怎么看WiFi 8

Wi-Fi 已成为以太网和同轴电缆等传统有线连接解决方案的最可行替代方案。它为用户提供了无线连接的便利，使笔记本电脑和电视等众多设备能够不受物理连接的限制。虽然 Wi-Fi 的峰值吞吐量通常超出许多应用程序的需求，但用户在流媒体或视频会议期间有时可能会遇到间歇性抖动。这表明 Wi-Fi 易受环境因素的影响，从而影响信号质量和一致性。在许多住宅环境中，达到与有线网络相当的可靠性仍然是 Wi-Fi 技术面临的重大挑战。

在当前的市场格局下，两种主流无线技术占据主导地位：蜂窝 5G 和 Wi-Fi。虽然关于其中一种技术取代另一种技术的可能性一直存在争议，但在可预见的未来，两者很可能将共存。促成这种共存的因素如下：

1. 成本考虑：5G 服务的成本通常高于 Wi-Fi，这主要是由于 5G 频谱分配相关的高昂许可费用。

2. 设备兼容性：大多数消费电子产品都配备了Wi-Fi功能，而5G或4G连接则不太常见。例如，仅支持Wi-Fi的平板电脑继续引领平板电脑市场。

3. 数据卸载：根据思科的一项研究，到2022年，全球超过50%的移动数据流量将被卸载到Wi-Fi网络，这凸显了Wi-Fi在数据流量管理方面发挥的重要作用。

4. 数据量：下图显示了两种技术之间的数据使用量差异。在美国，4G/5G网络人均每月数据使用量约为23GB，而宽带网络人均每月数据使用量则高达650GB（如图1所示），即每人250GB。而且，大多数宽带数据都通过Wi-Fi传输。这表明Wi-Fi比4G/5G能够处理更大的数据量。 2030年的预测表明，尽管4G/5G每月可承载约60GB的数据流量，但仍远低于Wi-Fi。根据这项研究，到2028年，每个宽带用户的流量将超过1TB，即每人约400GB。

这些观点凸显了5G和Wi-Fi的互补性，它们在无线生态系统中各自扮演着不同的角色。Wi-Fi强大的数据处理能力、成本效益和广泛的设备集成，确保了其在不断扩展的5G基础设施中持续保持重要地位。

如前所述，Wi-Fi 8 被指定为超高可靠性 (UHR)，旨在增强高效可靠的通信。这一代 Wi-Fi 标准将重点转向提高有效吞吐量，即用户在实际环境中体验到的实际数据传输速率。例如，旗舰接入点 (AP) 在每个频段（2.4GHz、5GHz 和 6GHz）上配备三个数据流。大多数 Wi-Fi 客户端最多支持两个数据流和两个频段。通常，客户端可用的信道带宽低于标准定义的最大值。例如，除 iPhone 15 Pro 外，大多数 iPhone 机型都配备 80MHz 带宽。这些智能手机的功能非常适合流媒体播放，在 Netflix 上观看 4K 视频需要 25Mbps 的带宽，在 YouTube 上观看 8K 视频则需要 100Mbps 的带宽。

下表总结了 Wi-Fi 4 至 Wi-Fi 8 的主要特性和参数。Wi-Fi 7 中引入的多 AP 协调概念由于其复杂性而被推迟到 Wi-Fi 8。网状网络的普及使得多个 AP 在家庭中更加常见，从而增强了 Wi-Fi 覆盖范围。然而，如果没有有效的协调，这些 AP 可能会争用并共享公共频谱资源，导致在任何给定时间通常只有一个 AP 使用频谱。因此，提升性能至关重要。为了应对这些挑战，动态子信道操作和非主信道使用已被提出。这些特性旨在当设备之间的数据流数量和信道带宽存在差异时优化性能。例如，BW320（320MHz 带宽）AP 在与 BW80（80MHz 带宽）客户端通信时，必须将自身带宽限制在 BW80，从而损失 75% 的传输能力。动态频谱优化 (DSO) 有效地解决了这个问题。非主信道接入 (NPCA) 旨在解决主信道不可用的情况，允许 AP 和客户端通过非主信道进行通信。

