Wi-Fi 7 bruger frekvensbåndene mere effektivt med multilink-drift og en 320MHz kanalbredde, som giver hastigheder så høje som 46Gbps, en reduceret latency og en stærkt forbedret pålidelighed af netværket. Applikationer med real-time krav vil især have fordel af forbedringerne i ydelsen – samt de nye funktioner, som Wi-Fi 7 understøtter
Artiklen har været bragt i Aktuel Elektronik nr. 3 – 2025 og kan læses herunder uden illustrationer
(læs originaludgaven her)
Af Kerstin Naser, corporate product manager wireless, Rutronik
Siden offentliggørelsen af Wi-Fi 6- og Wi-Fi 6E-standarderne har Wi-Fi Alliance introduceret den nyeste IEEE 802.11be-standard – også kaldet Wi-Fi 7 – i 2024. Wi-Fi 7 giver endnu højere datatransmissionsrater og ekstremt lav latency, så standarden opfylder dermed de krav, applikationer som augmented-, virtual- og extended reality kræver.Da mange brugere fortsætter med at anvende Wi-Fi 5 og Wi-Fi 6, har Wi-Fi 6E opnået et stærkt fodfæste på markedet. Visse leverandører tilbyder nu også allerede Wi-Fi 7-kompatible produkter. Wi-Fi Alliance forudser, at der i 2028 vil være 2,1 milliarder Wi-Fi 7-enablede produkter til rådighed på markedet. Routere, smartphones, pc’er og tablets vil være de første produkter, som vil supportere den nye standard, men Rutronik leverer allerede nu også løsninger til den industrielle sektor, hvilket er beskrevet i detaljer i Rutroniks Wi-Fi 7-katalog. Tabel 1 viser udviklingen af og forskellene imellem Wi-Fi-standarderne fra Wi-Fi 5- til den nyeste Wi-Fi 7-standard.
Krav om syv nye funktioner
Wi-Fi Alliance har afklaret nøgleapplikationerne til Wi-Fi Certified 7 som værende multibruger AR/VR/XR, 3D-træning, gaming, video-streaming med ultrahøj opløsning, hybridt arbejde, IIoT samt flere automotive formål. Takket være den høje pålidelighed og høje datatransmissionshastighed kan ultrapræcise applikationer som telediagnostik og fjernkirurgi også være muligheder. Den nødvendige forøgelse af ydelsen skyldes primært de syv følgende funktioner:
1: 320MHz-kanaler, som er til rådighed i lande, der har frigivet 6GHz-frekvensbåndet til Wi-Fi. Ultra-wideband-kanaler fordobler den nuværende største kanalbredde på 160MHz for Wi-Fi 6/6E, hvilket i praksis også fordobler datatransmissionsraterne for de enkelte produkter.
2: Multilink-operation (MLO). Med de foregående WLAN-standarder kunne routere kun vælges til et enkelt frekvensbånd for datatransmission og switch-frekvensbånd under helt specifikke forhold. Med Wi-Fi 7 tillader MLO-produkterne simultant at sende og modtage data over multiple frekvensbånd som 5GHz og 6GHz. Det giver et højere data-throughput, mindre delays og igen øget pålidelighed.
3: 4KQAM. Wi-Fi 7 tillader som sagt højere datatransmissionsrater. Datatransmissionsraten er specificeret af en modulationsteknik kaldet QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Sammenlignet med 1024QAM i Wi-Fi 6/6E og kun 256QAM i Wi-Fi 5, så er 4096QAM (eller 4KQAM) muligt i Wi-Fi 7. 4KQAM tillader op til 20 procent højere datarater (12 bits i stedet for 10 bits).
4: 512 compressed block acknowledgement. Med Wi-Fi 7 kan man sende op til 512 datapakker (MPDU’er – MAC Protocol Data Units) samtidigt sammenlignet med de mulige 256 datapakker i Wi-Fi 6. Den mindsker overheads og øger dermed den overordnede effektivitet.
5: Multiple ressource-units (RU) til én single-station (STA) øger fleksibiliteten ved planlægning af de spektrale ressourcer for at øge spektrets effektivitet. Det kan man opnå, fordi Wi-Fi 7 opdeler kanalen til multiple subkanaler, kendt som ressource units (RU’er). Denne procedure svarer til OFDMA-procedure i Wi-Fi 6. Ved opdeling af kanalerne vil interferenssignalerne kun påvirke en del af WLAN-kanalen frem for hele kanalen, som tilfældet var i de foregående Wi-Fi-standarder. Den resterende del af kanalen kan derfor fortsat bruges til datatransmission.
