电子发烧友网报道(文/梁浩斌)Wi-Fi 7芯片早在2022年就有产品推出,直到去年年底,Wi-Fi 7设备开始大量推出市场。但从普及率来看,根据奥维云网的数据,截至2024年9月,线上家用路由器产品销售中,虽然Wi-Fi 7产品的销量份额快速从年初的个位数百分比增长至14%,但Wi-Fi 6产品的销量份额依然稳定在60%左右。如果从存量设备来看,那么Wi-Fi 7路由器的占比将远远小于这个数。
智能手机等终端设备已经率先搭载Wi-Fi 7,但更多的IoT设备出于成本考虑可能还需要一段时间才能完成替换。
当前能够体验到Wi-Fi 7的消费者还寥寥无几,但芯片厂商已经将Wi-Fi 8提上日程。最近,联发科发布了一份Wi-Fi 8白皮书,详细解释了未来Wi-Fi 8 的关键技术和应用场景。
Wi-Fi 8的核心升级:超高可靠性、高吞吐量、多AP连接体验提升
最早在2022年底的IEEE 802.11全体会议上,就已经提出了关于Wi-Fi 8的一些相关提案,其中最受关注的是UHR(Ultra High Reliability,超高可靠性),UHR也成为了下一代Wi-Fi的优先考虑技术方向。
在白皮书中提到,基于市场对可靠无线连接的需求不断增长,IEEE 802.11工作组已指定Wi-Fi 8的超高可靠性(UHR)特性,并成立了特别工作组IEEE 8021.1 bn来领导这一技术的发展。
Wi-Fi 8标准将重点放在了提高有效吞吐量上,旨在提高有效和可靠的通信,令用户在现实环境中实际体验到足够快的数据传输速率。因为以Wi-Fi 7为例,标准最大信道带宽应该是320MHz,但实际终端设备上可用的信道带宽会小于标准的最大值。比如宣称支持Wi-Fi 7的iPhone16系列,实际最大信道带宽只支持160MHz。另外再加上部分地区未开放6GHz频段,所以如何提高用户实际体验到的数据传输速率更加重要。
因此,Wi-Fi 8主要有三大关键目标,首先是旨在无缝补充蜂窝网络以实现互联网接入;通过协调多个接入点(AP)来增强Wi-Fi通信;通过优化频谱利用来提高网络吞吐量。
从Wi-Fi 4到Wi-Fi 8的关键特性和参数 图源:联发科
曾经引入Wi-Fi 7中的多AP协调概念,由于复杂性被低估,这个特性被推迟到了Wi-Fi 8。随着网格网络的普及,多个AP在家庭场景中变得更加普遍,利用多个AP增强了Wi-Fi覆盖范围。但多个AP有可能会争夺和共享共同的频谱资源,为了保证覆盖,通常多个AP会共享同一个信道以最小化信道切换的延迟,结果就是用户在实际体验到的有效吞吐量可能会远低于峰值吞吐量。
为了解决这些问题,Wi-Fi 8提出了动态频谱优化(DSO)和非主信道访问(NPCA)的特性,旨在优化设备之间流和信道带宽数量不匹配时的性能。比如一个最高320MHz带宽的AP在与最高支持80MHz带宽的客户端通信时,必须限制自己到80MHz,从而传输能力损失了75%。而DSO可以有效地解决这个问题。NPCA旨在解决主信道不可用时的场景,允许通过非主信道在AP和客户端之间进行通信。
也就是说,Wi-Fi 8在多个AP互连的体验上会更好,能够最小化干扰的同时,还最大可能提高有效吞吐量。
目前Wi-Fi 8已经确定了多种先进的技术导入,除了前面提到的DSO主要能够提高频率使用效率之外,还有协调空间重用(Co-SR)、协调波束成形(Co-BF)、增加新的调制和编码方案等技术,这些技术在网格网络环境中能够提高连接性的同时还能实现极佳的性能体验。
Co-SR图源:联发科
具体来看,Co-SR的执行分三个阶段:
1.跨BSS测量阶段:Co-SR组中的AP测量跨BSS STA(基本服务集内站点,指连接到特定无线网络的客户端设备)的干扰强度,并在AP之间交换这些信息。
2.多AP协调阶段:Co-SR由不限于主AP的共享AP发起,共享AP发出Co-SR公告帧,指示哪些AP可以参与下一阶段,并指定任何传输功率限制。
3.同时传输阶段:共享AP与共享AP同时传输数据。
Co-BF除了传统的波束成形信道估计之外,还包括三个执行阶段:
1.跨BSS信道估计阶段:参与Co-BF的STA测量来自OBSS APs(重叠基本服务集内的AP)的信道状态信息(CSI)。
2.多AP协调阶段:由共享AP发起的Co-BF,OBSS APs交换有关目标STA的信息,并计算包括对其他BSS中的STA进行干扰零化的导向矩阵。