以下是 Wi-Fi 4 到 Wi-Fi 8 演进的对比表：

Wi-Fi 服务因其便捷性和灵活性，已成为日常生活中不可或缺的一部分。过去，人们通常在抵达酒店后寻找以太网连接；如今，旅行者在抵达场所时会检查 Wi-Fi 连接情况。虽然蜂窝 LTE 和 5G 可以提供远距离移动接入，但对于大多数用户而言，它们无法完全取代 Wi-Fi 的效用。如上文所述，互联网连接的最终阶段正日益向 Wi-Fi 和 LTE 过渡，而 Wi-Fi 在这一领域仍占据主导地位。

Wi-Fi 也是全球经济的重要贡献者。根据 WFA 的最新研究，到 2024 年，Wi-Fi 设备累计出货量将达到 459 亿台，其中约 46% 的设备处于活跃使用状态。2024 年，Wi-Fi 设备的年出货量将达到 41 亿台，同比增长约 7%。其中，约 30% 为智能手机，6.5% 为 Wi-Fi 7 设备。

根据 WFA 对 29 个经济体进行的研究，Wi-Fi 提供的全球经济价值在 2024 年达到 4.3 万亿美元，到 2025 年将达到 4.9 万亿美元。美国和欧盟分别以 1.6 万亿美元和 6.37 亿美元位居世界首位。

进一步分析显示，欧盟地区的增长主要得益于物联网 (IoT) 的发展、虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR)、混合现实 (MR) 和扩展现实 (XR) 的应用，以及免费无线网络。此外，欧盟在 6 GHz 频段开放 500 MHz 带宽用于无线网络使用，也带来了显著的推动作用。

美国是全球无线网络使用最广泛的国家。85% 的宽带家庭拥有无线网络服务，55% 的移动用户通过 Wi-Fi 网络（而非蜂窝 4G/5G）访问互联网。随着美国联邦通信委员会 (FCC) 开放全部 6 GHz 频段，为 Wi-Fi 网络提供 1200 MHz 带宽，到 2025 年，无线网络的经济贡献将增长至 1.58 万亿美元。

在27个主要经济体中，中国大陆的PON部署规模最大。预计到2024年中期，中国大陆宽带用户将超过6.5亿，其中28.6%的用户拥有1Gbps或以上的高速宽带接入。平均连接速度为487.6Mbps，较2023年增长17.9%。三大运营商出货的PON网关大多集成了Wi-Fi功能，而部分PON网关则没有Wi-Fi功能，而是使用独立或现有的Wi-Fi接入点。

随着家庭Wi-Fi设备的增多，预计对更优质Wi-Fi的需求也将不断增长。不断增长的无线应用需求确保了Wi-Fi将继续在下一代用例和应用领域发挥主导作用，因为在可预见的未来，Wi-Fi技术尚无可替代。

Wi-Fi 8 将可靠性作为其主要目标，旨在为扩展现实 (XR)、工业自动化、电子医疗等应用提供确定性的无线服务。这种对可靠性的关注与之前的 Wi-Fi 标准（主要侧重于提高速度和吞吐量）相比，是一个重大转变。

根据 IEEE 802.11 的时间表，包含 Wi-Fi 8 的 IEEE 802.11bn 的目标最终批准日期定于 2028 年 9 月。相关产品的认证流程通常在标准批准前一年启动。例如，首批 Wi-Fi 7 产品于 2023 年底发货，Wi-Fi 认证的 Wi-Fi 7 产品将于 2024 年初推出，而 Wi-Fi 7 标准 11be 预计将于 2024 年 9 月获得批准，比原计划晚了 4 个月。按照这个 4 年的节奏，Wi-Fi 8 产品预计将于 2027 年底上市。然而，Wi-Fi 4 的标准化进程有所延长，导致 pre-N 产品在标准正式定稿前约 3 年就已推出。

IEEE 的 Wi-Fi 标准开发周期约为 6 年，如下图所示。值得注意的是，产品通常在标准最终确定之前就已经面世。例如，尽管 Wi-Fi 7 仍处于最终审批阶段，但 Wi-Fi 7 设备自 2023 年底以来就已上市。之所以能提前上市，是因为制造商基于该标准的草案版本开发产品，而不是等待最终版本。Wi-Fi 8 的首批产品预计将于 2028 年初上市，以便在标准正式完成之前，抢占先机，抢占最新 Wi-Fi 技术。最终审批之前的任何后续规范更新都需要通过认证或产品更新来适应，以确保互操作性。

