Wi-Fi 7 Extrem hoher Durchsatz: Entfesseln Sie die Kraft

Im ersten Blog dieser Reihe von Blogs zu Wi-Fi 7 haben wir einen umfassenden Überblick über Wi-Fi 7 besprochen, wie wir ihn zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieser Reihe kennen.  

Um Menschen zu helfen, einige wichtige Verbesserungen zu verstehen, die mit Wi-Fi 7 einhergehen, hat RUCKUS Networks ein Whitepaper veröffentlicht, das die wichtigsten Verbesserungen beschreibt, die wir mit Wi-Fi 7 oder 802.11be sehen, da die IEEE-Änderung bekannt ist. Das Whitepaper finden Sie auf der Seite Wi-Fi 7 auf der neuen RUCKUS Networks-Website. 

Dieser Blog wird einen tieferen Blick auf einen der wichtigsten Grundsätze von Wi-Fi 7 werfen, und das ist der Name – Wi-Fi 7 Äußerst hoher Durchsatz. Die anderen Schlüsselfunktionen wie Multi-Link Operation (MLO), Punctured Transmission (auch bekannt als Preamble Puncturing) und verbesserte Servicequalität (QoS) werden in einigen späteren Blogeinträgen behandelt. In diesem Blog werden wir alles über die SPEED sprechen!

Extrem hoher Durchsatz mit WLAN 7

Beginnend mit 802.11n (Wi-Fi 4) begann die IEEE, Suffix-Definitionen für die PHY-Änderungen zu geben, die veröffentlicht wurden, um uns einen Hinweis auf den Fokus auf diese Änderung zu geben. Für 802.11be ist das Suffix „Extrem hoher Durchsatz“ oder „EHT“. Der mathematische Spitzenwert für die Höchstgeschwindigkeit in Wi-Fi 7 beträgt etwas mehr als 46 Gbit/s, aber um diese Geschwindigkeit zu erhalten, sind einige „Merkmale“ erforderlich, um dieses Höchstmaß einer Zahl zu erreichen. 

4096 Quadraturamplituden-Modulation 

Besser bekannt als 4K QAM, ist 4096-QAM (Quadraturamplitudenmodulation) die Technologie, die verwendet wird, um Bits auf ein drahtloses Signal zu codieren, das durch die Luft an das andere Ende übertragen wird. Für den Laien bedeutet dies, dass es 4.096 mögliche Datenpunkte in einer sogenannten Konstellation gibt, in der die übertragenen Daten verschlüsselt werden sollen. Obwohl es cool ist, gibt es einige Herausforderungen bei der Erreichung dieses Codierungsniveaus. 

Drahtlose QAM-Konstellation

Die beste Möglichkeit, diese Herausforderung zu erklären, ist die Untersuchung der sogenannten QAM-Konstellation. Um einfach zu beginnen, beginnen wir mit der 16 QAM-Konstellation, die hier zu sehen ist. 

Abbildung 1: 16 QAM mit EVM

Jeder der Punkte in der Konstellation stellt einen Datenpunkt dar, der mit einer Funkwelle anvisiert wird. Da es 16 QAM ist, ist es leicht zu sehen, dass es insgesamt 16 Punkte, 4 Punkte pro Quadrant gibt. Das orangefarbene Feld steht für das sogenannte Fehlervektor-Magnitude-Feld oder EVM-Feld. Dies ist das Ziel, das getroffen werden muss, und ein Treffer irgendwo in diesem Feld wird als erfolgreicher Treffer auf diesem Ziel registriert und das empfangende Funkgerät zeichnet diesen Datenpunkt auf. 16 QAM ist sehr widerstandsfähig, da diese Zielbox vergleichsweise groß ist, aber wie Sie sich vorstellen können, ist sie nicht sehr schnell. 

Hier kommen 4096 QAM zur Rettung.  

Abbildung 2: 4096 QAM ohne EVM

Gleiche Quadranten, aber mit ein paar weiteren Punkten in jedem Quadranten. Um genau zu sein, stieg die Anzahl der Punkte pro Quadrant von 4 auf 1.024. Das bedeutet, dass die EVM (die nicht einmal gezeigt werden soll) von 1⁄4 des Quadranten auf 1/1024 des Quadranten stieg. Das Signal muss ein winziges Ziel erreichen, um einen erfolgreichen Treffer zu registrieren. Es ist möglich, aber wie Sie sich vorstellen können, wird jede kleine Störung oder jedes Problem dazu führen, dass es das Ziel verfehlt und die Übertragung fehlschlägt. 