3.同时传输阶段:共享AP和共享AP应用导向矩阵,并同时传输。
Wi-Fi 8产品最早2027年底上市,面向未来XR、工业自动化等领域
由于更可靠、更高有效吞吐量的提升,尤其是可靠性的提高,因此Wi-Fi 8能够面向XR、工业自动化、电子医务等对可靠性要求极高的无线应用场景。
根据IEEE 802.11的时间表,Wi-Fi 8即IEEE 802.11bn标准的最终批准日期已经定在2028年9 月,至于相关产品的认证,一般会在标准批准前一年启动。比如去年就已经有一批Wi-Fi 7产品上市,而今年年初Wi-Fi 7产品认证也开始启动, Wi-Fi 7标准802.11be则2024 年 9 月获得批准,比原计划晚了4个月。基于这个四年周期,如无意外,Wi-Fi 8产品预计将在2027年末进入市场。
不过,Wi-Fi 4曾经将标准化过程延长,导致产品在标准正式完成前的三年就已经推出市场。
同时正如Wi-Fi 7产品上市时间要比标准正式完成的时间早,所以实际上包括最早在2022年推出的芯片产品,都是基于Wi-Fi 7的标准草案版本所开发的,到Wi-Fi 7正式完成标准冻结后,还需要进行固件更新或认证等,保证Wi-Fi 7设备之间的兼容和互操作性。
根据奥维云网的数据,Wi-Fi 6路由器线上销量份额实际上还保持在近两年的高位,从Wi-Fi 7路由器在去年年底开始销售起,实际上抢占到的市场份额是来自Wi-Fi 5甚至Wi-Fi 4路由器的市场。
所以对于普通家庭用户而言,目前Wi-Fi 6路由器还将会有很长的使用寿命,存量设备数量还有增长空间。
写在最后
虽然Wi-Fi 6在过去几年声量非常大,看似普及率非常高了,但实际上根据Counterpoint Research的数据,当前Wi-Fi无线市场上Wi-Fi 5依然是主导地位,预计到2025年,Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7三代技术产品加起来的市场份额仅能达到43%。
因此,无线连接,包括智能家居、工业物联网的增长空间还非常庞大,多设备连接、更高速的连接需求还有待开发。我们仍可以期待,未来新的终端设备、新的应用,能够激活WiFi 7甚至未来Wi-Fi 8的需求。
智能手机等终端设备已经率先搭载Wi-Fi 7,但更多的IoT设备出于成本考虑可能还需要一段时间才能完成替换。
当前能够体验到Wi-Fi 7的消费者还寥寥无几,但芯片厂商已经将Wi-Fi 8提上日程。最近,联发科发布了一份Wi-Fi 8白皮书,详细解释了未来Wi-Fi 8 的关键技术和应用场景。
Wi-Fi 8的核心升级:超高可靠性、高吞吐量、多AP连接体验提升
最早在2022年底的IEEE 802.11全体会议上,就已经提出了关于Wi-Fi 8的一些相关提案,其中最受关注的是UHR(Ultra High Reliability,超高可靠性),UHR也成为了下一代Wi-Fi的优先考虑技术方向。
在白皮书中提到,基于市场对可靠无线连接的需求不断增长,IEEE 802.11工作组已指定Wi-Fi 8的超高可靠性(UHR)特性,并成立了特别工作组IEEE 8021.1 bn来领导这一技术的发展。
Wi-Fi 8标准将重点放在了提高有效吞吐量上,旨在提高有效和可靠的通信,令用户在现实环境中实际体验到足够快的数据传输速率。因为以Wi-Fi 7为例,标准最大信道带宽应该是320MHz,但实际终端设备上可用的信道带宽会小于标准的最大值。比如宣称支持Wi-Fi 7的iPhone16系列,实际最大信道带宽只支持160MHz。另外再加上部分地区未开放6GHz频段,所以如何提高用户实际体验到的数据传输速率更加重要。
因此,Wi-Fi 8主要有三大关键目标,首先是旨在无缝补充蜂窝网络以实现互联网接入;通过协调多个接入点(AP)来增强Wi-Fi通信;通过优化频谱利用来提高网络吞吐量。
从Wi-Fi 4到Wi-Fi 8的关键特性和参数 图源:联发科
曾经引入Wi-Fi 7中的多AP协调概念,由于复杂性被低估,这个特性被推迟到了Wi-Fi 8。随着网格网络的普及,多个AP在家庭场景中变得更加普遍,利用多个AP增强了Wi-Fi覆盖范围。但多个AP有可能会争夺和共享共同的频谱资源,为了保证覆盖,通常多个AP会共享同一个信道以最小化信道切换的延迟,结果就是用户在实际体验到的有效吞吐量可能会远低于峰值吞吐量。