IEEE 802.11 标准的每次迭代都逐步增强了 Wi-Fi 功能。如上图所示，Wi-Fi 7 专注于最大化峰值吞吐量，并采用了多链路操作、320MHz 带宽和 4K-QAM 技术等创新技术。理论上，三频 4x4 Wi-Fi 接入点 (AP) 的最大物理层 (PHY) 速率可以达到 19Gbps 左右。考虑到开销，在干净的环境中，实际峰值吞吐量约为 PHY 速率的 80%。这种纯净的环境通常只存在于洁净的实验室环境中，而非日常使用场景。

随着 Wi-Fi 接入成为家家户户的必需品，干扰已成为不可避免的挑战。为了确保家庭全面覆盖，部署多个接入点 (AP) 或网状网络，情况变得更加复杂，这些接入点通常共享同一信道，以最大程度地降低信道切换延迟。因此，用户在任何特定时刻体验到的吞吐量可能远低于峰值吞吐量。例如，从 Netflix 流式传输 4K 视频需要 25Mbps 的速率，这仅仅是三频 4x4 Wi-Fi 7 接入点峰值吞吐量的一小部分（不到 2%）。

尽管如此，由于协议开销和随机干扰，用户仍然可能遇到抖动。这种实际吞吐量被称为有效吞吐量，即用户可以从 Wi-Fi 连接中获得的实际速度。当有效吞吐量低于 25Mbps 时，用户的流媒体质量可能会明显下降。Wi-Fi 8 强调多个接入点之间的协作，以最大程度地减少干扰并最大程度地提高有效吞吐量。在日常 Wi-Fi 环境中实现可靠的实际性能。

我们将分享关于 Wi-Fi 8 的见解。为了简化讨论，我们将愿景分为几个类别，每个类别包含一组功能。需要注意的是，这种分类具有主观性，因为每个功能都可以归入多个类别。

在本章中，我们将重点讨论标有“快速”的类别。这里的“快速”指的是提高有效吞吐量，而不是产品包装上经常宣传的 PHY 峰值吞吐量。我们的目标是解决用户在典型的日常 Wi-Fi 环境中能够可靠实现的实际性能。我们确定了 Co-SR、Co-BF、MCS 和 DSO 等先进技术，并说明了它们在以下实际场景中提升通信效率的关键方面。

场景：约翰和玛丽住在一栋两层联排别墅里。为了获得良好的上网体验，他们最近订购了1Gbps的宽带服务，并配备了一对入门级Mesh AP（2x2 + 2x2 BW160）。他们多次测量了最大吞吐量。一楼的最佳吞吐量约为1Gbps，二楼约为500Mbps。有一天，为了节省5G漫游费用，约翰和玛丽正在下载Netflix电影，准备出行。约翰住在一楼的餐厅，而玛丽住在二楼的卧室。他们期待着下载能在短时间内完成，但发现下载速度只有300Mbps左右。由于很快就要赶飞机，他们迫切需要在短时间内下载所有喜欢的电影。他们开始怀疑，自己花了大价钱购买了1Gbps的宽带网络服务，为什么网速却只有300Mbps。

问题：Wi-Fi 连接有三对。第一对是主 AP 连接 John 的平板电脑，第二对是主 AP 连接从 AP，第三对是从 AP 连接 Mary 的笔记本电脑。这三个连接公平地共享 1Gbps 的带宽，每个连接大约 300Mbps。如果两个 AP 之间的 SINR 不如 AP 连接平板电脑或笔记本电脑，则相关的链路数据速率会较低，从而限制下载性能。由于平板电脑和笔记本电脑位于不同的楼层，有什么方法可以提高性能吗？

挑战：同时向独立的连接传输数据。例如，从主 AP 到 John 的平板电脑，以及从从 AP 到 Mary 的笔记本电脑。

技术：在二楼，主 AP 到平板电脑的信号强度高于主 AP 到笔记本电脑的信号强度。如果降低传输功率，信号可能会弱到被视为背景噪声，笔记本电脑可能会同时从从 AP 接收数据。这项技术在 Wi-Fi 6 中提出并实现，被称为空间复用 (Spatial Reuse)。如左图 (a) 所示，只有在默认发射功率下，顺序传输才能成功传输数据。通过图 (b) 中的功率控制，可以同时进行通信。

随着 Wi-Fi 8 中多 AP 协调技术的日趋成熟，AP 之间将协商合适的传输功率，从而获得比 Wi-Fi 6 中的 SR 更好的性能。这项新技术被称为协调空间复用 (Co-SR)。Co-SR 操作包含三个阶段：跨 BSS 测量阶段、多 AP 协调阶段和并发传输阶段。