Sind 4096 QAM überhaupt im WLAN möglich?

Die Antwort ist ein gemischter Beutel. Möglich? Ja, da Wi-Fi 7 Äußerst hoher Durchsatz die erforderlichen Funktionen hinzufügt, ist es möglich, dies in freier Wildbahn zu erreichen. Ist es wahrscheinlich? Wahrscheinlich nicht in vielen Szenarien. Obwohl es sehr cool und sehr schnell ist, ist es auch zerbrechlich, und wir erwarten, dass wir dieses Maß an Modulation nur in einer kleinen Anzahl von Fällen sehen werden. 

16 Spatial Streams

Wi-Fi 7 Äußerst hoher Durchsatz hängt auch von räumlichen Streams ab, die Geräte verwenden, um Daten in verschiedene Richtungen zu senden und zu empfangen, um Multipath zu verwenden, um gleichzeitig mehr Daten zu senden. Die Anzahl der räumlichen Ströme (je besser, desto schneller) ermöglicht dann höhere Geschwindigkeiten über die drahtlose Verbindung, was zu einer schnelleren Verbindung zum Internet führt, was dann zu einer geringeren Latenz führt. Das klingt zwar cool, geht aber zu Lasten des Stromverbrauchs, um dies zu erreichen. Es braucht einfach mehr Leistung, um mehr räumliche Streams auszuführen. Es gibt auch den Größenfaktor, der erforderlich ist, um diese Anzahl von Streams zu erreichen. Mehr Ströme bedeuten größere Gehäuse, um sie in alle hineinzupassen.  

Mehr Dämpfe = mehr MIMO und weniger Latenz, aber mit Kosten

Wenn wir diese beiden Einschränkungen (Strombedarf und Größe) kombinieren, erwarten wir nie, dass ein Gerät es auf den Markt bringt, das über 16 räumliche Streams verfügt. Es ist im Standard definiert und wird in den mathematischen Berechnungen verwendet, um es auf 46 Gbit/s zu bringen, aber erwarten Sie nicht, dass Geschwindigkeitstests in der realen Welt irgendwo in der Nähe dieser Zahl kommen, dank Geräten, die nicht über 16 räumliche Streams verfügen. 

Von der AP-Seite gibt es bereits Beschwerden über die Größe der Wi-Fi 6E APs sowie die Bedenken über die für den Betrieb der APs erforderliche Leistung. Frühere Generationen von APs benötigten 15 bis 30 Watt PoE-Leistung (802,3af/at), aber selbst bei einem Bruchteil der in diesem neuen Standard definierten Ströme wird vermutet, dass Wi-Fi 7 APs noch mehr Leistung benötigen als zuvor. Der R760 (ein RUCKUS Wi-Fi 6E AP) benötigt beispielsweise 36 Watt Leistung oder 802.3bt Modus 5. Mehr räumliche Ströme bedeuten einen höheren Stromverbrauch, was bereits eine schwierige Messlatte ist. 

Wenn Sie bei Client-Geräten dachten, dass der Akku auf Ihrem Mobilgerät den ganzen Tag über schwer zu halten war, denken Sie daran, dass er nur 1 oder 2 Streams hat. Stellen Sie sich den Stromabfluss vor, wenn er 16 Ströme hätte. 

320 MHz breite Kanäle 

Dank der Veröffentlichung des 6-GHz-Spektrums für die WLAN-Nutzung kann diese Kanalbreite möglicherweise in einer sehr kleinen Anzahl von Anwendungsfällen eingesetzt werden. Bei Anrufen auf der ganzen Welt werden Projektmanager nach zusätzlicher Bandbreite fragen oder sich beschweren, um mehr Leistung zu erzielen. Dies wird direkt aus der Radiowelt und der Breite des Kanals auf der Band entnommen. Wenn Sie mehr Daten gleichzeitig verschieben möchten (eine höhere Ausgabe erzielen), benötigen Sie Kanäle mit mehr Bandbreite, was Wi-Fi 7 extrem hoher Durchsatz nutzen muss.  

