关于无线网络:WiFi-7-技术调研

申明：本文大部分文字依赖 ChatGPT 实现写作，用于帮忙相熟理解相干技术，如有错漏敬请指出。

背景

Wi-Fi 7 技术是下一代 Wi-Fi 规范，也称为 IEEE 802.11be。它的提出背景和须要解决的问题次要有以下几个方面：

1. 网络速度需要减少：随着云计算、大数据、4K/8K 视频等利用的遍及，对于无线网络的速度需要也越来越高。Wi-Fi 7 将可能提供更高的网络速度，预计最高可达 30Gbps。
2. 设施数量增多：随着物联网时代的到来，连贯到 Wi-Fi 网络的设施数量也越来越多。Wi-Fi 7 将反对更多的设施同时连贯，以满足将来的网络需要。
3. 频谱资源瓶颈：Wi-Fi 应用的频段是无限的，尤其是 2.4GHz 频段，曾经十分拥挤，导致网络速度和连贯稳定性降落。Wi-Fi 7 将应用更高的频段（例如 6GHz）和更广的信道宽度，以进步网络性能和可靠性。
4. 安全性晋升需要：随着网络攻击和数据泄露事件的减少，网络安全性成为了越来越重要的问题。Wi-Fi 7 将包含更强的加密和认证机制，以进步网络的安全性。
5. 省电要求：对于挪动设施，省电是十分重要的。Wi-Fi 7 将包含一些省电技术，以缩短设施的电池寿命。

实用场景

Wi-Fi 7 技术将来可能的利用场景和利用形式有以下几个方面：

1. 高速数据传输：Wi-Fi 7 将可能提供更高的网络速度和更大的带宽，这将反对更疾速的文件传输、视频流媒体和在线游戏等利用场景。
2. 物联网利用：Wi-Fi 7 将反对更多的设施同时连贯，以满足将来物联网的需要，例如智能家居、智能城市、智能工厂等利用场景。
3. 虚拟现实和加强事实：Wi-Fi 7 的更高速度和更低提早将反对更好的虚拟现实和加强事实利用体验，例如在线游戏、近程医疗和近程培训等利用场景。
4. 无线办公：随着越来越多的企业采纳云办公、近程合作和视频会议等利用，Wi-Fi 7 将可能提供更高的网络速度和更牢靠的连贯，以反对无线办公的需要。
5. 5G 和 Wi-Fi 7 的交融利用：Wi-Fi 7 和 5G 技术能够互补，为用户提供更好的无线连接体验。例如，在城市中，5G 能够提供更宽泛的覆盖范围和更高的速度，而 Wi-Fi 7 能够提供更稳固和高速的部分网络连接，以反对更多的设施和利用。
6. 其余新兴利用：Wi-Fi 7 的高速和低提早个性也可能会催生出一些新的利用，例如基于 Wi-Fi 7 的智能汽车、智能交通系统等利用。

技术框架和概要设计

Wi-Fi 7 的技术要点和体系次要包含以下几个方面：

1. 更宽的频谱和更高的速率：Wi-Fi 7 采纳了更宽的频段，能够达到更高的频率和更大的带宽，从而实现更高的速率和更快的数据传输。
2. 更先进的调制和编码技术：Wi-Fi 7 采纳了更先进的信号调制和编码技术，例如 1024-QAM、MIMO、OFDMA 等，能够进步信号传输的效率和可靠性，缩小信号烦扰和丢包率。
3. 更强的安全性和隐衷爱护：Wi-Fi 7 引入了更多的平安规范和协定，例如 Enhanced Open、Suite-B、WPA3-Enterprise 等，以进步网络的安全性和可靠性，爱护用户的隐衷和数据安全。
4. 更智能的网络管理和资源调度：Wi-Fi 7 反对更智能的网络管理和资源调度，例如 BSS Coloring、MU-MIMO、TWT 等技术，能够进步网络的效率和可靠性，优化用户的网络体验。
5. 更高的兼容性和互操作性：Wi-Fi 7 与之前的 Wi-Fi 规范兼容，能够与现有的 Wi-Fi 设施无缝连贯，同时也反对与其余无线技术的互操作，例如 5G、BLE 等。