1.跨 BSS 测量阶段：Co-SR 组中的 AP 测量跨 BSS STA 的干扰强度，并在 AP 之间交换此信息。

2. 多 AP 协调阶段：Co-SR 由共享 AP 发起，共享 AP 不限于主 AP。共享 AP 发送 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.并发传输阶段：共享 AP 与共享 AP 同时传输数据。

场景：Alex 和 Susan 住在一套三居室公寓里，拥有 1Gbps 的宽带连接。为了获得良好的家庭 Wi-Fi 连接体验，他们部署了一个高端的双 AP 网状网络。每个 AP 配备 12 根天线，4 条空间流，覆盖 2.4GHz、5GHz 和 6GHz 频段。由于接入了服务提供商的连接，主 AP 的位置靠近门口。由于两个 AP 之间的 Wi-Fi 信号良好，从 AP 的位置位于公寓中央。有一天，Alex 正在书房里从互联网下载一个大型应用程序。Susan 正在厨房里看一部 4K 电影。由于厨房干扰严重，并且所有设备之间共享数据，Susan 在观看电影时略有卡顿。

问题：与上一个场景类似，有三个 Wi-Fi 连接。然而，由于平板电脑和电视彼此靠近，Co-SR 技术无法正常工作。因此，需要一种替代技术来提升性能。

挑战：在某些情况下，降低传输功率可能不足以实现协调空间重用 (Co-SR)，尤其是在 OBSS STA 运行距离较近的情况下。

技术：IEEE 802.11ac 中定义的多用户 MIMO (MU-MIMO) 中的空间零点概念，通过协调波束成形 (Co-BF) 扩展到多 AP 操作。空间零点允许发射机将其信号导向目标接收机，同时通过在目标接收机方向上创建“零点”来最大限度地减少对非目标接收机的干扰。在多 AP 环境中，Co-BF 会占用更多 AP 的空间，从而允许 AP 调整其传输模式，将信号更精确地导向目标设备，同时避免干扰其他设备。

除了传统波束成形的信道探测之外，Co-BF 操作还包含以下三个阶段：

1. 在跨 BSS 信道探测阶段，参与 Co-BF 的 STA 测量来自 OBSS AP 的信道状态信息 (CSI)。

2. 接下来，在由共享 AP 发起的多 AP 协调阶段，OBSS AP 交换有关目标 STA 的信息并计算控制矩阵，包括对其他 BSS 中 STA 的干扰消除。

3. 最后，在并发传输阶段，共享 AP 和共享 AP 都应用控制矩阵并同时传输。

场景：汤姆住在大学附近的一套两居室公寓里。附近有一个庞大的学生社区，几乎所有学生都在公寓里安装了AP。有一天，汤姆正在上网下载一个大文件。下载过程中，他从书房移到了卧室。然后，下载速度突然从300Mbps降到了200Mbps。汤姆想知道到底出了什么问题。

问题：Wi-Fi 速度是根据信噪比选择的。Wi-Fi 7 中有 14 种 PHY 速率，从 2,880Mbps 到 144.1Mbps。从 MCS13 到 MCS6，每增加一级，速度都会下降约 10%。因此，从 MCS5 到 MCS0，速度下降了约 33%。Tom 最初连接到 MCS6，后来连接到 MCS4。PHY 速率实际上下降了 33%。

挑战：在 IEEE 802.11be 中，MCS 等级仅定义了一半的可能组合。我们的研究表明，某些相邻 MCS 等级之间信噪比 (SNR) 要求的差距可能非常大。例如，在加性高斯白噪声 (AWGN) 条件下，MCS2 和 MCS3 之间的差距大于 3.5 dB，MCS4 和 MCS5 之间的差距大于 4 dB。

技术：在下一代 Wi-Fi 中，我们建议添加新的调制和编码方案 (MCS)，以弥补相邻 MCS 级别之间的灵敏度信噪比 (SNR) 要求差距。具体而言，我们建议引入以下 MCS 选项：

通过在MCS级别之间提供更精细的等级划分，系统可以精确地将数据传输速率与当前的信噪比（SNR）匹配。我们的研究表明，这些额外的MCS可以将传输速率提高5%到30%，具体取决于无线信道的具体条件。这些更精细的MCS有助于更精确地进行链路自适应，使系统能够更有效地响应无线环境的动态变化。

