WI-FI PUNKTET MIT 7 FEATURES - NEUESTER WLAN-STANDARD IEEE 802.11 BE FÜR ANWENDUNGEN IN ECHTZEIT

Nach dem zuletzt veröffentlichten Standard Wi-Fi 6 bzw. Wi-Fi 6E hat die Wi-Fi Alliance Anfang dieses Jahres mit dem neuesten Standard IEEE 802.11 be alias Wi-Fi 7 erneut nachgelegt: Wi-Fi 7 bietet noch höhere Datenübertragungsraten und extrem niedrige Latenzzeiten. Der Standard erfüllt so Voraussetzungen für Applikationen wie Augmented, Virtual und Extended Reality.

Während viele Anwenderinnen und Anwender nach wie vor Wi-Fi 5 nutzen, hat sich inzwischen auch Wi-Fi 6 bzw. Wi-Fi 6E am Markt durchgesetzt. Einige Hersteller bieten bereits Wi-Fi 7-kompatible Produkte an. Die Wi-Fi Alliance erwartet, dass bis 2028 2,1 Milliarden Wi-Fi 7-fähige Geräte auf dem Markt sein werden. Router, Smartphones, PCs und Tablets sind bereits die ersten erhältlichen Geräte, die den neuen Standard unterstützen [1], aber auch für den Industriebereich bietet Rutronik bereits Lösungen an – siehe auch in unserem Wi-Fi 7 Katalog. Tabelle 1 zeigt die Entwicklung und die Unterschiede der Wi-Fi-Standards von Wi-Fi 5 bis zum neuesten Standard Wi-Fi 7.

Tabelle 1: Entwicklung und Unterschiede der Wi-Fi Standards von Wi-Fi 5 bis zu Wi-Fi 7

Die Wi-Fi Alliance definiert als Schlüsselanwendungen für Wi-Fi Certified 7 Multi-User AR/VR/XR, 3D-Training, Gaming, ultra-hochauflösendes Video Streaming, hybrides Arbeiten, Industrial IoT (IIoT) und Automotive [1]. Aber auch hochpräzise Anwendungen wie Telediagnostik und Telechirurgie sind durch die hohe Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit der Datenübertragung denkbar. Die dafür notwendige Leistungssteigerung ergibt sich aus den folgenden sieben Merkmalen [1]: 

1. 320-MHz-Kanäle: Verfügbar in Ländern, die das 6-GHz-Frequenzband für Wi-Fi freigeben. Ultrabreitbandkanäle verdoppeln die derzeit breiteste Kanalgröße von 160 MHz bei Wi-Fi 6/6E auf 320 MHz, wodurch sich auch die Datenübertragungsraten der einzelnen Geräte verdoppeln.
2. Multi-Link Operation (MLO): Bei den bisherigen WLAN-Standards wählen Router ein einziges Frequenzband für die Datenübertragung und wechseln das Frequenzband nur unter bestimmten Bedingungen. Bei Wi-Fi 7 ist es durch MLO möglich, dass die Geräte gleichzeitig auf mehreren Frequenzbändern Daten senden und empfangen (z. B. auf dem 5 GHz Band und gleichzeitig auf dem 6 GHz Band). Dies führt zu einem höheren Datendurchsatz, geringeren Verzögerungszeiten und einer höheren Zuverlässigkeit.
3. 4K QAM: Wi-Fi 7 ermöglicht eine höhere Datenübertragungsrate. Diese Datenübertragungsrate wird durch die Modulationstechnik Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM) angegeben. Im Vergleich zu 1024 QAM bei Wi-Fi 6/6E und nur 256 QAM bei Wi-Fi 5 sind bei Wi-Fi 7 4096 QAM (oder 4K QAM) möglich. 4K QAM ermöglicht nun bis zu 20 Prozent höhere Datenraten (statt 10 bits nun 12 bits).
4. 512 Compressed Block Acknowledgement: Bei Wi-Fi 7 können bis zu 512 Datenpakete (MPDUs - MAC Protocol Data Units) gleichzeitig gesendet werden, während es bei Wi-Fi 6 noch 256 Datenpakete waren. Dies reduziert den Overhead und verbessert somit die Effizienz.
5. Multiple Resource Units (RU) to a single station (STA): Verbessert die Flexibilität bei der Planung von Spektrum-Ressourcen, um die Spektrum-Effizienz zu erhöhen. Dies ist möglich, da bei Wi-Fi 7 der Kanal in mehrere Subkanäle, sogenannte RUs, aufgeteilt wird. Dieses Verfahren ähnelt dem OFDMA-Verfahren von Wi-Fi 6. Durch die Aufteilung der Kanäle behindern Störsignale nur noch einen Teil, statt wie bei bisherigen Wi-Fi-Standards den gesamten WLAN-Kanal. Der verbleibende Teil ist somit weiterhin für die Datenübertragung nutzbar.
6. Triggered Uplink Access: Optimiert den von Wi-Fi 6 definierten Uplink-Zugang, um latenzempfindliche Streams zu berücksichtigen und QoS-Anforderungen (Quality of Service) zu erfüllen. Mit der Funktion Stream Classification Service (SCS) werden die Daten „klassifiziert“, sodass sensible Daten wie Spiele, Sprache und Video Vorrang vor Massenverkehr haben.
7. Emergency Preparedness Communication Services (EPCS): Bietet Nutzerinnen und Nutzern ein nahtloses NSEP (National Security & Emergency Preparedness)-Serviceerlebnis und behält gleichzeitig die Priorität und Qualität des Service (QoS) in Wi-Fi Zugangsnetzen bei. EPCS ermöglicht Access Points (APs) mit autorisierten Nicht-AP-Stationen mit höherer Priorität zu kommunizieren.

