WiFi带宽越来越大的背后

最近瞄到了WiFi7的消息，好像自己离WiFi发展已经很远了，家里还是MikroTik的WiFi5设备cAP ac，从WiFi6，WiFi6E到WiFi7发展太快了,可能自己还停留在MikroTik无线产品的世界里。

特别说明下MHz和GHz（是无线电波频率），Gbps（是每秒传输多少bit的带宽）

WiFi 7，当前基本确定是IEEE 802.11be标准，它是Wi-Fi 6，也就是802.11ax标准的直系血亲，在WiFi 7标准中，会增加6G频段来拓宽网络传输的带宽，WiFi7 可以同时工作在2.4G、5G、6G 3个频段，结合CMU-MIMO技术，WiFi7 理论上最高可以达到30Gbps的网络传输速度。

WiFi6理论速率：

MIMO	Channel width	理论速率
4×4	80MHz	2.4Gbps
8×8	80MHz	4.8Gbps
4×4	160MHz	4.8Gbps
8×8	160MHz	9.6Gbps

那么WiFi6和WiFi7是如何跑到那么大的带宽，其实WiFi增加带宽的原理很好理解，主要的方式就是不断的扩容信道和提升频率，如2车道不够用了，扩建4车道，然后8车道，然后16，32，64，128… 就这样一直下去，我从网上找了一张图，很直观反应了WiFi从发展开始到现在的频率范围变化：

从1985年制定的802.11ab协议开始只有198.5Mhz频率范围，只有2.4GHz和5.8GHz，然后1997和2003年加入新的5GHz频率，分别使频率扩展了200MHz和255MHz，比最初又增加了455MHz

上表给出了5GHz频段增加的情况，受到不同地区和国家的限制，有些频段是无法使用。

但5GHz有一个问题，DFS(Dynamic Frequency Selection)动态频率选择，因为欧洲军方的雷达系统广泛运用这一频率(其中探测隐型飞机的雷达就使用这一频率)。如果民用的无线产品也使用这一频率，很可能会对军事雷达和通讯产生干扰。为了解决这一安全顾虑，在欧洲出售的WLAN产品必须具备TPS和DFS这两个功能，即发射功率控制和动态频率选择。TPS是为了防止无线产品发放过大的功率来干扰军方雷达。DFS是为了使无线产品主动探测军方使用的频率，并主动选择另一个频率，以避开军方频率。通过这种方式，也可以避免其它WLAN，最高效地利用波长。这两个功能是属于强制性的，不符合标准的产品将不会获得欧盟的上市许可。也就是说一旦涉及到军方频率，就会被强制关闭，换另外一个频率，这种在室内还好，在室外使用长距离传输会有影响！

到了2020年，由于WiFi6E的制定，猛然增加了1200MHz的频率范围，所以能跑到9.6Gbps的带宽。不难看出带宽增加和获取频率范围多少关系很大。

频率高低和频率宽度如何影响带宽

2.4GHz的频率每秒波动的频率低，承载的信息就少，5GHz频率每秒的波动频率高，承载的信息就多，6GHz就更高了，还有一点就是频率范围扩大了，信道也就多了！

打个比方，高速公路开始设计是双向4车道，限速100km，改善行车环境扩建到8车道，车速120km，然后又扩建车速提升到160km，12车道，那么100km、120km和160km就是频率，车道就是可以用的频率范围，WiFi带宽的发展其实就是又扩车道，又提车速的过程，车道有多，车速也快，承载的数据也就越多！

还有一个参数channel width，每条空间流占用频率的带宽，也就是车道上是跑的大卡车拉货，还是用小轿车拉货，从5Mhz到160Mhz，5Mhz就是smart一样的mini小车装不了什么东西，但受干扰小，可以在中间车道穿梭。而80MHz-160MHz就是大卡车，能封装的数据就很多，一次拉够，如果一旦堵车了，这些数据就只能等待，丢包和延迟就很厉害了，同时也容易被周边信号干扰！

