Wi-Fi 7与5G-Advanced协同发展探索

Wi-Fi 7的局域高质量连接和高性价比，与5G-A的广域覆盖和移动性优势相结合，能够显著提升网络整体性能、网络容量和覆盖范围，从而为用户带来更高效的通信体验。本文将围绕共通技术、无线覆盖、认证安全以及数据传输四个核心方向，深入探讨Wi-Fi 7和5G-A两大通信系统的协同发展路径。

在数字经济迅猛发展的背景下，通信技术已成为现代社会运转的基石，它不仅服务于个人和家庭，还深入到智能制造、智慧能源、智慧城市等多个行业领域。目前，社会对具备高速率、低时延、大容量和广覆盖特性的无线通信技术的需求日益增长，以Wi-Fi 7和5G-Advanced（以下简称“5G-A”）为代表的新一代无线通信技术正加速融入社会各领域、各环节，赋能经济社会数字化转型升级。Wi-Fi 7作为Wi-Fi技术标准最新的演进版本，专注于高性能的局域无线场景，相比Wi-Fi 6在提高传输速率、降低传输时延和增加网络容量等方面均取得了显著进步。与此同时，5G-A作为5G网络的最新能力演进，专注于广域无线场景，在网络智能化、行业网络融合、确定性能力增强、定位和感知能力增强等方面取得了进一步发展，可为用户提供更智能、更易用、更稳定的高速数据传输服务。Wi-Fi 7的局域高质量连接和高性价比，与5G-A的广域覆盖和移动性优势相结合，能够显著提升网络整体性能、网络容量和覆盖范围，从而为用户带来更高效的通信体验。本文将围绕共通技术、无线覆盖、认证安全以及数据传输四个核心方向，深入探讨Wi-Fi 7和5G-A两大通信系统的协同发展路径。

1、共通技术协同驱动网络演进

Wi-Fi 7和5G-A作为复杂的通信系统，虽然在工作频段、信道编码、通信协议等方面存在较大差异，但两者在未来演进方向上均采用了共通的技术手段，例如ISAC、SDN、NFV、AI等，以下是对每项技术的简要介绍和分析。

ISAC（Integrated sensing and communication）技术，即通信感知一体化技术，目前已在手势识别和车辆识别等场景中得到应用。该技术结合通信和感知功能，使设备能够在传输数据的同时进行环境监测。Wi-Fi基于信道状态信息（CSI）进行无线感知，通过菲涅尔区等先进感知模型，实现手势识别和人体轨迹追踪等应用；基于Wi-Fi的无线感知标准IEEE 802.11bf将于2024年正式发布，预计可推动Wi-Fi感知能力进一步发展。5G-A系统结合高频波束与多天线技术使能基站实现“雷达”功能，可识别车辆和低空飞行物的位置、速度与方向等。未来Wi-Fi与蜂窝网络系统将在优先考虑无线通信的基础上优化感知能力，在设计阶段就面向通信指标和感知指标的需求，进行一体化设计。SDN（Software-defined Networking）技术和NFV（Network Functions Virtualization）技术，即软件定义网络技术和网络功能虚拟化技术，两大技术都以实现网络虚拟化为目标，通过实现物理设备的资源池化，提升网络管理和业务编排效率。

SDN技术采用集中的网络控制器和标准化的网络架构模型，实现了更加灵活、稳健、快速的网络部署与管理能力；NFV技术则将传统物理设备的网络功能封装成独立的模块化软件，通过在硬件设备上运行不同的模块化软件，在单一硬件设备上实现多样化的网络功能。Wi-Fi 7和蜂窝网络系统均使用了SDN和NFV架构，可实现网络的智能优化和资源的高效利用，为用户提供更加可靠、便捷的无线连接服务。

AI（Artificial Intelligence）技术，即人工智能技术，是当下最热门的技术之一，利用AI技术提升无线网络性能已成为通信领域的研究热点。Wi-Fi 7可以利用AI的大数据处理和智能决策能力，为网络带来预测性维护和智能优化，使网络能够根据负载和用户需求实时优化。5G-A除了将AI能力应用于网络维护和编排外，还将空口AI技术应用于信道信息反馈、定位、波束管理等。未来，Wi-Fi和蜂窝网络系统将与AI进一步融合，从而达到提升网络系统运行效率和用户体验的效果。

2、无线覆盖协同实现全域连接

移动蜂窝网络旨在提供广域覆盖，适用于大范围的室外环境以及移动性场景；而Wi-Fi在家庭、企业等室内局域场景下，具备部署成本低、性价比高等优势。因此，可以将Wi-Fi 7网络作为5G-A的补充接入点，实现“局域+广域”全覆盖或局域覆盖的进一步增强，进而提升用户的通信体验。

在办公楼宇等存在严重遮挡的部分室内场景中，5G信号强度或因穿透损耗严重而无法满足用户的通信需求，从而形成室内通信“死角”。

Wi-Fi 7作为室内场景中5G网络的有效补充，可实现低成本的室内场景“无死角”覆盖，为用户的稳定通信提供双重保障。

在城市边缘、农村等地区，5G基站建设相对受限，网络覆盖不足成为了一大难点。“Wi-Fi 7+传统IP承载网络”的部署方案可有效解决这些地区5G覆盖不足的问题，为该地区用户提供廉价、稳定的无线通信服务。