场景：Jimmy 邀请三位同学到他的公寓学习，准备迎接即将到来的考试。由于公寓是大学的一部分，他们拥有 1Gbps 的互联网接入。为了享受高速网络，Jimmy 配备了 Wi-Fi 7 旗舰级 BE19000 接入点。在讨论过程中，他们发现需要从学校门户网站下载一个大文件。于是他们同时开始下载同一个文件，结果发现速度都很慢。

问题：部分笔记本电脑、平板电脑和智能手机配备两根 Wi-Fi 天线和 BW80 带宽。例如，大多数 iPhone 都配备 BW80 带宽，但 iPhone 15 Pro 除外，它配备的是 BW160 带宽。最大 PHY 速率约为 1.4Gbps，有效吞吐量约为 1.1Gbps。在存在外部干扰的情况下，由于网络连接受限，这些设备各自能够享受到大约 250Mbps 的速率。

挑战：大多数非 AP 站点 (STA) 的带宽能力与 AP 不同。这种不匹配会导致 AP 在与带宽较低的 STA 交互时带宽利用效率低下。为了解决这个问题，IEEE 802.11ah 和 IEEE 802.11ax 引入了一项名为子信道选择性传输 (SST) 的功能。然而，子信道（也称为 TWT 信道）必须通过 STA 发起的单独 TWT 协议进行预先协商。对于不可预测的流量，AP 无法发起单独的 TWT。由于这些限制，SST 尚未得到广泛部署。

技术：为了充分利用 AP 支持的带宽，下一代 Wi-Fi 提出了动态子信道操作 (DSO) 技术。与预定义的 TWT 服务周期不同，AP 可以根据每个 TXOP 为支持 DSO 的 STA 分配子信道。

动态子信道操作包含以下三个阶段：

1. 在能力握手阶段，AP 从支持 DSO 的 STA 收集信息，包括支持的子信道、子信道切换时间以及其他相关详细信息。之后，每个 TXOP 分为两个阶段：初始控制阶段和 DSO 传输阶段。

2. 在初始控制阶段，AP 为每个支持 DSO 的 STA 分配子信道，并预留足够的时间供 STA 切换子信道。

3. 在 DSO 传输阶段，AP 和 STA 完成传输，之后 STA 切换回主信道。

DSO 的性能在很大程度上受 STA 切换时间和网络中特定流量模式的影响。DSO 可以提供显著的吞吐量优势，我们的研究表明，在多个用例中，吞吐量提升超过 20%。在高流量情况下，当系统性能达到极限时，DSO 的优势更加明显。在峰值吞吐量场景下，DSO 可将吞吐量提升高达 80%。

Wi-Fi 标准的演进源于人们对更快、更可靠、更高效的无线通信日益增长的需求。从 802.11a 到最新的 802.11be，每一项新标准都在速度、容量和性能方面取得了显著提升，使各种应用程序和设备能够无缝连接。随着我们不断创新，并将更多设备融入日常生活，Wi-Fi 技术的进步依然至关重要，它确保我们的无线网络能够满足消费者和企业日益增长的需求。

802.11bn 标准有望取得更大的进步，在日益拥挤和多样化的无线环境中，实现更高的有效速度、更低的延迟和更稳定的通信。

新兴的 Wi-Fi 8 标准标志着 Wi-Fi 标准的重大转变，即从过去注重速度转向更加注重用户体验。这种转变反映了技术领域的普遍趋势：领先的公司更注重效率和低功耗，而非仅仅追求性能的最大化。

与所有突破性技术一样，Wi-Fi 8 的推出也将面临监管挑战和部署障碍。然而，对高性能无线网络日益增长的需求凸显了这一转变的必要性。Wi-Fi 8 所承诺的进步无疑将在未来重塑我们与无线技术的互动。尽管如此，我最热衷的是 Wi-Fi 8 的目标：让无线连接更轻松、更可靠，最终更加可靠，这将让每一位智能家居用户都感到欣喜。

值得一提的是，中国已成为推动无线技术进步的关键力量。中国宽带用户超过5亿，其中很大一部分用户享受着1 Gbps的连接速度，2024年的平均网速将达到248.92 Mbps，同比增长16%，这标志着对尖端无线网络技术的巨大需求。过去二十年来，中国在无线和连接领域的多项进步中，凭借大量的研发投入，一直发挥着至关重要甚至领导的作用。