Wi-Fi 7与Wi-Fi 6区别一文读懂-上

Wi-Fi联盟在2019年推出IEEE 802.11ax标准（Wi-Fi 6）的4年后，即将推出新一代IEEE 802.11be标准，即Wi-Fi 7。

WIFI联盟为IEEE 802.11be标准设定的目标主要为两个：最大吞吐量至少达到30Gbps（a maximum thoughtput of at least 30Gbps）、最差的时延和抖动水平得到提升（improved worst case latency and jitter）。这两个目标，一个提升数据传输速率；一个降低时延。

下文将分上、下两篇，分别介绍Wi-Fi 7独有的技术，其中上篇重点介绍提升速率的技术。

Wi-Fi通信在物理上的传输载体是电磁波。可以Wi-Fi通信的电磁波，一般分为三个频段（band）：2.4GHz频段、5GHz频段、6GHz频段。

频段进一步划分为较小的信道（Channel）。

以2.4GHz频段为例，频率从2.401GHz到2.483GHz，被分为13个信道（2.4G频段一共14个信道，中国只开放前13个信道）。

· 信道带宽（Bandwidth），也称频宽，信道最大频率减去最小频率的差值，表示这个信道覆盖频率范围。

   2.4G频段中每个信道带宽是22MHz。一般说信道带宽20MHz，因为这22MHz中有2MHz是隔离带，用以区隔相邻信道，不传输数据。

· 子载波（Tone），信道进一步细分，把20MHz信道细分为256个子载波，每个子载波频宽78.125KHz。256个子载波中，有些是传输管理信息，只有234个传输数据，又被称为有效子载波。子载波是无线传输在频域上最小单位。

· 符号（Symbol），无线传输在时域上的传输单位。

· 速率（Rate），就是单位时间内，从AP（Access point，无线接入点）和STA（Station，无线终端）之间传输的信息量。速率一般用比特/秒（bps）为单位来计量。

编码方式是一种无线信号调制技术，以无线电波的不同幅度、相位或频率的组合来表示数据信息。编码方式决定了在一个符号（Symbol）里所能承载的比特（bit）数量。

Wi-Fi 6 采用最高 1024-QAM 调制，每个Symbol承载 10bit 信息。Wi-Fi 7 采用最高 4096-QAM 调制，每个Symbol承载 12bit 信息。Wi-Fi 7编码能力是Wi-Fi 6的1.2倍，传递信息密度更大。

可以形象理解为：无线通信就是在AP和STA两地之间通过汽车运输货物。信道、子载波就是道路的宽窄，一个Symbol就是一辆货车，货物就是数据信息。Wi-Fi 6一车运输10bit，Wi-Fi 7一车运输量提升为12bit，Wi-Fi 7单车运载信息量是Wi-Fi 6的1.2倍。

实际传输时，单个Symbol的12bit不会都用来传输数据，要拿出一定bit用作纠错信息码，补救传输过程中可能的错误。单Symbol中排除纠错信息码，有效传输信息占12bit的比例就是码率。

Wi-Fi 6的1024-QAM调制的码率最高是5/6，Wi-Fi 7的4096-QAM码率最高也是5/6。在码率上，Wi-Fi 7并没有提升。

可以形象地理解为：运载信息的汽车空间不能装满货物，有一定空间用作管理。Wi-Fi 7的有效运载率和Wi-Fi 6一样，均为5/6。

在中国，Wi-Fi 6支持2.4GHz、5GHz两个频段，其中5GHz又可细分为5.2GHz频段（5G低频段）和5.8GHz频段（5G高频段）。

无线传输中，基础信道就是20MHz。2.4GHz频段中支持3个非重叠20MHz信道（参见图二），5.2GHz频段支持8个非重叠信道，5.8GHz频段支持5个非重叠信道。Wi-Fi 6一共支持16个非重叠20MHz信道。

要提高速率，最直接方式是提高道路的宽度。通过信道捆绑技术，把多个连续信道捆绑成更大带宽的信道。

信道捆绑技术把连续2个20MHz信道捆绑为40MHz信道，把2个连续40MHz信道捆绑成80MHz信道，Wi-Fi 6最高支持把2个连续80MHz信道捆绑成160MHz信道。

Wi-Fi 7标准中启用6GHz频段，在这个频段上有大量连续信道，并且干扰少，信道质量高，更适合捆绑信道。Wi-Fi 7支持最大捆绑成320MHz信道。

一个20MHz的信道可以包含234个有效子载波（参见“Wi-Fi 7相关基本概念”）。一个160MHz信道包含1960个有效子载波。一个320MHz信道包含3920个有效子载波。

要让Wi-Fi的速率达到峰值，就只在最大信道上传输数据。Wi-Fi 6单次最大可以传输1960个有效子载波；Wi-Fi 7单次可以传输3920个。Wi-Fi 7最大单次传输有效子载波数量是Wi-Fi 6的2倍。

可以形象地理解为：Wi-Fi 6在最大160MHz带宽下一次可以最多并排跑1960辆车；Wi-Fi 7在最大320MHz带宽下一次最多可以跑3920辆车。

以上讲的编码方式、码率、有效子载波数量，都是从空间角度，即频域维度而言；而波的传输，还有传输时间角度，时域维度。

从时域维度看，传输单位是符号（Symbol）。为避免Symbol在传输时的相互干扰，在相邻Symbol传输的中间设定保护间隔（Guard Interval），GI。单位是微妙（μs）。1秒 (s)=1000000 微秒 (μs)。

一个完整的Symbol传输时间=单Symbol传输时间+GI

Wi-Fi 6和Wi-Fi 7的单Symbol传输时间没有变化。单Symbol传输时长都是12.8μs。选择GI 0.8μs来计算，1000000/(12.8+0.8)=73529。表示一秒钟可以发出73529个Symbol。

在Symbol传输能力上，Wi-Fi 7和Wi-Fi 6的能力一样，没有提升。

可以形象地理解为：在Wi-Fi 7的320MHz捆绑信道上，每排可以并排跑3920辆车，而1秒钟可以跑73529排。

在Wi-Fi 6和Wi-Fi 7中，采用多用户-多进多出（MU-MIMO）技术，Multi-User Multiple-Input Multiple-Output。在AP发射端和STA接收端使用多根天线，同时传输和接受多个数据流，以提高无线传输的速率。每个独立的数据流都是一个空间流，通过不同的天线传输和接收。

Wi-Fi 6最多支持8条空间流，即一个AP同时对8个外部接收端传输数据（这8个接收端不一定是8个STA，也可以是3个STA的8个接收端）。每一条空间流在1秒钟都可以传输前述的数据量，8条空间流，就是同时传输上述数据的8倍。而Wi-Fi 7扩展到16条流。

Wi-Fi 7的空间流传输能力是Wi-Fi 6的2倍。

可以形象地理解为：从AP端到STA端，一条流就是一层道路。16条空间流，就是有16层的道路，上下层列，同时在跑车运输信息。当然这里是1个AP端，STA端就不止一个了，可能是多个STA端。但是这里要计算的是AP在Wi-Fi 7下的最大数据传输能力，可以这么计算。

至此，就可以隆重推出Wi-Fi理论速率峰值的计算公式：

Wi-Fi理论速率=编码方式*码率*最大信道有效子载波数量*单位时间符号传输数量*空间流数量

=12*5/6*3920*73529*16

=46.12Gbps

由此得出：

1）Wi-Fi 7理论速率最大峰值可以达到46.12Gbps；

2）相比Wi-Fi 6理论速率峰值9.6Gbps，Wi-Fi 7的理论峰值速率是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几个技术点