【Wi-Fi7】802.11be Wi-Fi7 知识整理

IEEE的802.11be 标准侧重于高吞吐量、确定性延迟和可靠性。它也称为Wi-Fi 7或极高的吞吐量（EHT)Wi-Fi 7 可以看作是 Wi-Fi 6E 的演变。它向后兼容 Wi-Fi 6E，使用 OFDMA 并在相同的频段（2.4/5/6GHz）上运行。它在信道带宽（320MHz 对 160MHz）、调制（4096-质量第1024节-质量）和 MU-MIMO（16x16 对 8x8

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AnyAnyAnny · 2024-10-27 15:52:03 发布

Wi-Fi7介绍

IEEE的802.11be 标准侧重于高吞吐量、确定性延迟和可靠性。它也称为 Wi-Fi 7 或极高的吞吐量（EHT).

Wi-Fi 7 可以看作是 Wi-Fi 6E 的演变。它向后兼容 Wi-Fi 6E，使用 OFDMA 并在相同的频段（2.4/5/6GHz）上运行。它在信道带宽（320MHz 对 160MHz）、调制（4096-QAM对1024-QAM）和 MU-MIMO（16x16 对 8x8）。此外，它还引入了多链路操作（MLO）和多个资源单位作为新功能。

经过认证的 Wi-Fi 7 产品于 2024 年开始投放市场。这是由 6GHz 频段中的更多频谱推动的催化裂化的许可，以使用 Standard Power 进行操作。Wi-Fi 7 的采用率将持续到 2030 年及以后。

Wi-Fi7特性

Wi-Fi7关键特性

Wi-Fi7工作频段

Wi-Fi 7 在 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段上运行，最大提供 320 MHz 的带宽。同时支持 240 MHz、160+80 MHz 和 160+160 MHz 带宽模式。在空间流数量相同、编码速率相同的情况下，Wi-Fi 7 的峰值吞吐量是 Wi-Fi 6 的两倍

320 MHz channels

2020 年 4 月 23 日，FCC 向 Wi-Fi 和其他开放了 6 GHz 频段（5925-7125 MHz）未经许可的使用。随后，欧盟委员会发布了 500 MHz 的较低 6 GHz频段到 Wi-Fi 和其他 WLAN 技术。新的 6 GHz 频段的总带宽为 1200 MHz。它可以提供 59 × 20 MHz、29 × 40 MHz、14 × 80 MHz、7 × 160 MHz 或 3 × 320 MHz 信道带宽。6 GHz 的总带宽频段是 2.4 GHz 和 5 GHz 频段带宽之和的两倍，是Wi-Fi 应用，大大缓解了 Wi-Fi 频谱资源短缺的问题。作为Wi-Fi 6E 是 Wi-Fi 6 的扩展，可以在 6 GHz 频段运行，并已得到大规模应用

IEEE 802.11be 使用所有三个频段：2.4GHz、5GHz 和 6GHz。在 6GHz 中，有 60 个 20MHz 信道，加起来高达 1200MHz 的频谱。信道带宽 320MHz 仅在 6GHz 频段中可用。80 和 160MHz 带宽仅在 5GHz 和 6GHz 频段中可用。在 2.4GHz 频段中，带宽只有 20 和 40MHz。

在产品规格中经常会看到“四频”一词。术语“四链路”可能更合适，但业内并未使用。这是指在同一频段内配置了多个链路的 MLO。例如，（2 x 320MHz @ 6GHz） + （1 x 240MHz @ 5GHz） + （1 x 40MHz @ 2.4GHz）称为四频。

Wi-Fi 7 支持高达 320 MHz 的带宽，而 Wi-Fi 6/6E 支持 160 MHz。
• 支持 320 MHz 和 160 + 160 MHz 模式

