对于如今的互联网生活中,移动设备的占比越来越多,如果想要得到更好的网络体验,"Wi-Fi" 的存在就非常必要。
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前段时间,小米突然宣布自家的小米 13 系列产品和小米万兆路由器在未来均可支持通过 OTA 升级 Wi-Fi 7。除了小米之外,即将发布的 iQOO Neo8 系列在宣传中也写到:iQOO 11 系列和 iQOO Neo 8 系列将支持 Wi-Fi 7 标准。
对于很多朋友来说,家里的路由器并不是一个需要经常更换的产品,不少用户可能刚更换了支持 Wi-Fi 6 的路由器,还没有搞清楚 Wi-Fi 6 到底有什么优势,就迎来了 Wi-Fi 7 的时代。
那么,Wi-Fi 7 标准到底有什么特点?与此前的 Wi-Fi 标准有什么不同?
别急,今天这篇文章就和大家好好聊聊什么是 Wi-Fi 7。
高通 FastConnect 7800
在去年年末,高通发布了新一代的手机移动平台:第二代骁龙 8。
首先,这是一款旗舰级别的移动平台,在 2023 年大半年时间内都是旗舰手机的必选项。其次,除了强大的数据处理能力和图形能力,第二代骁龙 8 还采用了高通 FastConnect 7800 连接系统,这一连接系统除了能带来更好的双蓝牙连接,更是支持全新的 Wi-Fi 7 标准。
图源:高通官网高通 FastConnect 7800 连接系统其实早在 2022 年的 MWC 就已经亮相了,如今随着第二代骁龙 8 一起发布,这意味着只要搭载着第二代骁龙 8 的手机,都有可能升级到 Wi-Fi 7 标准。比如目前已经官宣的小米 13 系列就全系搭载了第二代骁龙 8 移动平台,iQOO 11 系列也搭载第二代骁龙 8。
值得一提的是,由于目前受制于 Wi-Fi 7 标准的制定,以及国内尚没有开放 Wi-Fi 7 的相关认证,所以目前小米 13 系列和小米万兆路由器等等均表示后续 OTA 升级,但这无疑传出了一个信号:Wi-Fi 7,要来了。
" 瘸腿兔子 ":WiFi 5
在聊起 Wi-Fi 7 之前,我想和大家先来聊一聊此前的 Wi-Fi 协议来为这个故事做铺垫,但像过于古早的 802.11 a/b/g/n 这种我们就不讲了,这里从 Wi-Fi 5,也就是 802.11 ac 开始聊起。
Wi-Fi 5 是 2013 年发布的标准,也是第一个只支持 5GHz 频段的无线网络标准,有着高频、低干扰、高传输速率等特性。但问题同样也出在这,高频意味着它的传输距离较短,在正常家庭环境中甚至都无法做到完美的覆盖。
由于 Wi-Fi 5 只支持 5GHz 频段,不支持 2.4GHz 频段,为了保证数据传输能力,所以也就有了我们在路由器上常见的 2.4GHz 和 5GHz 双 Wi-Fi。
图源:来自网络在 2015 年,工信部数据表示我国平均网速已经达到了 19.4Mbps,也就是大约 20 兆的宽带,这代表着手机 Wi-Fi 也需要更快的传输速度。由于早期的 Wi-Fi 4 协议传输速率过慢,虽然理论传输速率最快能达到 600Mbps,但实际应用下载也就是在 200Mbps 左右。正是因为如此,Wi-Fi 5 标准出现了,Wi-Fi 5 分别在 2013 年和 2016 年进行两次标准制定,这里我们以 2016 年的最新标准为准。
与 Wi-Fi 4 相比,Wi-Fi 5 的提升更关注于高速率、高效率。
首先在最大传输速率上,Wi-Fi 5 的理论值能够达到 3.5Gbps,是 Wi-Fi 4 的几倍不止。这样一来就满足了消费者在传输速率上的需求。除此之外,在频宽上,Wi-Fi 5 最高支持 160MHz,而 Wi-Fi 4 的最大频宽只有 40MHz,更大的频宽意味着传输速率和抗干扰能力更强,用户的体验也要更好一些。
此外,早期 Wi-Fi 4 的最高调制方式为 64 QAM,QAM 可以理解为信号传输的密度,比如说 64-QAM,64 是 2 的 6 次方,一次就可以传输 6 个 bit 的数据。而 Wi-Fi 5 则支持 256 QAM,所以 Wi-Fi 5 一次可以携带 8 个 bit 的数据信息,这样一来,在信号传输上 Wi-Fi 5 也有了一定的提升。
图源:来自网络在 2013 年的 Wi-Fi 5 的第一版标准中,Wi-Fi 5 其实和 Wi-Fi 4 一样,只支持单用户 MIMO,一次只能进行一个用户的数据传输。打个比方的话就相当于每个人轮流发言,轮到谁了谁才能和其他人交谈,其他人不能插嘴。
而在 2016 年的 Wi-Fi 5 协议中,Wi-Fi 5 加入了 MU-MIMO 能力,但仅限下行。还是用刚才的例子,这次是每个人都可以同时进行发言,但由于现场过于嘈杂,只能单方面和别人诉说,并不能得到回应,想要得到回应的话还是需要按顺序来。
而这也是 Wi-Fi 5 算是里程碑的一次升级,让 Wi-Fi 5 摆脱了仅是速度快、信号弱的固有印象。在这之后,Wi-Fi 5 也是又风光了一段日子,但好景不长,Wi-Fi 6 来了。
为 IoT 而生:WiFi 6
Wi-Fi 6 是在 2019 年发布的 802.11 ax 标准,在整个移动市场和 IOT 的步步紧逼下,Wi-Fi 6 有了堪称史诗般的提升。
如果摆弄过 Wi-Fi 6 路由器的朋友们,在刚开始设置路由器时,肯定会有一个疑惑:有 2.4GHz 和 5GHz 的开关,但为什么没有找到 Wi-Fi 6 的开关?