Anwendungen mit Echtzeitanforderungen profitieren von der deutlich verbesserten Latenz. Um die theoretisch maximal mögliche Datenübertragungsrate von 46 Gbit/s zu erreichen, sind allerdings WLAN-Stationen mit 16 Datenströmen (Spatial Streams), also auch 16 Antennen, erforderlich. In der Praxis ist dies für kleine Geräte wie Mobiltelefone nicht geeignet und auch für kleine Privathaushalte reichen sicherlich Router mit weniger Antennen aus. Für große Unternehmen, Smart Cities, Flughäfen, Hotels o. ä. mit vielen Endnutzerinnen und -nutzern macht das aber auf jeden Fall Sinn.

Erste Produkte verfügbar

Produkte, die Wi-Fi 7 unterstützen, müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllen, um von der vollen Leistung und Effizienz des neuen Standards zu profitieren. Die Geräte müssen mit Wi-Fi 7-kompatiblen Chipsätzen ausgestattet sein, die die neuen Funktionen und höheren Geschwindigkeiten unterstützen. Außerdem müssen die Produkte in der Lage sein, mehrere Frequenzbänder gleichzeitig zu nutzen, um die Netzwerkleistung zu verbessern. Darüber hinaus wird die Unterstützung von 4096-QAM für eine höhere Datendichte und Effizienz gefordert. Rutronik bietet bereits Wi-Fi 7-fähige Router, Mainboards, Erweiterungskarten, Industriemodule und Laptops an. 

Die Module BE200 und BE202 von Intel unterstützen alle Vorteile des neuen Funkstandards, allen voran geringe Latenzzeiten, hohe Zuverlässigkeit und hohe Geschwindigkeiten: Mit der BE202 sind 2,4 Gbps bei 2x2 TX/RX Streams möglich, mit der BE200 sogar 5,8 Gbps. Beide Lösungen unterstützen zudem den Bluetooth-Standard 5.4. Auch sind die Module weltweit vorzertifiziert, was für die Kunden eine erhebliche Kosteneinsparung bedeutet. VPRO-Unterstützung ist derzeit allerdings nur mit der BE200 möglich. Ebenso sind noch keine Versionen für den industriellen Temperaturbereich oder Embedded-Anwendungen verfügbar. Beide Karten sind in den Formfaktoren M.2 2230 und M.2 1216 erhältlich.

Auch Silex hat mit der SX-PCEBE eine Wi-Fi 7 Plattform angekündigt. Wie die Produkte von Intel wird auch die Steckkarte SX-PCEBE in zwei Formfaktoren angeboten werden, einmal als M.2 2230 Plug-in Board und einmal als SMD M.2 LGA Typ 1620. Das Modul unterstützt neben Wi-Fi 7 auch Bluetooth 5.3, basiert auf dem Qualcomm QCC2076 Chipsatz und besitzt einen Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis +85 °C. Erste Muster sind für Ende 2024 und die Serienproduktion ist für das erste Quartal 2025 geplant. 

Zusätzlich zu den genannten Steckkartenlösungen bietet Rutronik bereits komplette Wi-Fi 7 Router und Mainboards von Asus an, als auch spezielle Avionics-Router von Advantech. Für sehr erfahrene Entwicklerinnen und Entwickler sowie Projekte mit sehr hohen Stückzahlen stehen bereits Wi-Fi 7 Chips des Herstellers Mediatek zur Verfügung. Passende Wi-Fi 7 Antennen der Hersteller 2J und Kyocera AVX können ebenfalls über Rutronik bezogen werden.

Fazit

Wi-Fi 7 unterstützt wie Wi-Fi 6E das 6 GHz Frequenzband – ein Vorteil, da das 2,4 GHz Frequenzband auch von anderen Technologien wie Bluetooth, ZigBee und Thread genutzt wird. Allerdings darf nicht außer Acht gelassen werden, dass eine höhere Frequenz auch eine geringere Reichweite bedeutet. Um eine flächendeckende Verfügbarkeit von WLAN zu erreichen, kann es daher notwendig sein, die Anzahl der Access Points zu erhöhen.

Trotz der Abwärtskompatibilität von Wi-Fi 7 zu den Vorgängerstandards ist zu beachten, dass nicht nur die Router, sondern auch die Endgeräte Wi-Fi 7 unterstützen müssen, um alle Vorteile von Wi-Fi 7 nutzen zu können.

QR- Code zu WiFi Katalog 

Scannen Sie den QR-Code für mehr Infos zu Wi-Fi 7 und den Produktlösungen im Wi-Fi 7 Katalog von Rutronik:

Link: https://www.rutronik.com/fileadmin/Rutronik/Downloads/printmedia/products/06_wireless/Wi-Fi_7_-_Product_Overview.pdf

Referenz:

[1] Wi-Fi Alliance® introduces Wi-Fi CERTIFIED 7™ | Wi-Fi Alliance

Weitere Informationen und eine direkte Bestellmöglichkeit finden Sie auch auf unserer e-Commerce-Plattform www.rutronik24.com.

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