为了解决这些问题,Wi-Fi 8提出了动态频谱优化(DSO)和非主信道访问(NPCA)的特性,旨在优化设备之间流和信道带宽数量不匹配时的性能。比如一个最高320MHz带宽的AP在与最高支持80MHz带宽的客户端通信时,必须限制自己到80MHz,从而传输能力损失了75%。而DSO可以有效地解决这个问题。NPCA旨在解决主信道不可用时的场景,允许通过非主信道在AP和客户端之间进行通信。
也就是说,Wi-Fi 8在多个AP互连的体验上会更好,能够最小化干扰的同时,还最大可能提高有效吞吐量。
目前Wi-Fi 8已经确定了多种先进的技术导入,除了前面提到的DSO主要能够提高频率使用效率之外,还有协调空间重用(Co-SR)、协调波束成形(Co-BF)、增加新的调制和编码方案等技术,这些技术在网格网络环境中能够提高连接性的同时还能实现极佳的性能体验。
Co-SR图源:联发科
具体来看,Co-SR的执行分三个阶段:
1.跨BSS测量阶段:Co-SR组中的AP测量跨BSS STA(基本服务集内站点,指连接到特定无线网络的客户端设备)的干扰强度,并在AP之间交换这些信息。
2.多AP协调阶段:Co-SR由不限于主AP的共享AP发起,共享AP发出Co-SR公告帧,指示哪些AP可以参与下一阶段,并指定任何传输功率限制。
3.同时传输阶段:共享AP与共享AP同时传输数据。
Co-BF除了传统的波束成形信道估计之外,还包括三个执行阶段:
1.跨BSS信道估计阶段:参与Co-BF的STA测量来自OBSS APs(重叠基本服务集内的AP)的信道状态信息(CSI)。
2.多AP协调阶段:由共享AP发起的Co-BF,OBSS APs交换有关目标STA的信息,并计算包括对其他BSS中的STA进行干扰零化的导向矩阵。
3.同时传输阶段:共享AP和共享AP应用导向矩阵,并同时传输。
Wi-Fi 8产品最早2027年底上市,面向未来XR、工业自动化等领域
由于更可靠、更高有效吞吐量的提升,尤其是可靠性的提高,因此Wi-Fi 8能够面向XR、工业自动化、电子医务等对可靠性要求极高的无线应用场景。
根据IEEE 802.11的时间表,Wi-Fi 8即IEEE 802.11bn标准的最终批准日期已经定在2028年9 月,至于相关产品的认证,一般会在标准批准前一年启动。比如去年就已经有一批Wi-Fi 7产品上市,而今年年初Wi-Fi 7产品认证也开始启动, Wi-Fi 7标准802.11be则2024 年 9 月获得批准,比原计划晚了4个月。基于这个四年周期,如无意外,Wi-Fi 8产品预计将在2027年末进入市场。
不过,Wi-Fi 4曾经将标准化过程延长,导致产品在标准正式完成前的三年就已经推出市场。
同时正如Wi-Fi 7产品上市时间要比标准正式完成的时间早,所以实际上包括最早在2022年推出的芯片产品,都是基于Wi-Fi 7的标准草案版本所开发的,到Wi-Fi 7正式完成标准冻结后,还需要进行固件更新或认证等,保证Wi-Fi 7设备之间的兼容和互操作性。
根据奥维云网的数据,Wi-Fi 6路由器线上销量份额实际上还保持在近两年的高位,从Wi-Fi 7路由器在去年年底开始销售起,实际上抢占到的市场份额是来自Wi-Fi 5甚至Wi-Fi 4路由器的市场。
所以对于普通家庭用户而言,目前Wi-Fi 6路由器还将会有很长的使用寿命,存量设备数量还有增长空间。
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虽然Wi-Fi 6在过去几年声量非常大,看似普及率非常高了,但实际上根据Counterpoint Research的数据,当前Wi-Fi无线市场上Wi-Fi 5依然是主导地位,预计到2025年,Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7三代技术产品加起来的市场份额仅能达到43%。
因此,无线连接,包括智能家居、工业物联网的增长空间还非常庞大,多设备连接、更高速的连接需求还有待开发。我们仍可以期待,未来新的终端设备、新的应用,能够激活WiFi 7甚至未来Wi-Fi 8的需求。
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