Wi-Fi 7技术科普
【科普】Wi-Fi 7全面落地，短距离通信市场有望爆发！
2024年01月22日
说到短距无线通信，大家应该不会感到陌生。我们每天都在使用的Wi-Fi、蓝牙，都属于这个技术类别。
最近这段时间，行业里关于Wi-Fi 7的新闻越来越多，让人们对这个通信细分领域，又新增了不少关注。
很多人都说，Wi-Fi 6我才刚用上呢，怎么7又来了？Wi-Fi 7的出现，会不会对5G这样的蜂窝通信技术造成影响？短距无线通信，会迎来一波利好吗？
今天这篇文章，就和大家聊聊这个话题。
短距通信的发展历程
短距无线通信技术的起步时间，比蜂窝通信更晚。
上世纪80年代，美国FCC（联邦通信委员会）基于产业界的强烈要求，推出了免授权频谱（即ISM频段），给短距无线通信技术的出现创造了条件。
1990年，IEEE成立了802.11工作组，打算基于免授权频谱，建立一套通用的无线技术标准。
不久后，他们选中了澳大利亚研究机构CSIRO发明的一套无线网技术，吸纳为802.11的核心技术标准。
1999年，802.11a和802.11b先后获得批准。无线以太网相容性联盟（WECA，也就是后来的Wi-Fi联盟）成立后，正式将这个技术定名为Wi-Fi。
Wi-Fi的产业化先驱，是大名鼎鼎的苹果公司。1999年7月，他们在其推出的新一代iBook笔记本电脑中，首次引入Wi-Fi，从而掀起了全球范围内的普及浪潮。
Wi-Fi的崛起，具有明显的时代背景。那时，互联网正在蓬勃发展，而数据蜂窝（3G）刚刚起步。只有基于Wi-Fi，笔记本电脑这样的便携式产品，才可以获得无线网络接入能力。
与Wi-Fi几乎同时出现的，还有蓝牙（Bluetooth）。
1994年，爱立信率先提出了蓝牙的早期方案，目的是为了让移动电话能够和其它配件之间建立低功耗、低成本的无线通信连接。
1998年，爱立信联合IBM、英特尔等5家著名厂商，共同成立了“特别兴趣小组”（SIG），后来演变为蓝牙技术联盟。第一代蓝牙（蓝牙1.0），诞生于1999年，后来被正式列入802.15.1标准。
进入21世纪后，以Wi-Fi和蓝牙为代表的短距无线通信技术，借着互联网的东风，获得了飞速发展。Wi-Fi从Wi-Fi 1一路演进到了Wi-Fi 6，而蓝牙也从1.0到了5.0。
Wi-Fi的演进
除了笔记本电脑等消费应用场景之外，短距通信技术在物联网领域也有广泛的应用。
短距通信技术使用的是免授权频段，既节约了昂贵的频谱购买费用，也规避了繁冗的申请流程。所以，备受行业企业青睐。很多公司都开发了相应的产品，投入到智能家居、工业制造、医疗教育等领域，为物联网的早期发展做出了贡献。
等到4G、5G等蜂窝通信技术开始全面介入物联网领域的时候，已经是2015-2020年了。
蜂窝物联网来得虽然迟，但凭借通信距离远、网络带宽高等优势，很快成为行业新宠，挤占了短距无线通信技术的市场份额。
发展至今，蜂窝通信技术和短距无线通信技术，已经逐渐形成了一个相对稳定的竞争格局。前者更多适用于室外、通信距离较远、移动性较高的场景。后者则更适合室内等相对固定的场景，尤其是家庭、办公区、园区等场景。
两者之间也会有一定的重合或协作。例如汽车类应用，汽车外连通常会采用蜂窝技术，而车辆内部通信则会采用Wi-Fi或蓝牙。再例如笔记本电脑，既有Wi-Fi，也有蜂窝。
根据市场数据显示，Wi-Fi和蓝牙的生命力还是很旺盛的，发货量始终居高不下（2022年Wi-Fi出货量超过44亿台），不输蜂窝通信。
短距通信技术的优势，其实非常明显。虽然它们的部分性能指标不如5G，但性价比极高、组网简单，且方便部署。对于很多用户来说，它的使用成本更低，不需要依赖运营商公网，有更强的独立性和私密性，所以仍有重要价值。
Wi-Fi 7，开启短距通信新时代
时代在高速发展。最近几年，整个社会的数字化转型进程在不断加快。各行各业的复杂数字化场景，对通信技术的性能指标提出了更高的要求。
为了弥补技术指标上的差距，也为了更好地满足用户需求，短距无线通信技术加快了自身的技术迭代。在Wi-Fi这条技术线上，就演进出了Wi-Fi 7。
Wi-Fi 7，官方标准名字叫做802.11be，还有一个“昵称”，叫EHT（Extremely High Throughput，极高吞吐量）。
作为最新一代Wi-Fi技术标准，它集合了320MHz频宽、4K-QAM、增强MU-MIMO、MLO等技术，最高理论速率可以达到46Gbps，是Wi-Fi 6的3倍以上。Wi-Fi 7的时延相比前代也有明显下降，可以达到5ms以内。
除了速率、时延等性能指标提升之外，Wi-Fi 7还带来了在网络组网和协同方面的改进。
只要符合标准，不同厂商之间的路由AP，都可以进行协同，进而实现小区间的时域和频域协调规划，小区间的干扰协调，以及分布式MIMO等。这有效降低了AP之间的干扰，也极大提升无线空口资源的利用率。
