性能全面升級,Wi-Fi 8將帶來更高可靠性無線傳輸

現在,Wi-Fi已是無處不在,在日常生活和工作中,我們對這項技術的依賴越來越高。說到底,這項無線局域網(WLAN)技術,其核心作用是讓手機、電腦、智能家居等設備擺脫物理網線束縛,通過「接入點」(如無線路由器)無線連接到局域網,並進一步訪問互聯網。把目光放到影音產品身上,近年無線音頻傳輸方式在各大發燒音響系統和影音產品中被廣泛使用,其中最為常用的為藍牙和Wi-Fi無線傳輸技術,這兩種無線傳輸技術所傳輸的是數字音頻。不知道大家是否記得,從1997年誕生的初代Wi-Fi(Wi-Fi 1),發展至今的Wi-Fi技術日趨成熟。特別是近幾年的發展尤為明顯,從2020年的Wi-Fi 6到去年的Wi-Fi 7,我們見證了速度和工作效率的顯着提升。即便Wi-Fi還未實現全面覆蓋,新一代的Wi-Fi 8也正在積極推進其早期定義階段,預計最終規範將於2028年出台。

Wi-Fi無線傳輸技術

Wi-Fi通過無線局域網(WLAN)進行音頻傳輸,適用於在家中或辦公環境中的網絡音頻播放。Wi-Fi有足夠的帶寬傳輸無損音頻到DSP進行解碼,也是現代Hi-Fi的發展方向。Wi-Fi傳輸的優點是傳輸速度快、距離遠,適合多房間音響系統。然而,Wi-Fi需要經過路由器來中轉數據,路由器由多台上網設備共享,帶寬由路由器動態分配。因此,當播放設備閑置一段時間後需要重新播放音樂時,會出現連接不上接收器,或者需要待路由器重新分配帶寬的情況。

事實上,Wi-Fi比藍牙擁有更多的優勢,以Wi-Fi無線來說吧,它的傳輸距離遠,覆蓋範圍大,無疑是其優勢,如今家庭Wi-Fi帶寬,輕鬆達到百兆級別,這也就意味着Wi-Fi無線音頻在即便是傳輸無損,甚至是高清DSD音樂,都無需進行壓縮就可以順利傳輸,這就徹底解決了困擾無線音樂領域已久的傳輸失真問題,讓無線音樂在傳輸環節,甚至是超越了傳統線纜傳輸的效果。

而即便在普通家庭中,Wi-Fi也可以輕鬆實現無縫隙覆蓋,如此一來,音樂欣賞就更加輕鬆,在家庭的任一角落,都可以隨意的擺放音箱,享受音樂。同時,Wi-Fi無線連接,還能賦予音箱強大的功能,如自動上網連接音樂進行播放,便於連接多個設備,而即便是手機作為播放器,也不會出現突然來電,音樂中斷的尷尬。

近兩代技術的對比

Wi-Fi 6的推出可以更好地同時處理網絡上的大量設備。這就好比移動網絡的升級——2G、3G、4G、5G,數字越大,代表的速度越快、性能越好。Wi-Fi 6的最高速率可達9.6Gbps,作為對比Wi-Fi 5為3.5Gbps。更多的設備接入且能夠加快每台設備的速度,Wi-Fi 6最為重要的一點改進是支持OFDMA技術,簡單來說它允許一次向多個設備傳輸數據。這就好比送外賣,Wi-Fi 5上的OFDM技術僅支持一次送一單,而OFDMA技術允許多單同時接送。放到實際網絡環境中,這意味着路由器能夠允許更多設備同時連接到網絡。在連接相同數量設備的情況下,其速度是Wi-Fi 5的近4倍。Wi-Fi 6最為重要的一點改進是支持OFDMA技術,簡單來說它允許多個設備以及多個應用同時進行傳輸以及接受數據。我們用卡車送貨來做比喻,Wi-Fi 5上的技術僅支持一次送一個目的地且只能運送一種物品(視頻、文本、音頻等等),而OFDMA技術允許多個目的地多個物品同時運送。在提高性能的同時增加了效率,也就能夠讓更多設備接入Wi-Fi。

Wi-Fi 7則通過引入先進的編碼方式、更多的省電技術和改進的射頻模塊,顯示出在減少耗電量方面的潛力,尤其是在支持多鏈路操作(MLO)、提高頻譜利用率和降低延遲的同時。這些技術的發展預示着Wi-Fi 7將在保持高速網絡連接的同時,更有效地管理能源消耗。Wi-Fi 7比上一代的Wi-Fi 6有更多更客觀的技術優勢,例如信號覆蓋範圍更大,即使產品在相同的天線設計下,Wi-Fi 7的無線信號覆蓋範圍有提升,這得益於更新晉的信號處理技術和算法。另外,Wi-Fi 7可以實現更多設備連接的性能,例如在多設備環境下能夠提供更穩定的連接,這意味着在設備密集的網絡環境中,Wi-Fi 7能夠更好地管理頻道和資源,減少擁堵,提高用戶對每個設備的無線網絡體驗。Wi-Fi 7在延遲上也更少,相比上一代技術,Wi-Fi 7通過引入更快的調製方式和新的協議優化來降低延遲,這對於實時應用程序和雲遊戲等對低延遲要求較高的應用非常重要。可以說,遊戲對無線網絡更高的響應要求,也加速了Wi-Fi 7的應用和普及。