Wi-Fi频宽

协议	支持频宽
802.11	20 MHz
802.11a/b/g	20 MHz
802.11n	20 MHz, 40 MHz
802.11ac Wave1	20 MHz, 40 MHz, and 80 MHz
802.11ac Wave2	20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 80+80 MHz, 160 MHz
802.11ax	20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 80+80 MHz, 160 MHz
802.11be	20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 80+80 MHz, 160 MHz, 160+80 MHz, 240 MHz, 160+160 MHz, 320 MHz

4096 -QAM

Wi-Fi 6 使用最高阶调制方案 1024-QAM，其中 1 个调制符号携带 10 位。Wi-Fi 7 将使用高阶调制方案 4096-QAM，其中调制符号可以携带 12 位。理论上，在相同的编码速率下，Wi-Fi 7 可以实现传输速率比 Wi-Fi 20 高 6%。
图 2 1024-QAM 和 4096-QAM 星座图

Wi-Fi 7 支持 800ns、1600ns 和 3200ns GI。如下图所示，使用 800ns GI和 320 MHz 带宽，Wi-Fi 7 可以将最大传输速率从 1.2 Gbps 提高到单个空间流中的 2.88Gbps

单条流3.2us/1.6us/0.8us

M C S	调制方式	码率	速率（Mbit/s)
			20 MHz			40 MHz			80 MHz			160 MHz			320 MHz
			3.2 us GI	1.6 us GI	0.8 us GI	3.2 us GI	1.6 us GI	0.8 us GI	3.2 us GI	1.6 us GI	0.8 us GI	3.2 us GI	1.6 us GI	0.8 us GI	3.2 us GI	1.6 us GI	0.8 us GI
0	BPSK	1/2	7	8	9	15	16	17	31	34	36	61	68	72	123	136	144
1	QPSK	1/2	15	16	17	29	33	34	61	68	72	122	136	144	245	272	288
2	QPSK	3/4	22	24	26	44	49	52	92	102	108	184	204	216	368	408	432
3	16-QAM	1/2	29	33	34	59	65	69	123	136	144	245	272	282	490	544	577
4	16-QAM	3/4	44	49	52	88	98	103	184	204	216	368	408	432	735	817	865
5	64-QAM	2/3	59	65	69	117	130	138	245	272	288	490	544	576	980	1089	1153
6	64-QAM	3/4	66	73	77	132	146	155	276	306	324	551	613	649	1103	1225	1297
7	64-QAM	5/6	73	81	86	146	163	172	306	340	360	613	681	721	1225	1361	1441
8	256-QAM	3/4	88	98	103	176	195	207	368	408	432	735	817	865	1470	1633	1729
9	256-QAM	5/6	98	108	115	195	217	229	408	453	480	817	907	961	1633	1815	1922
10	1024-QAM	3/4	110	122	129	219	244	258	459	510	540	919	1021	1081	1838	2042	2162
11	1024-QAM	5/6	122	135	143	244	271	287	510	567	600	1021	1134	1201	2042	2269	2402
12	4096-QAM	3/4	131	146	155	263	293	310	551	613	649	1103	1225	1297	2205	2450	2594
13	4096-QAM	5/6	146	163	172	293	325	344	613	681	721	1225	1361	1441	2450	2722	2882
14	BPSK-DCM-DUP	1/2							7	8	9	15	17	18	31	34	36
15	BPSK-DCM	1/2	4	4	4	7	8	9	15	17	18	31	34	36	61	68	72

多链路操作（Multi-Link Operation / MLO）

现有的 Wi-Fi 设备已经支持在不同链路中运行。链路映射到特定频段中的特定通道。但是，目前这些链接是独立运行的，没有任何协调。Wi-Fi 7 引入了一个统一的框架来管理多个链接，其方式允许跨多个链接优化资源使用。
• 吞吐量提升：聚合多个链接可实现数据流拆分的额外吞吐量通过链接。
• 延迟改进：并行使用多个链路增加了通道的机会访问，从而减少延迟。
• 提高可靠性：通过多个链路复制关键数据包可显著提高可靠性。
• 流量分离/区分：根据Application Needs 实现流量分离和/或差异化

