Was ist Wi

Von Neal Weinberg

Mitwirkender Autor, Network World |

Neue Wi-Fi-Standards erscheinen so schnell hintereinander, dass es oft schwierig ist, die Unterschiede zwischen Wi-Fi 5, Wi-Fi 6 und Wi-Fi 6E zu beurteilen – allesamt Standards, die in kommerziellen Produkten übernommen werden. Und jetzt gibt es Wi-Fi 7.

Der chinesische Netzwerkausrüster H3C hat angeblich einen Wi-Fi-7-Router herausgebracht, obwohl die Fertigstellung des Wi-Fi-7-Standards voraussichtlich erst 2024 erfolgen wird.

Wi-Fi 7 oder 802.11be ist der nächste Wi-Fi-Standard, an dem das Institute of Electrical and Electronics Engineers arbeitet. Er verspricht Geschwindigkeiten von satten 46 Gbit/s, fast fünfmal schneller als Wi-Fi 6, sowie eine geringere Latenz. Von Wi-Fi 7 (auch bekannt als Extremely High Throughput) wird erwartet, dass es eine höhere Spektrumseffizienz, eine höhere Energieeffizienz, eine bessere Interferenzminderung, eine höhere Kapazitätsdichte und eine höhere Kosteneffizienz bietet.

Gerade als Sie dachten, dass die IEEE-Ingenieure keine Möglichkeiten mehr hätten, Wi-Fi zu verbessern, entwickelten sie mehrere neue Verbesserungen und Kombinationen von Techniken, um nicht nur eine schrittweise Steigerung, sondern auch einen deutlichen Leistungssprung und eine Reduzierung der Latenz zu erzielen

Hier ist wie.

Wi-Fi 7 verdoppelt die maximale Kanalgröße von 160 MHz auf 320 MHz, was den Durchsatz auf Anhieb verdoppelt. Wi-Fi 7 bietet außerdem Flexibilität, sodass ein Netzwerk je nach Anwendungsanforderungen entweder mit zwei 160-MHz-Kanalsätzen oder einem Kanal mit 320 MHz betrieben werden kann.

Wi-Fi 7 erhöht die Anzahl der Spatial Streams von acht auf 16, wodurch sich auch der Durchsatz verdoppelt. Die Multiple-User-Multiple-Input-Multiple-Output-Technologie (MU-MIMO) teilt die verfügbare Bandbreite in separate Streams auf, die sich die Verbindung gleichmäßig teilen. MU-MIMO reduziert die Überlastung, die dadurch entsteht, dass mehrere Endpunkte gleichzeitig versuchen, auf das drahtlose Netzwerk zuzugreifen. Darüber hinaus unterstützt MU-MIMO die bidirektionale Funktionalität, sodass der Router gleichzeitig Daten empfangen und senden kann. (In Wi-Fi 5 war MU-MIMO auf Downlink-Übertragungen beschränkt.)

Durch die Erhöhung der quadratischen Amplitudenmodulation (QAM) von 1024-QAM auf 4096-QAM wird eine zusätzliche Steigerung des Durchsatzes um 20 % erwartet. So kommen wir von 9,6 Mbit/s in Wi-Fi 6 auf 46 Mbit/s in Wi-Fi 7.

Mit MLO können Geräte gleichzeitig über alle verfügbaren Bänder (2,4 GHz, 5 GHz und 6 GHz) und Kanäle senden und empfangen. Dies verbessert die Leistung, reduziert die Latenz und erhöht die Zuverlässigkeit. Datenflüsse können basierend auf Anwendungs- oder Geräteanforderungen vorab bestimmten Kanälen zugewiesen werden, insbesondere in IoT- oder IIoT-Umgebungen. Oder das Netzwerk kann so konfiguriert werden, dass es in Echtzeit dynamisch das Frequenzband mit der geringsten Überlastung auswählt und Daten über diesen Kanal sendet.

In früheren Wi-Fi-Standards agierte jeder Zugangspunkt unabhängig in Bezug auf die Annahme von Verbindungsanfragen von Endpunkten und die Weiterleitung des Datenverkehrs hin und her zu diesem Endpunkt. Durch den Multi-AP-Betrieb entsteht eine netzartige Konfiguration, in der benachbarte APs koordiniert zusammenarbeiten können, um das Spektrum und die Ressourcennutzung zu verbessern. Der Multi-AP-Betrieb kann so programmiert werden, dass eine Reihe von APs ein Subsystem bilden, in dem Kanalzugriff und Übertragungspläne eng koordiniert werden können.

Wi-Fi 7 unterstützt TSN, einen IEEE-Standard, der für geringe Latenz und erhöhte Zuverlässigkeit sorgt. Die TSN-Technologie, die ursprünglich zur Reduzierung von Pufferung, Latenz und Jitter in Ethernet-Netzwerken entwickelt wurde, nutzt Zeitplanung, um eine zuverlässige Paketzustellung für Echtzeitanwendungen wie IoT oder IIOT sicherzustellen.