在机场、体育馆等密集场景中，海量连接和超高吞吐量的用网需求可能超过5G-A的能力峰值，而作为无线局域网的Wi-Fi 7，可以在这些场景中进行频段资源和连接数量的补充，为密集场景下的海量用户提供高质量通信服务。

在飞机、高铁等移动场景中，Wi-Fi无法通过有线宽带连接到互联网，但笔记本电脑等不含5 G模组的个人终端依旧存在联网需求。通过CPE(Customer Premise s Equipment)等网络终端设备建立无线局域网，将5G信号转换为Wi-Fi信号，以此满足移动场景下无5G模组的个人终端的联网需求。

3、认证安全协同提升Wi-Fi 7认证可靠性

尽管Wi-Fi 7在用户鉴权认证方面取得了重要进展，但与5G-A相比，在安全性和可靠性方面仍存在一定差距。5G-A可凭借成熟的认证流程和终端侧加密的SIM卡信息，提供更高水平的安全性。因此，5G-A系统可通过专用网元和协议机制实现与Wi-Fi 7系统的安全协同，在酒店、机场等网络安全风险较高的公共场所中，进一步优化Wi-Fi 7用户的认证可靠性，确保整个网络的安全。

5G-A系统实现与Wi-Fi 7安全协同最核心的技术是N3IWF（非3GPP互操作功能网元），专责处理非3GPP（非蜂窝）网络。在非可信接入场景下，例如公共Wi-Fi 7热点，N3IWF可通过构建安全隧道和实施IPSec等安全协议，提供接入点并确保数据安全传输。N3IWF的功能不仅限于简单的连接管理，还能通过严格的安全策略，对传输的数据进行加密和认证，以防范潜在的威胁和攻击。此外，N3IWF还支持身份认证和授权流程，只允许经过认证的用户接入网络，确保了网络的整体安全性。

4、数据传输协同提升确定性保障

Wi-Fi 7和5G-A在数据传输方面展现出强大的协同潜力，特别是在低时延、高稳定性和大带宽方面的应用中，两者可通过多通道协同技术提供具有确定性保障的通信体验。其中，应用软件改造、硬件设备部署以及5G-A内生确定性协同是确定性多通道协同的三大关键技术方向。

软件应用升级是指将传统的通信中间件替换成MP-TCP、QUIC等新技术构建的传输通道，通过端侧的软件升级实现Wi-Fi 7和5G-A的数据协同传输。IETF（互联网工程任务组）提出的MP-TCP和QUIC技术，可通过在不同通信系统间建立多条传输通道，增强链路的冗余性和协同能力，为用户提供更高的上下行速率、降低网络传输时延、减少抖动和丢包率，从而提高网络对大带宽、低时延和高可靠性业务的支持能力。

硬件设备升级是指将传统的无线网关和CPE，替换成支持多网络制式接入的新型多功能接入网关。在方案中，多功能接入网关作为一种实用的硬件解决方案，能够实现多种网络的协同工作。它通过内部的多发选收和流量分流汇聚功能，在移动蜂窝网络和Wi-Fi之间协调传输用户数据，且无需修改应用软件即可实现Wi-Fi 7网络与5G-A网络的有效协作。简而言之，通过引入多功能接入网关，运营商能够更灵活地整合不同网络，提供传输更可靠、带宽更充足的通信连接，以满足行业关键业务对网络的严苛要求。

5G-A内生确定性协同是5G-A系统的内生能力之一。不同于传统无线网络的封闭架构，5G-A设计了ATSSS（Access Traffic Steering,Switching and Splitting）功能，规定了外部数据协同接入及转发机制。在方案中，5G-A系统可基于内生的ATSSS功能有效管理和整合通过Wi-Fi 7接入的流量，这种能力包括流量控制、流量切换以及流量分割，能够在蜂窝网络、Wi-Fi之间无缝切换和分配流量，为用户提供更顺畅和高效的数据传输服务。

5、结语

在不远的将来，Wi-Fi 7和5G-A网络的协同发展将为生产生活带来更多便利。例如，在工业核心生产控制环节，通过Wi-Fi与蜂窝网络的协同传输，可显著提高传输性能，确保无线工控业务的稳定运行；在5G网络覆盖“死角”，可通过Wi-Fi 7的“补盲”部署，提供高效且经济的无线通信服务；在酒店、餐厅、机场等区域，企业可以借助蜂窝网络的管理架构和SIM卡信息，实现区域Wi-Fi对用户的高效认证，这不仅降低了用户认证流程的复杂度，还显著提升了认证的安全性。同时，随着共通技术的不断演进，Wi-Fi 7和5G-A的技术方案之间将相互补充完善。未来，产业各方应加强技术交流，推动技术融合发展，拓展丰富的应用场景，提升用户的网络体验。

作者：马泽瑞 郑成龙 杨博涵 肖善鹏

单位：中国移动研究院