6: Triggered uplink-access optimerer uplink-adgangen som defineret i Wi-Fi 6 til bedre at kunne håndtere latency-følsomme streams og opfylde quality of service (QoS) kravene. Streaming-klassificeringsservice (SCS) funktionen prioriterer følsomme data som games, voice og video i forhold til ”massetrafik” gennem en klassificering af data.
7: Emergency Preparedness Communication services (EPCS) sikrer en sømløs NSEP-serviceoplevelse (National Security and Emergency Preparedness) med en samtidig prioritering og QoS ved adgangen til Wi-Fi-netværk. EPCS tillader access-points (AP’er) at kommunikere med autoriserede non-AP-stationer med en højere prioritet.
Real-time kræver minimal latency
Applikationer med real-time krav har fordel af den stærkt reducerede latency. For at opnå den teoretisk maksimale datatransmissionsrate på 46 Gbps kræver WLAN-stationer med 16 data-streams (spatial streams) også 16 antenner. I praksis giver det dog ikke mening for mindre produkter som mobiltelefoner. Til typisk brug i hjemmet rækker routere med færre antenner som regel rigeligt. Det giver dog afgjort mening med de mange streams og antenner i større virksomheder, smart city-applikationer, lufthavne, hoteller og lignende steder, hvor der vil være adskillige slutbrugere.
Første produkter er til rådighed
For at få fuldt udbytte af ydelsen og effektiviteten i den nye standard skal produkter til support af Wi-Fi 7 opfylde visse krav. Produkterne skal være udstyret med Wi-Fi 7-kompatible chipsæt, der supporterer de nye funktioner og højere hastigheder. Desuden skal produkterne også kunne bruge adskillige frekvensbånd samtidigt for at booste netværksydelsen. Desuden er support af 4096QAM nødvendig for den højere datatæthed og -effektivitet. Rutronik tilbyder allerede Wi-Fi 7-forberedte routere, mainboards, udvidelses-cards, industrielle moduler og laptops.
Intels BE200- og BE202-moduler understøtter fuldt ud de nye trådløse standarder – primært i forhold til latency, pålidelighed og højere hastigheder. BE202 gør 2,4Gbps med 2 x 2 TX/RX-streams mulig, mens BE200 yder hele 5,8Gbps. Begge løsninger supporterer også Bluetooth 5.4-standarden. Ydermere er disse moduler globalt præcertificerede, hvad der giver betydelige prisbesparelser for kunderne. VPRO-support er foreløbig kun mulig for BE200. Versioner til industrielle temperaturområder eller embeddede applikationer er på vej, men endnu ikke tilgængelige. Begge kort kan leveres i M.2 2230- og M.2 1216-formfaktorer.
Silex annoncerer også en Wi-Fi 7-platform med deres SX-PCEBE. Ligesom Intels produkter er SX-PCEBE plug-in cards også til rådighed i to formfaktorer, enten som et M.2 2230 plug-in board og som en SMD M.2 1620 LGA-type. Ud over Wi-Fi 7 supporterer Siles cards også Bluetooth 5.3, og de er baseret på Qualcomm QCC2076-chipsættet og tåler en driftstemperatur mellem –40°C og +85°C. De første samples af dette modul er til rådighed nu, og seriefremstilling skulle gerne være undervejs, når denne artikel udkommer i starten af 2025.
Ud over de nævnte plug-in cards tilbyder Rutronik også komplette Wi-Fi 7-routere og mainboards fra Asus såvel som dedikerede routere til brug i luften fra Advantech. Wi-Fi 7-chips fra Mediatek er nu tilgængelige for ekspertdesignere og mulige højvolumenprojekter. Egnede Wi-Fi 7-antenner fra 2J og Kyocera AVX kan også fås gennem Rutronik.
Ligesom Wi-Fi 6E supporterer Wi-Fi 7 6GHz-frekvensbåndet, en klar fordel, da 2,4GHz-frekvensbåndet også bruges af flere andre teknologier som Bluetooth, ZigBee og Thread. Man skal dog huske på, at de højere frekvenser også medfører kortere rækkevidder. For at sikre sig en ordentlig WLAN-dækning kan det derfor være nødvendigt at øge antallet af access-points i et netværk. Trods kompatibiliteten af Wi-Fi 7 bagud til tidligere standarder skal ikke bare routere, men også brugerprodukter supportere Wi-Fi 7 for at give fuldt udbytte af fordelene i Wi-Fi 7.
Se mere på: http://www.rutronik.com/fileadmin/Rutronik/Downloads/printmedia/products/06_wireless/Wi-Fi_7_-_Product_Overview.pdf.
Billedtekster:
Tabel 1: Udvikling af og forskelle imellem Wi-Fi-standarderne fra Wi-Fi 5 til Wi-Fi 7.
Foto: Silex lancerer en Wi-Fi 7-platform med deres SX-PCEBE, der fås som både plug-in cards og som LGA-type.