这里就要说一个概念了,那就是 Wi-Fi 的代数与多少 GHz 没有直接关系,Wi-Fi 6 虽然名字里有着 6 这个数字,但它的活跃区域却是在 2.4GHz 和 5GHz 频段当中,Wi-Fi 5 需要单独有一个 5GHz 开关纯属是意外,是因为它只支持 5GHz,不得已才多设置一个开关出来。
图源:来自网络频段是旧的,但技术是新的,Wi-Fi 6 即便在 2.4GHz 下也支持不少新特性,能够让 Wi-Fi 6 在保持高速度的同时还能提高网络性能和稳定性。
首先,Wi-Fi 6 的最大理论网络速度达到了 9.6Gbps,并且支持 1024 QAM,相比 Wi-Fi 5 的 256 QAM,Wi-Fi 6 一次可以携带 10 个 bit 的数据信息,提升了 20%。另外,Wi-Fi 6 还带来了多用户的双向 MU-MIMO,最多支持 8 个客户端。
还是以我们刚才的例子为例,Wi-Fi 5 支持一群人发言,但不能同时得到回应,所以还是存在效率问题;而 Wi-Fi 6 的出现,则是将这些人两两进行配对,让双方能够既能够发言,又能够听到新的信息,这样就让所有人都处于工作状态,工作效率 "MAX"。
而信道之间的互相干扰,在 Wi-Fi 6 这里也得到了更多的优化,信道的干扰大概分为两部分,一种是几台手机在用一条信道,而另一种则是其他路由器发射的相同信道之间的影响,这两种情况是主要的网络质量影响来源。
为了解决这两种情况,Wi-Fi 6 先是搭载了 OFDMA 技术,能够将一个信道分为多个小信道,并将这些信道分配给不同的设备,提高信道利用率和频率效率。而在其他路由器的干扰上,Wi-Fi 6 引入了 BSS Color 技术,为每一个路由器分配一个颜色编码,让不同路由器之间的信道不产生干扰,提高信道复用的技术。
图源:ZDNet当然如果详细讲这些技术的话肯定没有这么简单,这里我只是给大家讲一个大概原理,能够听懂即可。
由于消费者的 IoT(智能家居)需求不断增大,不少设备还是通过直连 Wi-Fi 进行数据传输,这就导致了一个新的问题:这些 IoT 设备同样在占据一个信道空间,与移动设备进行争抢,使得移动设备的网络连接极差。
在这一问题上,Wi-Fi 6 很聪明的加入了一个名为 TWT(目标唤醒时间)的技术,传统 Wi-Fi 通信中,设备需要在数据包到达的时候立即响应,这样既费电又占用信道资源,而 TWT 技术的加入,则可以让 Wi-Fi 6 设备在一段预定的时间内进入低功耗状态,这段时间内设备不需要立即响应,可以处于休眠状态,当预定有唤醒能力的触发帧数据到来时,设备才会被重新激活。
这使得 Wi-Fi 6 能够有效降低 IoT 设备的功耗,减少网络拥堵,并且让其有着大量连接 IoT 设备的能力,Wi-Fi 6 最多能够支持 256 台设备同时接入。
但此时的 Wi-Fi 6 虽然强大,但并非是 " 完全体 " 状态,真正的完全体 Wi-Fi 6 应该要数它的下一代:Wi-Fi 6E。
完全体:WiFi 6 "Extended"
在 Wi-Fi 6E 中,E 代表的是 "Extended" 的意思,也就是拓展。它的明显变化有且只有一个,那就是新增加了一个 6GHz 频段,可以为 Wi-Fi 6E 提供 7 个连续的 160MHz 频带,在性能上属于顶尖级别,与此同时还不会和 2.4GHz 以及 5GHz 之间产生干扰,多设备连接下可以将低性能消耗的 IoT 设备分配到 2.4GHz,而手机、游戏机、电脑等需要高性能的则分配在 6GHz 下。
简单来说,6GHz 可以防止频段之间互相干扰,且由于是宽大的马路,可以通过的数据更多。但弊端也有两个,那就是信号穿透能力更弱,再加上用了更高性能的频段,耗电也相对较大。
诶,这时候有朋友可能会问了,既然 6GHz 这么强,为什么在国内没有看到搭载 Wi-Fi 6E 的设备?
