Cel mai recent standard Wi-Fi, Wi-Fi 6 și extensia sa, Wi-Fi 6E, promit viteze mari de transmisie a datelor, capacitate mai mare și latență redusă, chiar și în medii cu mulți abonați în rețea. Aceste avantaje deschid numeroase noi variante de aplicații și domenii de utilizare, dar dau naștere și la noi cerințe.
Mult menționatul frigider, care comandă automat alimente nu a devenit popular, dar multe alte dispozitive inteligente de uz casnic au reușit să se impună, așa cum sunt mașinile de spălat care își informează proprietarii prin intermediul unui telefon inteligent că rufele sunt gata. Acest lucru este posibil datorită Wi-Fi, una dintre cele mai cunoscute și mai răspândite tehnologii wireless. Din ce în ce mai multe dispozitive oferă o interfață WiFi și nu doar în sectorul locuințelor inteligente. De asemenea, Wi-Fi își face tot mai mult loc în mediile industriale prin aplicații precum roboții mobili, sistemele de macara, vehiculele cu ghidaj automat sau chiar sistemele de siguranță și securitate și conectarea în rețea a senzorilor din liniile de producție. Aplicațiile de realitate virtuală și de jocuri, precum și aplicațiile de tip wallbox folosesc, de asemenea, această tehnologie fără fir.
Figura 1: Țările în care există suport pentru Wi-Fi 6E (începând cu aprilie 2022). (© Rutronik)
Noile domenii de aplicare impun, de asemenea, noi cerințe pentru această tehnologie și, în ciuda numărului tot mai mare de abonați la rețeaua Wi-Fi, utilizatorii se așteaptă la o conexiune stabilă a rețelei. Acesta este motivul pentru care Wi-Fi Alliance continuă să dezvolte standardele, în permanență. De la apariția primului protocol IEEE 802.11, în 1997, debitul de date s-a îmbunătățit semnificativ cu fiecare nou standard Wi-Fi.
De data aceasta, însă, Alianța Wi-Fi nu a optimizat doar tehnologia, ci și denumirea: Wi-Fi 6 și Wi-Fi 6E (E = enhanced/extended) înlocuiesc denumirea greoaie IEEE 802.11ax. Standardele predecesoare au primit, de asemenea, nume noi: IEEE 802.11ac se numește acum Wi-Fi 5, iar IEEE 802.11n este acum Wi-Fi 4.
Din punct de vedere tehnic, Wi-Fi 6 și Wi-Fi 6E oferă o gamă întreagă de îmbunătățiri:
- OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access): OFDMA este o extindere a metodei OFDM utilizată în tehnologia Wi-Fi 5. În timp ce, în cazul utilizării OFDM, se poate transmite un singur pachet de date către un singur terminal într-o anumită fereastră de timp, OFDMA permite transmiterea unor seturi multiple de date pentru diferite terminale în același pachet de date. Acest lucru sporește eficiența ratei de transfer de date și reduce semnificativ latența rețelei.
- 1024-QAM (modulație de amplitudine în cuadratură): În comparație cu Wi-Fi 5, care utilizează metoda de modulare 256-QAM, 1024-QAM permite cu Wi-Fi 6 un debit de date cu 25% mai mare. Cu 1024-QAM, fiecare simbol transportă 10 biți în timp ce cu 256-QAM, numai 8 biți. Acest lucru este deosebit de avantajos în mediile caracterizate de o densitate mare de terminale WLAN, de exemplu în gări sau la evenimente mari.
- MU-MIMO (multi-utilizator – intrare multiplă, ieșire multiplă): Prin împărțirea lățimii de bandă disponibile în fluxuri spațiale separate, este posibilă comunicația prin intermediul mai multor antene între un punct de acces și mai multe dispozitive, simultan, atât pe legătura descendentă, cât și pe cea ascendentă. În cazul Wi-Fi 5, acest lucru funcționa doar pentru legătura descendentă. Prin urmare, Wi-Fi 6 reduce și mai mult latența rețelei și oferă o mai mare stabilitate.