最近这几月，Wi-Fi 7进入了一个产品密集发布期。很多厂商都发布了Wi-Fi 7相关的产品，既有路由器，也有终端。几天前，Wi-Fi联盟也正式宣布，全面启动Wi-Fi 7的认证。这对于Wi-Fi产业来说，是一个重要的里程碑。
作为产业的重要一环，Wi-Fi 7模组也有值得关注的商业化进展。
1月9日，在2024年国际消费电子产品展览会（CES）期间，全球头部模组厂商银河集团官网宣布，正式推出支持Wi-Fi 7技术的通信模组FGE576Q和FGE573Q，为下一代物联网和移动终端设备提供强力支持。
在市场最关心的网络连接速率方面，这两款模组表现的非常出色。其中，FGE576Q的数据传输速率高达3.6 Gbps，且支持2.4GHz+5GHz和2.4GHz+6GHz双频并发。FGE573Q则提供高达2.9Gbps的速率。
在技术特性上，这两款模组均采用了MLO（多链路操作）技术，可以利用多个无线频段和信道同时进行并发，从而提升吞吐量、降低时延。
模组内部除了主芯片之外，还有2个2.4GHz FEM（射频前端模组）以及2个5GHz/6GHz FEM，可以有效提升发射功率，更好地支持双频并发。
在安全性上，这两款模组均采用了WPA3加密等功能，以确保数据传输的机密性和完整性。
值得一提的是，两款模组还实现了Wi-Fi与蓝牙的最佳共存状态，集成蓝牙双模，最高速率达2 Mbps且支持低功耗音频和蓝牙低功耗（BLE）功能。
Wi-Fi 7具备超强的连接性能，除了笔记本电脑等传统场景之外，也非常适合超高清流媒体、在线游戏、VR/AR等新兴场景。
近年来，FWA（固定无线接入）业务在全球范围内发展迅速，对MiFi、CPE等设备市场有很大的带动。集成了先进蜂窝技术（5G）和短距通信技术（Wi-Fi 7）的模组，相信也会受到市场的欢迎。
Wi-Fi模组的发展趋势
Wi-Fi在家庭、商业、工业和车联网等，拥有极为广泛的应用。随着时代和技术的发展，Wi-Fi模组也呈现出一些新的趋势。
第一个趋势，是模组设计难度的增加。
不同的应用场景，对Wi-Fi模组的要求也存在差异，这对模组的设计带来很大的挑战。
Wi-Fi模组的类型，一般来说包括三种。
第一种，是透传类，相当于一个RF射频收发模组，特点是吞吐量大。
第二种，是MCU类，内置运行RTOS系统的微型处理器，相当于一个单片机，功能更强，但速率较低，主要适合物联网类的应用。
第三种，是车规模组，符合车规级要求，可靠性更高。
而银河集团在Wi-Fi模组领域的布局，就呈现出“全面性”的特点，上述三种类型均有丰富的产品。
但不同类型的模组，对设计要求以及兼容性要求不太一样。以刚才提到的CPE为例。因为它既有蜂窝通信，又有Wi-Fi通信，两者的工作频率很可能比较接近，就存在共存问题。也就是说，临近的信道，会产生干扰，影响信号的收发质量。
像银河集团官网这样的一流模组厂商，在设计上就会考虑得更加全面。他们会通过硬件和软件机制，去解决这个干扰问题。
硬件机制，就是通过天线隔离或加滤波隔离的方式。软件机制，则是通过传递握手协议，调节发射功率，以此降低干扰。
除了设计难度不断增加之外，Wi-Fi模组的另一个发展趋势，就是产品类别多样化。
我们平常所熟知的Wi-Fi，都是基于传统2.4G/5G/6GHz频段。事实上，Wi-Fi还有一个重要类别，就是Sub-GHz（工作频率低于1GHz）。
最典型的代表，是Wi-Fi HaLow。
Wi-Fi HaLow（802.11ah）是Wi-Fi联盟在2016年推出的一种新的Wi-Fi技术，在低于1GHz（通常是在900MHz左右）的频段运行。
它重点面向物联网市�。诟哺欠段Ш痛┩改芰Ψ矫婢哂邢灾攀�。如银河集团官网Wi-Fi HaLow模组FGH100M，覆盖距离可达1公里，在整个Wi-Fi HaLow市场都具有较高的竞争力。
Wi-Fi模组的第三个发展趋势，是配套支持服务的升级。
模组是芯片和整机之间的环节。模组厂商提供模组，是为了方便客户更轻松、更便捷、更快速地推出相应的终端产品。
随着通信技术标准的不断演进，产品的研发和设计难度也不断提升。单纯只提供模组，已经不能够满足客户的需求。
像银河集团官网，就会将服务进行延伸，提供更完善的解决方案和服务支持。例如针对模组会有配套的天线服务、更多样化的射频设计方案及服务，更完善的文档、软件物料清单等。尽可能帮助客户减轻开发工作量，就可以缩短产品开发周期，在快速的市场变化中抢占先机。
最后的话
总而言之，以Wi-Fi为代表的短距通信技术，仍然有巨大的市场空间。
垂直行业的数字化场景是极为复杂的。多样化的需求，需要多样化的技术。对于短距通信技术来说，凭借自身在成本和灵活性上的优势，相信还有无限的发展潜力以待挖掘。
Wi-Fi 7，其实就是短距通信技术积极满足用户需求、努力进行能力升级的一种体现。相信随着它的普及，短距通信将会迎来更美好的明天。