这里就要讲到一些其他国家对于 6GHz 的看法了,大体上分为三类:
一、以美国为主的,将整个 6GHz 频段全部留给 Wi-Fi 和其他非授权技术的国家。
二、 平衡考虑 Wi-Fi 与 5G 授权频谱的需求,比如欧洲、中东部分等地区计划拆分 6GHz 频段,一部分用于 5G,一部分用于 Wi-Fi 考虑。
三、 将整个 6GHz 频段都留给授权频谱的 5G 使用。
而对于我国来说,6GHz 是 5G 发展中意义非常重大的战略资源。
图源:来自网络这时候可能又有朋友会问了,目前我们的 5G 体验非常不错,为什么还要增加 6GHz 频段?
为了这一问题,我也特地去查了一下资料,大概来说就是在 6GHz 标准化之后,移动运营商们可以提供更大的网络覆盖和容量,覆盖更多用户。由此带来的高带宽、广覆盖和高容量的 5G 能力能够为下一代工业 4.0、医疗健康、智能交通和虚拟现实等应用的发展提供重要支撑。
简单来说,Wi-Fi 6E 我们应该用不上了。
"WiFi 6 Plus":Wi-Fi 7
在前面我大篇幅的去讲此前 Wi-Fi 标准的一些技术发展,其实是想让各位更好的理解消费者对于 Wi-Fi 的需求以及各种技术的迭代对于未来发展的影响,讲到这里我们终于可以进入主题:Wi-Fi 7 了。
Wi-Fi 7 是采用的 802.11 be 标准,支持 16 个设备同时上下行(Wi-Fi 6 为 8 个),属于是 Wi-Fi 6 的全方位提升,当然换个说法就是 " 常规升级 ",但有一点需要注意,这里的常规升级,是指对 Wi-Fi 6E 的升级。
Wi-Fi 7 把 6GHz 频段纳入到标准当中,并且将 160MHz 的频带升级到了 320MHz,这样的条件下速率能够达到 24Gbps。
图源:高通官网不过看了刚才我们聊的关于 Wi-Fi 6E 的内容,你就会知道,这一切都是理想化,在国内 Wi-Fi 7 一定会受到 " 阉割 "。果不其然,从高通发布的 Wi-Fi 7 介绍来看,国内并不支持 6GHz 频段,并且频宽也从 320MHz 降到了 240MHz。
关于速度,高通用自家的 FastConnect 7800 连接系统做了测试,6GHz 下速率最高为 5.8Gbps,而在 5GHz 下,速率最高为 4.3Gbps,虽然有所下降,但对比上一代产品同样有所提升。
图源:高通官网在调制方上,Wi-Fi 6 一次可以携带 1024 QAM,也就是 10 个 bit 的数据;而在 Wi-Fi 7 上,这一数据升级到了 "4K",也就是 4096 QAM,一次可以携带 12 个 bit 的数据信息,多大的更新算不上,只能算是常规升级吧。
除此之外,还记得我们刚才聊过的 OFDMA 吗?将一个信道分给多成多个小信道的技术,提高信道利用率和频率效率。在 Wi-Fi 7 上,这一技术同样进行了升级,可以将一个信道分成多达 256 个小信道,并且还可以给每个小信道分配不同的大小和数量,更为自定义化。
最有价值的更新还是要数新加入的 MLO 技术,这个技术有点像我们此前知道的 " 载波聚合 ",当设备在两个主路由或者子路由之间进行切换时,Wi-Fi 7 可以直接连接上两个 Wi-Fi,防止出现频繁切换路由器导致网络信号差的问题。另外,这一技术也可以通过同时连接同一个 Wi-Fi,实现一个终端两个频段的终极体验。
事实上,Wi-Fi 7 除了在网络连接上有所升级,还有一些其他的功能,比如通过 Wi-Fi 7 让 AR 芯片与手机之间实现无线数据传输,延迟低至 1ms,不过这一点与我们的内容不太相关,所以今天就不在这里展开了。
总的来说,Wi-Fi 5 注重速率,Wi-Fi 6 注重 IoT,并将之前 5GHz/2.4GHz 重新黏在一起、Wi-Fi 6E 是 Wi-Fi 6 的完全体、Wi-Fi 7 则是小修小补,升级点没有那么大(也有部分不可抗力原因)。
对于目前的消费者来说,Wi-Fi 7 设备的价格还是较为高昂,这其中 " 物以稀为贵 " 占了很大一部分原因,为了一点点的提升花费更多的金钱,所以 Wi-Fi 7 的路由器在目前我是非常不推荐入手的,至于 Wi-Fi 6E,倒也没必要,目前 Wi-Fi 6 对于一般家庭来说完全足够,如果真有闲钱的话,不如升级一下宽带试试呢?
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