把Wi-Fi提升到新高度

Wi-Fi標準由一群來自全球各地的工程師和技術人員在IEEE 802.11標準機構內通力合作開發。領先科技公司正在積極推動下一代Wi-Fi底層標準Wi-Fi 8的開發。這項工作由IEEE802.11bn任務組牽頭,並由其領導的「超高可靠性」(UHR:Ultra High Reliability)計劃負責。

UHR代表着將Wi-Fi性能提升至新高度的大膽願景。指導該標準開發的IEEE範圍文檔概述了一個明確的目標:讓無線連接更快、響應更靈敏、更穩定。按照目前的標準,Wi-Fi的性能指標令人印象深刻:數千兆比特的吞吐量、低於10毫秒的延遲以及低於0.1%的丟包率。傳統上,每一代Wi-Fi版本更新都會通過增加頻寬、頻道數量以及引入全新的編碼調變等方式,不斷提升Wi-Fi的數據傳輸速度。然而,Wi-Fi 7的最高速度已高達23Gbps,因此Wi-Fi聯盟並不打算再提高理論速度,而是將專註於改善實際性能和增強連接可靠性的新功能。在傳輸技術的底層上,Wi-Fi 8(802.11bn)與Wi-Fi 7(802.11be)近乎相同,同樣具備2.4GHz、5GHz和6GHz頻段,相同的4096QAM編碼、8個Spatial Streams、支持MU-MIMO、多重OFDMA,以及最高320MHz頻道寬帶。即便如此,Wi-Fi 8仍力求更上一層樓,不僅在性能上比Wi-Fi 7有了顯着提升,更能在最具挑戰性的場景下實現這一目標。

Wi-Fi 8的優勢

隨着Wi-Fi接入成為家家戶戶的必需品,干擾已成為不可避免的挑戰。為了確保家庭全面覆蓋,部署多個接入點(AP)或網狀網絡,情況變得更加複雜,這些接入點通常共享同一信道,以最大程度地降低信道切換延遲。因此,用戶在任何特定時刻體驗到的吞吐量可能遠低於峰值吞吐量。例如,從Netflix流式傳輸4K視頻需要25Mbps的速率,這僅僅是三頻4×4 Wi-Fi 7接入點峰值吞吐量的一小部分(不到2%)。

儘管如此,由於協議開銷和隨機干擾,用戶仍然可能遇到抖動。這種實際吞吐量被稱為有效吞吐量,即用戶可以從Wi-Fi連接中獲得的實際速度。當有效吞吐量低於25Mbps時,用戶的流媒體質量可能會明顯下降。Wi-Fi 8強調多個接入點之間的協作,以最大程度地減少干擾並最大程度地提高有效吞吐量。在日常Wi-Fi環境中實現可靠的實際性能。

Wi-Fi 8技術特點:高可靠性

Wi-Fi 8的技術特點旨在解決現有Wi-Fi標準在密集環境和高負載下的可靠性問題。以下是其核心特點:

1、多接入點協調(Multi-AP Coordination)

這一功能允許多個接入點協同工作,通過協調信號傳輸減少干擾和切換延遲。根據ResearchGate的研究,這將顯着提升覆蓋範圍,特別適合大型公共場所和企業環境。

2、增強的多鏈路操作(Enhanced Multi-Link Operation, EMLO)

基於Wi-Fi 7的多鏈路操作(MLO),EMLO進一步優化2.4GHz、5GHz和6GHz頻段的同時使用。根據Tom』s Hardware的報導,這將提供備用數據路徑,減少單一鏈路故障的影響。

3、低延遲設計

研究顯示,Wi-Fi 8目標將95%延遲分佈降低25%,相比Wi-Fi 7的極高吞吐量(EHT)操作。這一特點特別重要,適用於對延遲敏感的應用,如實時遊戲和遠程醫療。

4、先進錯誤修正與重傳協議

根據arXiv的論文,Wi-Fi 8將採用更強的錯誤檢測和修正機制,如混合自動重傳請求(HARQ),確保數據完整性。

5、主動網絡管理

利用機器學習和AI,Wi-Fi 8網絡將能預測潛在問題並動態調整參數。根據 Wi-Fi NOW Global的分析,這將提升網絡的自適應能力,減少用戶感知的斷線。

6、其他潛在特點

研究還提到可能探索毫米波集成和環境能量收集(Power-over-Wi-Fi),但這些仍屬於早期研究階段,具體細節尚未確定。

結語

作為新一代連接標準,Wi-Fi 8的即將到來標誌着一次根本性的轉變——不再僅追求峰值速率,而是優先保障在複雜的現實環境下提供可靠的性能表現。其設計目標是在高擁塞、易受干擾且移動性強的環境中,也能提供穩定、低時延且近乎無損的連接體驗。相信在2028年Wi-Fi 8正式商用後,這項技術將在企業環境中實現智能移動辦公空間、互聯家庭中沉浸式和關鍵應用,以及公共場所的無縫高密度連接方面發揮關鍵作用。預計在未來,Wi-Fi 8將與5G/6G蜂巢式網絡形成更為緊密的協同與互補關係,而非單純的競爭,兩者將共同構成未來無所不在的、分層的、智能化的連接網絡,為用戶提供在不同場景下的最佳連接體驗。