总的来说，Wi-Fi 7 的技术要点和体系是为了提供更高速率、更牢靠、更平安、更智能和更互操作的无线网络体验。

技术挑战和实现细节

频段抉择和带宽

Wi-Fi 7 抉择了 6GHz 频段作为其次要频段。具体来说，这个频段被分为了多个子频段，包含 6GHz 频段核心的失常通道（6 GHz – 7.125 GHz），以及两个额定的通道（6.425 GHz – 7.025 GHz 和 6.525 GHz – 7.125 GHz），这些子频段的可用频谱资源比拟丰盛，能够反对更高的数据传输速率和更多的设施连贯。另外，这个频段相比于 2.4GHz 和 5GHz 的频段具备更少的烦扰，能够提供更稳固和牢靠的网络连接。

在 6GHz 频段中，Wi-Fi 7 反对应用多个不重叠的 160 MHz 频带，最大带宽可达 960 MHz。同时，Wi-Fi 7 也反对在 2.4GHz 和 5GHz 频段运行，以放弃与现有 Wi-Fi 设施的兼容性。

在 2.4GHz 频段，Wi-Fi 7 反对 20 MHz、40 MHz 和 80 MHz 三种带宽。然而，因为 2.4GHz 频段曾经十分拥挤，应用 80MHz 带宽可能会导致烦扰和性能问题。

在 5GHz 频段，Wi-Fi 7 反对 20 MHz、40 MHz、80 MHz、160 MHz 和 320 MHz 等多种带宽。其中，320 MHz 带宽是 Wi-Fi 技术中最宽的带宽，可提供超高速率的传输。然而，因为 5GHz 频段的限度，应用 320 MHz 带宽须要满足更严格的条件，并且通常仅在点对点连贯中应用。

信号调制和编码技术

Wi-Fi 7 采纳了一系列新的信号调制和编码技术，以提供更高的速率和更好的性能。具体来说，Wi-Fi 7 采纳了以下技术：

1. 基于 1024-QAM 的调制技术：Wi-Fi 7 应用 4096-QAM 调制技术，相比于 Wi-Fi 6 的基于 1024-QAM 的调制技术，能够传输更多的比特数，从而提供更高的速率。
2. 多用户 MIMO 技术：Wi-Fi 7 采纳了多用户 MIMO（16*16 UL/DL）技术，能够同时向多个用户传输数据，从而进步网络的吞吐量和效率。
3. 空时调制技术：Wi-Fi 7 还采纳了空时调制技术，能够利用多个天线在空间上拆散不同的数据流，从而进步数据传输的可靠性和速率。
4. 基于 LDPC 的编码技术：Wi-Fi 7 应用了基于低密度奇偶校验码 (LDPC) 的编码技术，能够提供更好的误码率和性能。
5. 高效能率协定技术：Wi-Fi 7 还采纳了高效能率协定技术，能够通过最小化信令传输和减少数据聚合来进步网络效率和吞吐量。

综合以上技术，Wi-Fi 7 能够提供更高的速率、更高的可靠性和更高的网络效率。

加密算法和平安规范

Wi-Fi 7 应用的加密技术和平安规范与 Wi-Fi 6 基本相同，都采纳 WPA3 协定来爱护网络安全。WPA3 协定是一种更弱小的加密协议，比之前的 WPA2 协定更加平安，提供更强的密码学爱护、更好的避免明码攻打、更好的公共网络安全和更好的隐衷爱护等性能。

不过，Wi-Fi 7 对安全性的要求更高，反对更多的平安规范和协定，例如 Enhanced Open、Suite-B、WPA3-Enterprise 等。此外，Wi-Fi 7 还引入了一些新的平安技术和机制，例如增强型身份验证、加密密钥治理、网络爱护等，以进步网络的安全性和可靠性。