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) ermöglicht Access Points die gleichzeitige Kommunikation mit mehreren Clients, indem einzelnen Clients Resource Units zugewiesen werden. Multi-RU erhöht die Spektrumeffizienz, indem sichergestellt wird, dass der Verkehr Störungen auf überlasteten Kanälen vermeidet.

Durch die Kombination der oben genannten Technologien wird die Latenz verringert, sodass Wi-Fi 7 Echtzeitanwendungen wie AR/VR und IoT unterstützen kann. Die Latenz wird auch deterministischer sein, was bedeutet, dass sie nicht über einen bestimmten Grenzwert hinaus ansteigt, was bei bestimmten industriellen Automatisierungsanwendungen wichtig ist, die große Latenzschwankungen nicht tolerieren können.

Während Wi-Fi 5 heute für alle Anwendungen mit Ausnahme der bandbreitenintensivsten Anwendungen ausreichend sein könnte, wird davon ausgegangen, dass die Belastung durch den drahtlosen Datenverkehr im Laufe der Zeit weiter zunehmen wird, insbesondere wenn Unternehmen die digitale Transformation anstreben.

Früher manuell durchgeführte Geschäftsprozesse verlagern sich in die digitale Welt, insbesondere in die Cloud. Und die Datenmenge, die im drahtlosen Netzwerk übertragen werden muss, nimmt exponentiell zu.

Digitale Transformation bedeutet nicht einfach, dass Endbenutzer, die eine bestimmte Funktion mit einem Papierdokument ausgeführt haben, diese Funktion nun mit einer digitalen Kopie ausführen. Geschäftsprozesse werden immer komplexer und vernetzter. Daten werden in Hybrid-Cloud-Umgebungen verschoben. Eine bestimmte Geschäftsfunktion kann mehrere Anwendungen umfassen. Datenintensive Analysen werden im gesamten Unternehmen immer allgegenwärtiger. Video-Collaboration-Plattformen sind zur Norm geworden.

Wi-Fi 7 ist darauf ausgelegt, den erhöhten Datenverkehr aufgrund der digitalen Transformation zu bewältigen und bestimmte Anwendungen zu unterstützen, die deterministische Latenz, ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Servicequalität erfordern. Dazu können industrielle Automatisierung, Überwachung, Fernsteuerung, erweiterte und virtuelle Realität sowie Videoanwendungen gehören. Darüber hinaus werden Wi-Fi 7 und 5G in Edge-Computing-Szenarien, Cloud-Architekturen und privaten drahtlosen Netzwerken zusammenarbeiten.

In bestimmten Situationen könnte Wi-Fi 7 kabelgebundenes Ethernet ersetzen, was wirklich bahnbrechend wäre. Zum Beispiel: ein vollständig drahtloses, völlig netzunabhängiges Büro, insbesondere in Umgebungen auf der grünen Wiese, in denen das IT-Personal keine Kabel in der Decke verlegen oder Kabel zu jeder Kabine oder jedem Büroraum verlegen müsste.

Während die maximale theoretische Geschwindigkeit von Wi-Fi 7 46 Gbit/s beträgt, gehen andere Schätzungen davon aus, dass die realen Geschwindigkeiten viel niedriger sind – etwa 6 Gbit/s –, was immer noch deutlich schneller ist als Gigabit-Ethernet.

In drahtlosen Netzwerken wird die Bandbreite natürlich von den Endpunkten gemeinsam genutzt, während Gigabit-Ethernet jedem Endpunkt dedizierte Gigabit-Leitungen bereitstellen kann. Das ist also eine weitere zu berücksichtigende Variable. Andererseits können drahtlose Netzwerke mehrere Antennen und mehrere Streams verwenden, und Wi-Fi 7 ist darauf ausgelegt, die Vernetzung mehrerer Zugangspunkte zu ermöglichen. Daher ist zumindest eine Analyse seiner realen Leistung in Ihrer Umgebung sowohl notwendig als auch äußerst wichtig Komplex.

Laut Alan Hsu, Corporate Vice President und General Manager des taiwanesischen Chipherstellers MediaTek: „Die Einführung von Wi-Fi 7 wird das erste Mal sein, dass Wi-Fi ein echter Festnetz-/Ethernet-Ersatz für Anwendungen mit extrem hoher Bandbreite sein kann.“ "

MediaTek führte im Januar 2022 eine Demo der Wi-Fi-7-Technologie durch und das Unternehmen prognostizierte, dass Wi-Fi-7-Chips bereits im nächsten Jahr ausgeliefert werden, noch bevor der Standard ratifiziert werden soll. Andere große Chiphersteller wie Qualcomm sind ebenfalls führend bei der Entwicklung von Wi-Fi 7, wobei Qualcomm die Chips für den angeblichen Wi-Fi 7-Router von H3C liefert.

