谷歌搜索“Z 世代的著名成員”會(huì)出現(xiàn)各種我從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)的名字（不過(guò)，我確實(shí)認(rèn)出了 Greta Thunberg）。但又一個(gè)名字明顯缺席，那就是IEEE 802.11，也就是我們通常所說(shuō)的 Wi-Fi。

Wi-Fi 誕生于 1997 年，對(duì)人類生活的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何其他 Z 世代名人。它的穩(wěn)步增長(zhǎng)和成熟逐漸將網(wǎng)絡(luò)連接從電纜和連接器的舊制度中解放出來(lái)，以至于無(wú)線寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入——這在撥號(hào)時(shí)代是不可想象的——通常被認(rèn)為是理所當(dāng)然的。

我的年紀(jì)，讓我足以記住 RJ45 插頭帶來(lái)的，令人滿意的咔嗒聲，這標(biāo)志著與快速擴(kuò)展的在線多元宇宙的成功連接?，F(xiàn)在我?guī)缀醪恍枰?RJ45，而我認(rèn)識(shí)的技術(shù)飽和的青少年甚至可能不知道它們的存在。

普通民眾對(duì) Wi-Fi 的偏好并不令人驚訝。與無(wú)線的巨大便利性相比，以太網(wǎng)電纜看起來(lái)幾乎是野蠻的。但作為一個(gè)只關(guān)心數(shù)據(jù)鏈路性能的工程師，我仍然認(rèn)為 Wi-Fi 不如有線連接。802.11be 是否會(huì)讓 Wi-Fi 更接近于完全取代以太網(wǎng)？

Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介：Wi-Fi 6和Wi-Fi 7

Wi-Fi 6 是 IEEE 802.11ax 的公開(kāi)名稱。Wi-Fi 6 于 2021 年初獲得全面批準(zhǔn)，得益于 802.11 協(xié)議二十多年的累積改進(jìn)，Wi-Fi 6 是一個(gè)強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)，似乎不適合快速替代。

高通公司的一篇博文將 Wi-Fi 6 總結(jié)為“旨在為盡可能多的設(shè)備同時(shí)驅(qū)動(dòng)盡可能多的數(shù)據(jù)的功能和協(xié)議的集合”。Wi-Fi 6 引入了各種提高效率和增加吞吐量的高級(jí)功能，包括頻域復(fù)用、上行鏈路多用戶 MIMO 和數(shù)據(jù)包的動(dòng)態(tài)分片。

Wi-Fi 6 采用 OFDMA（正交頻分多址）技術(shù)，可提高多用戶環(huán)境中的頻譜效率。圖片由思科提供

那么，為什么 802.11 工作組已經(jīng)在開(kāi)發(fā)新標(biāo)準(zhǔn)的道路上順利進(jìn)行呢？為什么我們已經(jīng)看到有關(guān)第一個(gè) Wi-Fi 7 演示的頭條新聞？盡管 Wi-Fi 6 收集了最先進(jìn)的無(wú)線電技術(shù)，但至少在某些方面，人們認(rèn)為 Wi-Fi 6 在兩個(gè)重要方面令人印象深刻：數(shù)據(jù)速率和延遲。

通過(guò)提高 Wi-Fi 6 的數(shù)據(jù)速率和延遲性能，Wi-Fi 7 的架構(gòu)師希望提供比使用以太網(wǎng)電纜更容易實(shí)現(xiàn)的快速、流暢、可靠的用戶體驗(yàn)。

關(guān)于 Wi-Fi 協(xié)議的數(shù)據(jù)速率與延遲

Wi-Fi 6 支持接近 10 Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。這在絕對(duì)意義上是否“足夠好”是一個(gè)非常主觀的問(wèn)題。然而，從相對(duì)意義上來(lái)說(shuō)，Wi-Fi 6 的數(shù)據(jù)速率在客觀上是低迷的：Wi-Fi 5 的數(shù)據(jù)速率相比其前身提高了 1000%，而 Wi-Fi 6 的數(shù)據(jù)與 Wi-Fi 5 相比，速率提高了不到 50%。

理論上的流數(shù)據(jù)速率絕對(duì)不是量化網(wǎng)絡(luò)連接“速度”的綜合手段，但它的重要性足以值得那些負(fù)責(zé) Wi-Fi 持續(xù)商業(yè)成功的人密切關(guān)注。

過(guò)去三代Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的比較。圖片由英特爾提供

延遲作為一般概念是指輸入和響應(yīng)之間的延遲。

在網(wǎng)絡(luò)連接的情況下，過(guò)長(zhǎng)的延遲可能會(huì)降低用戶體驗(yàn)，甚至超過(guò)有限的數(shù)據(jù)速率——如果您必須在網(wǎng)頁(yè)前等待五秒鐘，那么極快的比特級(jí)傳輸對(duì)您沒(méi)有多大幫助開(kāi)始加載。延遲對(duì)于視頻會(huì)議、虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲和遠(yuǎn)程設(shè)備控制等實(shí)時(shí)應(yīng)用程序尤為重要。用戶對(duì)故障視頻、滯后的游戲和拖拉的機(jī)器界面只有這么多的耐心。