总的来说，Wi-Fi 7 在安全性方面比 Wi-Fi 6 更加严格和欠缺，采纳了更多的平安规范和协定，并且引入了新的平安技术和机制，以爱护网络和用户的平安。

与同类技术的横向比拟

把 Wi-Fi 7 与同类技术做一个横向比拟：

1. Wi-Fi 6E：Wi-Fi 6E 是 Wi-Fi 6 的降级版本，反对 6GHz 频段，能够提供更高的数据传输速率和更好的信号传输性能。相比之下，Wi-Fi 7 采纳了更高效的调制形式和更先进的编码技术，能够进一步提高数据传输速率和信号传输性能。
2. 5G：5G 是一种基于挪动网络的通信技术，能够提供更高的数据传输速率和更低的提早。相比之下，Wi-Fi 7 的数据传输速率和提早劣势较小，但 Wi-Fi 7 的覆盖范围更广，应用更加不便，并且能够反对更多的连贯。
3. Li-Fi：Li-Fi 是一种基于可见光通信的无线通信技术，能够提供更高的数据传输速率和更低的提早，同时还能够提供更好的安全性和隐衷爱护。相比之下，Wi-Fi 7 的传输速率和提早略低，但 Wi-Fi 7 的覆盖范围更广，应用更加不便，能够反对更多的连贯，且不须要应用专门的设施。
4. Zigbee：Zigbee 是一种基于低功耗的无线通信技术，能够提供较低的数据传输速率和较低的功耗。相比之下，Wi-Fi 7 的数据传输速率和功耗较高，然而 Wi-Fi 7 能够反对更多的连贯，更加灵便，实用于更多的利用场景。
5. WiGig：WiGig 是一种面向超高速率无线通信的技术，能够提供超过 10Gbps 的无线传输速率，但覆盖范围较小，须要在较短的间隔内应用。Wi-Fi 7 和 WiGig 都是为了满足不同的利用需要而设计的无线通信技术，Wi-Fi 7 次要关注将来的更高容量、更好的体验和更高的安全性，WiGig 则次要关注高速传输和低提早。

综上所述，不同的无线通信技术各有优劣，在不同的利用场景下有着不同的体现和适用性。Wi-Fi 7 采纳了更高效、更先进的调制形式和编码技术，能够进一步提高数据传输速率和信号传输性能，同时具备更宽泛的覆盖范围和更多的连贯劣势，实用于更多的利用场景。

以下是 Wi-Fi 7、Wi-Fi 6E、5G、Li-Fi、Zigbee 和 WiGig 在不同维度下的比拟，整顿成表格模式：

阐明：

• 数据传输速率：以实践峰值速率为参考，数字越大示意速率越快。
• 提早：指数据从源端传输到指标端的延迟时间，数字越小示意提早越低。
• 覆盖范围：指技术在理论应用中可能笼罩的区域范畴，数字越大示意覆盖范围越广。
• 连贯数量：指技术可能反对的同时连贯设施数量，数字越大示意连贯数量越多。
• 功耗：指技术在应用过程中耗费的能量，数字越小示意功耗越低。
• 安全性：指技术在数据传输过程中保障数据安全和隐衷的能力，数字越大示意安全性越高。
• 利用场景：指技术实用的利用场景和应用环境。

技术优缺点衡量

在 Wi-Fi 7 的设计过程中，须要进行多个技术决策，并进行衡量取舍，其中一些重要的 trade-off 包含：

1. 频段抉择：Wi-Fi 7 抉择了 6GHz 频段，这个频段相比于 2.4GHz 和 5GHz 的频段具备更多的可用频谱资源和更少的烦扰，但覆盖范围绝对较小，须要更多的基站和设施反对。
2. 码率和传输速率：Wi-Fi 7 采纳更高的调制形式和更先进的编码技术，能够提供更高的数据传输速率，但须要更高的计算能力和更好的信号品质。
3. 调度算法：Wi-Fi 7 引入了更先进的调度算法，以进步网络容量和吞吐量，但这可能会导致更高的提早和更简单的网络管理。
4. 安全性和隐衷爱护：Wi-Fi 7 加强了安全性和隐衷爱护机制，但这可能会导致更高的老本和更简单的实现。
5. 兼容性和可扩展性：Wi-Fi 7 须要与现有的 Wi-Fi 规范兼容，并提供更好的可扩展性，以适应将来的需要，这须要均衡不同版本之间的兼容性和技术提高之间的关系。

这些 trade-off 是 Wi-Fi 7 设计中须要思考的重要因素，须要依据理论利用需要和技术限度进行衡量取舍。