Mario Morales, Group Vice President für Halbleiter bei IDC, sagt: „Die Fortschritte von Wi-Fi 7 bei Kanalbreite, QAM und neuen Funktionen wie Multi-Link-Betrieb (MLO) werden Wi-Fi 7 für Geräte, einschließlich Flaggschiff-Smartphones, sehr attraktiv machen.“ , PCs, Verbrauchergeräte und vertikale Branchen wie Einzelhandel und Industrie.“

Aber es ist noch zu früh, um eine Prognose darüber abzugeben, ob Wi-Fi 7 tatsächlich Ethernet als Standard für Unternehmens-LAN-Konnektivität ersetzen wird. Auf dem Papier scheint Wi-Fi 7 alle Kriterien zu erfüllen, wenn es um Bandbreite, Zuverlässigkeit und Sicherheit (WPA3) geht. Aber Trägheit ist eine starke Kraft und IT-Teams haben möglicherweise dringendere Prioritäten, als vorhersehbares, wartungsarmes Ethernet durch WLAN zu ersetzen.

Es gibt jedoch bestimmte Anwendungsfälle, wie z. B. IoT, industrielle Automatisierung, Zweigstellen-/Großbüros auf der grünen Wiese oder Einzelhandels-/Industrieszenarien, in denen Wi-Fi 7 eine schnellere und einfachere Bereitstellung als Ethernet ermöglichen könnte.

Da viele IT-Abteilungen bereits ein drahtloses Netzwerk zusätzlich zum bereits vorhandenen Ethernet-LAN ​​hinzugefügt haben, um den Mitarbeitern Mobilität zu bieten, könnten Wi-Fi und Ethernet in einem Szenario koexistieren, in dem Wi-Fi das primäre Netzwerk und Ethernet ist bleibt als Backup übrig.

So schnell Wi-Fi 7 mit 46 Gbit/s auch sein mag, die Lieferungen von 400-Gigabit-Ethernet-Geräten (Kabel, Switches) haben sich laut der Dell'Oro-Gruppe im Jahr 2021 verdoppelt. Und die Ethernet-Roadmap sieht Geschwindigkeiten von 800G oder sogar 1 Terabyte bis 2030 vor. Wi-Fi konkurriert also möglicherweise mit Ethernet auf der Zugriffsebene, aber Ethernet bleibt sowohl in Unternehmens- als auch in Hyperscale-Rechenzentren fest verankert.

Da das standardkonforme Wi-Fi 7 voraussichtlich nur drei Jahre nach Wi-Fi 6E verfügbar sein wird, müssen Unternehmen ihre Aktualisierungszyklen genau unter die Lupe nehmen, um ihren Upgrade-Pfad zu bestimmen: Wenn wir Wi-Fi 5 verwenden, sollte das der Fall sein Wechseln wir zu Wi-Fi 6, springen wir zu Wi-Fi 6E oder warten wir auf Wi-Fi 7? Wenn wir uns bereits für Wi-Fi 6 entschieden haben, sollten wir dann dabei bleiben und nur dann auf Wi-Fi 7 upgraden, wenn ein kritischer Geschäftsbedarf besteht?

Laut IDCs Analyse des Unternehmens-WLAN-Marktes für 2021 entfielen 60 % aller ausgelieferten Einheiten auf Wi-Fi 6, während der Rest auf Wi-Fi 5-Verkäufe entfiel, was bedeutet, dass sich viele Unternehmen für Wi-Fi 6 entschieden haben , und viele andere bauen immer noch ihre Wi-Fi 5-Netzwerke aus.

Wi-Fi 7 ist nur der neueste in einer langen Reihe von Wi-Fi-Standards, die nach und nach schnellere, sicherere und zuverlässigere drahtlose Netzwerke ermöglicht haben. Hier finden Sie eine kurze Beschreibung der neuesten Beiträge.

Wi-Fi 5, das 2014 auf den Markt kam, erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von 3,5 Gbit/s und ist für Heimnetzwerke, Zweigstellen und viele Unternehmensszenarien sicherlich ausreichend.

Wi-Fi 6 wurde 2019 von der Wi-Fi Alliance zertifiziert, bietet eine maximale theoretische Durchsatzgeschwindigkeit von 9,6 Gbit/s und ist für dichte Umgebungen wie Stadien, Einkaufszentren und große Büros konzipiert. Es kann auch effektiv in IoT-Umgebungen eingesetzt werden.

Wi-Fi 6E ist eine Erweiterung von Wi-Fi 6 aus dem Jahr 2021 und bietet die gleiche Geschwindigkeit, nutzt jedoch das zuvor nicht verfügbare Funkspektrum im 6-GHz-Band, um eine bessere Leistung zu erzielen, da es keine Störungen durch bereits vorhandene Anwendungen gibt, die um die gleiche Bandbreite konkurrieren. 6E ist für neue Anwendungen wie Virtual oder Augmented Reality und 4G/8G-Video gedacht.

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Neal Weinberg ist ein freiberuflicher Technologieautor und Redakteur.

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