Wi-Fi 7 设备可以在 2.4 GHz、5 GHz 和 6 GHz 频段上运行。在实际应用中，不同子频段的传输并不完全同步。如果主通道繁忙，则即使其余子通道空闲，数据包传输也会延迟。此外，信道的不同部分可能具有不同的属性和干扰级别，从而导致更多的数据包丢失和重新传输。为了整合频谱资源，Wi-Fi 7 在协议中定义了多链路聚合规范，包括多链路架构、多链路信道接入和多链路操作。在 MLD 上，设备至少有两条指向无线介质的链路，但具有指向 LLC 层的单个 MAC 地址。MLD 可以根据场景和无线媒体状态执行动态链路切换。这确保了高效、快速的数据传输和低延迟

MLO

IEEE 802.11be change the MAC layer

Wi-Fi 7 中 MAC 层最重要的新增功能是多链路操作（MLO）。客户端可以与跨2.4/5/6GHz 频段的 AP 建立多个链路。支持 MLO 的客户端或 AP 称为多链路设备（MLD）。MAC 层本身被分割为上部 MAC （U-MAC）和下部 MAC （L-MAC）子层。

Wi-Fi 6 引入了触发式上行链路访问（TUA）。AP 为多个客户端发送带有 RU 分配的触发帧。Wi-Fi 7 改进了这种机制，以更好地满足 QoS 和延迟要求。

针对延迟进行优化的两项功能是流分类服务（SCS）和限制目标唤醒时间（R-TWT）。在 SCS 中，添加了 QoS 特征元素。在 R-TWT 中，设备将在 TWT 服务期开始之前结束传输。

Block Ack （BA）是一种功能，允许接收器使用单个位图确认多个 MAC PDU。在 Wi-Fi 6 中，位图的限制为 256 个 MPDU。Wi-Fi 7 将这一数字增加到 512 个 MPDU。这是 MAC 层的效率提升。A-MPDU 支持聚合的 MPDU 数量增加到 1024 个。

MLO类型

MLSR and EMLSR

增强的 MLSR 操作,可以在单个无线电非 AP MLD 上实现双无线电非 AP MLD 提供的大部分优势

• 单个无线电非 AP MLD 侦听两个或多个频道

• 因此可以跟踪两个通道上的通道可用性

• 2x2 TX/RX 模块可配置为每个通道/频段上的 1x1，以侦听每个通道上的传入数据包

• 数据传输一次发生在一个链路上

EMLMR

增强的 MLMR 操作

• 将 TX/RX 链交换机扩展到单个无线电 STA MLD 到多个无线电 STA MLD 的链路

• 链节 1 上的 R1 RX 链 + T1 TX 链，链节 2 上的 R2 RX 链 + T2 TX 链

• 能够在链节 1 或链节 2 上支持（R1 + R2） RX 链和（T1 + T2） TX 链

NSTR MLMR and STR MLMR

NSTR 和 STR MLMR

• 由于设备内共存干扰，通过多个链路同时发送和接收可能并不总是有效。

• 例如，当 MLD 在 5 GHz 频段上传输并在 6 GHz 频段上并行接收时。

• 为了识别这些约束，定义了 NSTR 和 STR MLMR。

• 信道访问方案将根据 NSTR 或 STR 模式进行调整。

与 Wi-Fi 6 单链路操作相比，MLO 通过链路聚合使吞吐量成倍增加
MLO 允许频段切换和负载平衡
MLO EMLSR 在密集环境中提供 80% 的吞吐量提升
MLO EMLSR 在高网络负载条件下实现了 85% 的平均延迟降低

MIMO 16 × 16

Wi-Fi 7 将空间流的最大数量增加到 16 个，从而允许将理论流增加一倍传输速率和关联的站点数比 Wi-Fi 6 少

在物理层，Wi-Fi 7 可以提供高达 30 Gbps 和 320 MHz 的传输速率带宽、4096-QAM 和 MIMO 16 × 16。最大理论传输速率将达到 46.1 Gbps，如以下公式所示：