下图是WiFi 6E路由器2×2 MIMO的空间流，选择20MHz频率可以有59条车道，160MHz有7条车道！

RouterOS当前的hAP ac2系列产品只支持80MHz，MikroTik的WiFi设备已经落后了很多，虽然有60GHz设备，但本身就是特殊应用场景，非普通大众能使用的。

这些频率资源是很宝贵的，因为4G和5G移动通信网络也是在2GHz-3GHz，5GHz-6GHz里面使用，特别是6GHz的分配，目前各国还在商讨中，美国联邦通信委员会已经通过了该频谱，也已经授权首批使用该频谱的设备。6GHz也被用于6G通信的频谱之一，这个频谱划分全球各国还在商讨中，特别是我国对6G通信的发展特别重视。

在频率不变的情况下，想要更大的带宽，就需要更多的信道，当然还有其他的技术可以提升OAM、OFDM和OFDMA等，但毕竟有限，还是暴力的占用频段来得更快。

在来看看WiFi7的特点，从网上搜了主要如下：

一、支持更多的数据流，引入CMU-MIMO

802.11ax最多支持8条数据流，而它当时的一大改进就是引入了MU-MIMO，让多个设备可以同时使用多条空间数据流与接入点进行通信。802.11be会将这个数字扩大一倍，让设备支持总计16条数据流。支持更多的数据流也将会带来更强大的特性——CMU-MIMO，C代表Coordinated（协同），意为16条数据流可以不由一个接入点提供，而是由多个接入点同时提供。

CMU-MIMO是迎合目前无线网络多接入点发展方向的新特性，近几年来为了扩大Wi-Fi网络的覆盖范围，人们常常会采用Mesh组网方式，这其实就是增加了接入点数量。而CMU-MIMO则可以让用户充分利用上多出来的接入点，将16条数据流分流到不同的接入点中，同时进行工作。

二、引入新的6GHz频段，三频段同时工作

802.11ax标准同时使用2.4GHz和5GHz两个频段，而它有一个小升级版本，也就是之前讲过的Wi-Fi 6E则是引入了新的6GHz频段（5925-7125 MHz，共1.2 GHz带宽）。802.11be将会继续使用这个新频段，并且努力达成同时使用三个频段进行通信的目标，以获得更大的通信带宽来增加自己的速率。而它也将会扩大单信道的宽度，从802.11ax的160MHz倍增到320MHz。

三、信号调制方式升级到4096QAM，拥有更大数据容量

无线技术当然会涉及到信号的调制方式，在802.11ax中，标准使用的是1024-QAM调制，而802.11be预计将继续升级调制方式，直接使用4096-QAM，这将扩大传输数据容量，为最高30Gbps的速率打好基础。

 

WiFi伤身？

再说下，WiFi辐射对人有没有伤害，大家先去了解下1905年爱因斯坦发表的光电效应论文，就因为这篇给他颁发了诺贝尔奖！开始人们都以为只要给足够多的光照射（光就是电磁波），就可以把电子从原子中挤出来，好像往水桶里面灌水，就可以把水溢出一样，但事实不是这样，反而是频率越高的光（紫外光-紫色外的光，例如x射线），仅仅只需要一个光子就可以把电子从原子核挤出来，

光子能量大小通过公式   E=普朗克常数*光频率

普朗克常数是一个固定值（我们世界能观察到的最小值），光子能量大小就取决于光的频率！频率越高能量越大。WiFi的频率还没有到可见光频率。如下:

能量高到UV和X-rays（就是紫外光和X射线），就会造成电离辐射，光子射进原子后，会将电子从原子中撞出，破坏原子结构，打断DNA链！对我们身体造成伤害！1905年爱因斯坦就给了解释，所以大家还是多给自己科普下，不要愚昧无知的听别人乱说，别担心WiFi会影响身体，该怎么用就怎么用，4G、5G移动通信同理！