Abbildung 3: Bandbreiten des Kanals

Wobei 6 GHz Wi-Fi 7 rettet Äußerst hoher Durchsatz

In den verschiedenen Frequenzbändern von 2,4 GHz und 5 GHz ist es unmöglich, einen Kanal mit einer Breite von 320 MHz zu verwenden. Es gibt einfach nicht genug zusammenhängendes Spektrum, um dies zu erreichen. Bei 6 GHz ist es möglich, einen 320 MHz breiten Kanal, aber nicht viele, zu haben, und Wi-Fi 7 Äußerst hoher Durchsatz wird diese Funktion ebenfalls nutzen.

Das größere Problem besteht hier darin, dass einige regulatorische Bereiche, wie die USA, für 1.200 MHz zusätzliches Spektrum im 6-GHz-Band zugelassen sind, aber nicht jede Region hat dieses Spektrum. Die EU hat beispielsweise nur ein Spektrum von 500 MHz in 6 GHz zugeordnet. In solchen Bereichen ist nur ein einziger 320 MHz breiter Kanal möglich. Selbst bei den gesamten 1.200 MHz Spektrum gibt es bei der Gestaltung mit 320 MHz Kanälen nur drei mögliche Kanäle in 6 GHz. 

Zusätzliche Vorteile breiterer Kanäle

Während wir immer gerne den gesamten zugewiesenen Kanal nutzen können, was unsere Übertragungseffizienz erhöht und optimiert (lesen: reduziert Überlastung des Kanals), bietet ein 320 MHz breiter Kanal einige zusätzliche Vorteile und Herausforderungen.

Zunächst die Herausforderungen:

• Nur zwischen einem und drei verfügbaren Kanälen in 6 GHz.
• Unterliegt Engbandstörungen.

Während die Anforderungen und die Kanalplanung auf der physischen Ebene vorschreiben, ob die Verwendung dieser breiten Kanäle möglich ist, hat der Standard eine Lösung für das lästige Störungsproblem, das wir im nächsten Blog behandeln werden, in dem es um die punktierte Übertragung und die Verwendung von Multi-RU und den RUs geht, die erstmals mit OFDMA in 802.11ax, Wi-Fi 6, eingeführt wurden.

Jetzt die Vorteile:

• Schnellstmögliche Geschwindigkeiten
• Spitzen-MCS und Datenraten
• Geringe Latenz für Anwendungsfälle wie AR/VR, Gaming und Cloud Computing

Welche Geschwindigkeit in Gbit/s sollten wir erwarten?

Zusammengenommen (4K QAM, 16 räumliche Streams, 320 MHz breiter Kanal) sagt die Mathematik, dass sie mit 46 Gbit/s auffüllen kann. Da wir wissen, dass die 16 räumlichen Streams nicht stattfinden, können wir uns am besten 4K QAM auf einem 320-MHz-Kanal mit wahrscheinlich 2 räumlichen Streams erhoffen. Die Mathematik sagt uns, dass sie bei etwa 5.8 Gbit/s ihren Höhepunkt erreichen wird. Obwohl nicht die im Standard angegebenen 46 Gbit/s, ist es immer noch mehr als doppelt so hoch, wie Sie es mit Wi-Fi 6E erwarten können. 

Was ist mit RUCKUS-Netzwerken? 

Klicken Sie hier, um auf das gesamte Whitepaper über Wi-Fi 7 zuzugreifen. Weitere Informationen über Wi-Fi 7 Äußerst hoher Durchsatz oder andere Wi-Fi 7-Themen finden Sie auf der Wi-Fi 7-Website auf der RUCKUS Networks-Website, die Sie hier finden. Diese Seite ist eine Anlaufstelle für alle, die sich über Wi-Fi 7 auf dem Laufenden halten möchten, wenn wir der Änderungsratifizierung durch IEEE und der Wi-Fi 7-Zertifizierungsankündigung der Wi-Fi Alliance nähern. Um den Rest dieser Blog-Serie weiter zu lesen, besuchen Sie die Wi-Fi 7-Seite für zukünftige Links. 

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