Enhanced QoS Management

Wi-Fi 6 可以实现个位数毫秒级的延迟，但最坏情况下的延迟可能很高

• 随着 Wi-Fi 7 中引入多链路操作和 320 MHz 信道等功能，延迟将进一步降低。

• 为了提供增强的 QoS 管理，例如，某些使用所需的确定性低延迟（例如，工业物联网、AR/VR），需要定义新的方案。

OFDMA enhancement

Multi-RU

Wi-Fi 6 之前的 Wi-Fi 协议通常使用正交频分复用（OFDM）调制模式，将一个信道划分为多个子载波。OFDM 对电磁干扰的抵抗力更强，可以提高传输速率。但是，在给定时间，只有一个用户可以在所有子载波上传输数据。Wi-Fi 6 引入了成熟的 4G 蜂窝技术正交频分多（OFDMA）。它提供较低的子载波带宽，并增加了 RU 的概念。一个频道可以同时服务多个用户。

在 Wi-Fi 6 中，每个 station 只分配给一个特定的 RU 来发送或接收帧，这极大地限制了频谱资源调度的灵活性。Wi-Fi 7 允许将多个 RU 分配给单个工作站，并允许组合不同大小的 RU。为了在复杂性和频谱效率之间进行权衡，小尺寸 RU（低于 20 MHz）只能与小 RU结合使用，不允许小尺寸和大尺寸 RU 混合使用。

Wi-Fi 6 引入了 OFDMA 和资源单元（RU）的概念。RU 是一组或有的子载波。

RU 有两种类型：小（106 tone 及以下）和大（242 tone 及以上）。虽然可以有几十个组合，但这会产生信号开销。因此，该标准仅定义了几个有效的组合。小型 RU 只能与小型 RU 组合，大型 RU 也是如此。

996 tone RU 对应于整个 80MHz 带宽。这包括 980 个数据和 16 个导播音。最多可以将 3 个 RU 合并到一个客户端。最大分配在 6GHz 频段中：2x996 + 996 + 484

20 MHz multi-RU

Higher bandwidth multi-RU

Preamble puncturing

前导码穿孔是 Wi-Fi 6 中引入的一项可选功能。它通过允许传输频谱通道的穿孔部分来提高频谱效率。Wi-Fi 7 将前导码穿刺模式扩展到 240/320 MHz，并提供更灵活的穿刺机制

Multi-AP coordination

Wi-Fi 6 仅支持与单个 AP 之间的传输，并且不支持 AP 和 station 之间的空间共享。Wi-Fi 7 扩展了其能力，以提高 AP 的性能和可用性和多 AP 传输。

多 AP 传输方式包括：

• 协调空间再利用（CSR）

• 联合传动（JTX）

• 协调正交频分多址（C-OFDMA）

• 协调波束成形（CBF）

CSR

在 Wi-Fi 5 及之前版本中，通过动态调整 CCA 阈值，忽略同频的弱干扰信号并发传输来控制邻道干扰。Wi-Fi 6 引入了 BSS 着色功能，该功能允许每个 BSS 使用唯一的颜色。每个站点都可以识别来自另一个网络的传输并相应地采取正确的行动。Wi-Fi 7 以协调的方式控制 AP 之间的传输功率，以减少干扰并最大限度地提高全网吞吐量

JTX

JTX 可以看作是一个包含多个 AP 和多个 station 的虚拟 MIMO 系统。多个 AP 为一个 station 提供服务。它支持将 station 与最佳 AP 快速关联，并提高用户移动时的重新连接速度

C-OFDMA

OFDMA 将整个带宽划分为一系列称为 RU 的 OFDM 子载波集，并将不同的 RU 分配给不同的用户。但是，当存在干扰时，仍会发生冲突。Wi-Fi 7 将 OFDMA 从单个 AP 扩展到多个 AP，允许多个 AP 和多个 station 共享 RU。通过 C-OFDMA，AP 可以协调共享所有站点的 OFDMA 资源，从而避免 RU 冲突并提高频谱利用率。