Wi-Fi 7 的數(shù)據(jù)速率和延遲

IEEE 802.11be 的項(xiàng)目授權(quán)報(bào)告包括提高數(shù)據(jù)速率和減少延遲作為明確目標(biāo)。讓我們仔細(xì)看看這兩種升級(jí)途徑。

數(shù)據(jù)速率和正交幅度調(diào)制

Wi-Fi 7 的架構(gòu)師希望看到至少 30 Gbps 的最大吞吐量。我們不知道最終確定的 802.11be 標(biāo)準(zhǔn)中將包含哪些特性和技術(shù)，但一些最有希望提高數(shù)據(jù)速率的候選者是 320 MHz 信道寬度、多鏈路操作和 4096-QAM 調(diào)制。

通過(guò)訪問(wèn) 6 GHz 頻段的額外頻譜資源，Wi-Fi 可以將最大信道寬度增加到 320 MHz。相對(duì)于 Wi-Fi 6，320 MHz 的通道寬度將最大帶寬和理論峰值數(shù)據(jù)速率提高了兩倍。

在多鏈路操作中，具有自己鏈路的多個(gè)客戶站作為“多鏈路設(shè)備”共同發(fā)揮作用，它們具有到網(wǎng)絡(luò)邏輯鏈路控制層的一個(gè)接口。Wi-Fi 7 將可以訪問(wèn)三個(gè)頻段（2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz）；Wi-Fi 7 多鏈路設(shè)備可以在多個(gè)頻段同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。多鏈路操作具有顯著增加吞吐量的潛力，但它帶來(lái)了一些重大的實(shí)施挑戰(zhàn)。

在多鏈路操作中，多鏈路設(shè)備具有一個(gè) MAC 地址，即使它包含多個(gè) STA（代表站，表示筆記本電腦或智能手機(jī)等通信設(shè)備）。圖片由IEEE提供

QAM 代表正交幅度調(diào)制。這是一種 I/Q 調(diào)制方案，其中相位和幅度的特定組合對(duì)應(yīng)于不同的二進(jìn)制序列。我們可以（理論上）通過(guò)增加系統(tǒng)“星座”中相位/幅度點(diǎn)的數(shù)量來(lái)增加每個(gè)符號(hào)傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)（見(jiàn)下圖）。

這是 16-QAM 的星座圖。復(fù)平面上的每個(gè)圓圈代表對(duì)應(yīng)于預(yù)定義二進(jìn)制數(shù)的相位/幅度組合。圖片由IEEE提供

Wi-Fi 6 使用 1024-QAM，它支持每個(gè)符號(hào) 10 位（因?yàn)?2 10 = 1024）。如果使用 4096-QAM 調(diào)制，系統(tǒng)可以在每個(gè)符號(hào)上傳輸 12 位，前提是它可以在接收器處實(shí)現(xiàn)足夠的 SNR 以實(shí)現(xiàn)成功解調(diào)。

延遲特性：MAC 層和 PHY 層

實(shí)時(shí)應(yīng)用可靠功能的閾值是 5-10 毫秒的最壞情況延遲；在某些使用場(chǎng)景中，低至 1 毫秒的延遲是有益的。在 Wi-Fi 環(huán)境中實(shí)現(xiàn)如此低的延遲并非易事。

在 MAC（媒體訪問(wèn)控制）層和物理層 （PHY） 上運(yùn)行的功能將有助于將 Wi-Fi 7 延遲性能帶入低于 10 毫秒的領(lǐng)域。其中包括多接入點(diǎn)協(xié)調(diào)波束成形、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)和多鏈路操作。

Wi-Fi 7 的主要特性。圖片由IEEE提供

最近的研究表明，包含在多鏈路操作總標(biāo)題中的多鏈路聚合可能有助于使 Wi-Fi 7滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的延遲要求。

您對(duì) Wi-Fi 7 的未來(lái)持樂(lè)觀態(tài)度嗎？

我們還不知道 Wi-Fi 7 究竟會(huì)是什么樣子，但它無(wú)疑將包含令人印象深刻的新射頻技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。這所有的研發(fā)都值得嗎？Wi-Fi 7 是否會(huì)徹底改變無(wú)線網(wǎng)絡(luò)并徹底抵消以太網(wǎng)電纜的少數(shù)剩余優(yōu)勢(shì)？

審核編輯 ：李倩