从产业资源参与度来看,网络设备厂商是目前最积极的Wi-Fi 7推动力量。

目前已有25款芯片、网络侧产品和终端通过了Wi-Fi联盟的Wi-Fi 7产品认证,其中包括6款芯片平台、7款无线网卡(高通6款、英特尔1款)、10款路由器、1款手机和1款智能电视,路由器数量最多。另外,2023年以来,多款未参与认证的Wi-Fi 7路由器、CPE等实际上已规模上市或即将面市。网络设备厂商是目前最积极的Wi-Fi 7产业推动力量,原因主要有两方面。首先,生产Wi-Fi路由器的厂商较多,竞争比芯片、手机等领域更激烈,Canalys的统计数据显示,2023年Wi-Fi 6在全球Wi-Fi市场的渗透率已接近70%,发展空间有限,Wi-Fi 7顺势成为该领域内主流厂商争取或保持领先的战略选择。其次,与终端相比,Wi-Fi 7网络侧产品的性能上限相对更高,例如,即使缺乏6GHz频段,Wi-Fi 7网络侧产品由于内部体积允许配置更多天线和射频模块等,仍可充分利用16x16MINO等新技术来实现峰值速率优势,这是仅有2~3根天线的终端产品无法实现的。

国内Wi-Fi 7商用展望

国内6GHz频段中尚未完成频率划分的是5925MHz—6425MHz频段,目前该频段的主要业务是与尚未退网的3700MHz—4200MHz卫星下行链路相对应的上行链路,根据公开信息有不低于15颗卫星在用。因此,短期内该频段被分配给Wi-Fi 7存在不确定性。前几代Wi-Fi技术通常是中高端产品塑造口碑并分摊研发成本后,市场规模随着价格段下移而快速增长,但结合上述Wi-Fi 7发展环境与特点分析,国内Wi-Fi 7市场发展或将呈现入门网络侧产品快速规模上量等新特点。

第一,入门Wi-Fi 7网络侧产品具备快速规模上量的潜力。

目前,入门Wi-Fi 7路由器在硬件成本上比同档Wi-Fi 6产品贵10%~20%,已出现300元以下的主导品牌产品。虽然由于少支持1路5G Wi-Fi数据流,入门Wi-Fi 7路由器的峰值速率比同价位Wi-Fi 6产品低,但却具备了Wi-Fi 6竞品通常不具备的2.5G网口,这不仅对消费者有一定差异化吸引力,也契合运营商推广2000M以上宽带与FTTR等业务的需求。另外,加速向Wi-Fi 7升级对运营商也有吸引力。首先,在装维场景中,使用消费者最常用的2T2R手机、无线网卡等连接Wi-Fi 6入门路由器测速,实际最高速率是无法达到2000Mbit/s的,这容易给2000M宽带用户留下不良印象,甚至有用户为此发起投诉;但升级至Wi-Fi 7后,只要终端距离路由器不太远且无障碍阻隔,路由器测试速率就可以轻松达到2000Mbit/s。其次,近几年国产Wi-Fi射频元器件高速发展,已被大量配置到在售或即将上市的Wi-Fi 7入门网络侧产品上,由于国产元器件性价比更高,与同价位的国际厂商产品相比,信号质量可平均提升约2dB,对于那些(主要采用国际厂商射频元器件)同档位产品,更有助于用户获得良好的使用体验。

第二,中高端Wi-Fi 7产品需从过去比拼峰值速率转向提升体验。

由于中高端Wi-Fi产品用户通常对新技术了解更全面,一旦国内5925MHz—6425MHz频段短期内无法分配给Wi-Fi,过去中高端Wi-Fi产品重点宣传峰值速率的策略可能会受挫,产业各方需加大优化MLO、前导码打孔、MRU、“DCM+DUP”等新技术,通过体验升级增加产品的吸引力和竞争力。近期运营商测试发现,Wi-Fi 7产品对这些新技术的支持并不完善。例如MLO,在某次被测试的6款高端Wi-Fi 7路由器中,只有2款较好支持“2.4G+5G MLO”,2款支持得一般,剩下2款则尚未支持;在打开“2.4G+5G MLO”的情况下,需要连接2.4G Wi-Fi的终端会大受影响。另外,Wi-Fi 7标准中有提升频谱利用率和抗干扰能力、降低时延的技术,理论上可对在线游戏/会议、XR等应用产生积极赋能作用,但要把这些潜力充分挖掘出来并实现价值落地,仍需产业各方持续积极合作与研发。

*本文刊载于《通信世界》

总第937期 2024年2月10日 第3期

原文标题:《国内Wi-Fi 7发展思考与展望》

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