- TWT (target wake time): TWT “trezește” abonații rețelei pentru a transmite date numai la anumite ore. În restul timpului, dispozitivele “dorm” și, astfel, necesită mai puțină energie. Acest lucru evită, de asemenea, interferențele în comunicația în rețea, deoarece abonații care dorm nu transmit date și nu blochează fluxurile de comunicație – ceea ce reprezintă un avantaj decisiv, în special în domeniul automatizării industriale cu multe aplicații cu senzori.
- Colorarea BSS (set de servicii de bază): Fiecărui BSS, format dintr-un punct de acces și din clienți, i se atribuie o “culoare” (adică un număr) imediat ce un alt BSS se află în apropierea sa. Prin urmare, semnalele provenite de la o altă rețea pot fi detectate și ignorate. Acest lucru permite o utilizare mai eficientă a fluxurilor și o mai bună calitate a transmisiei.
- Standard de securitate WPA3 (Wi-Fi Protected Access 3): În comparație cu standardul precedent WPA2, WPA3 oferă îmbunătățiri semnificative în domeniul autentificării și al criptării, precum și în configurarea dispozitivelor WLAN. În plus, acesta asigură o mai mare securitate în hotspoturile publice. Standardul WPA3 este obligatoriu pentru produsele certificate Wi-Fi 6.
Wi-Fi 6E oferă și mai multe avantaje
Figura 2: Wi-Fi este o piață cu miliarde de dispozitive și o valoare economică estimată în prezent la 3,3 trilioane de dolari. (© Rutronik)
Wi-Fi 6E oferă mai mult decât avantajele menționate anterior: de exemplu, extinderea la banda de 6 GHz.
Wi-Fi 6E se bazează, de asemenea, pe standardul Wi-Fi IEEE 802.11ax, suportând astfel toate tehnologiile menționate, la fel ca Wi-Fi 6. Cu toate acestea, pentru Wi-Fi 6 sunt definite doar benzile originale de 2,4 GHz și 5 GHz, acum extrem de aglomerate. În schimb, banda de 6 GHz devine disponibilă pentru Wi-Fi 6E. Alte fluxuri spațiale de 80 MHz și până la șapte fluxuri spațiale suplimentare de 160 MHz pentru transmiterea datelor permit un debit de date și mai mare cu fluxuri spațiale mai largi. Benzile de 2,4 GHz și 5 GHz, pe care dispozitivele cu standarde Wi-Fi mai vechi le folosesc pentru transmisie, sunt degrevate, ceea ce conduce, la rândul său, la o latență mai mică. Acest lucru face din Wi-Fi 6E o soluție ideală pentru jocuri, streaming și aplicații de realitate virtuală.
Totuși, utilizarea benzii de 6 GHz în cadrul Wi-Fi nu a fost încă deschisă în unele țări. SUA a început în 2020; figura 1 ilustrează ce alte țări i-au urmat de atunci.
Trecerea la această tehnologie necesită un nou hardware
Oricine se gândește acum să treacă la Wi-Fi 6 sau Wi-Fi 6E trebuie să țină cont că dispozitivele cu standarde Wi-Fi mai vechi nu pot fi pur și simplu să “treacă” la Wi-Fi 6/6E printr-o actualizare software. Aceasta înseamnă că toate routerele și dispozitivele care trebuie să utilizeze cel mai recent standard trebuie să fie echipate cu hardware nou. Dispozitivele Wi-Fi 6/6E, pe de altă parte, sunt compatibile cu standardele Wi-Fi mai vechi.
Rutronik are deja în portofoliu produse de la diverși furnizori atât pentru Wi-Fi 6, cât și pentru Wi-Fi 6E:
Intel oferă plăci de rețea combinate pentru Wi-Fi 6 și Bluetooth cu modelele sale AX200 și AX201 în factorii de formă M.2 2230 și M.2 1216. De asemenea, Wi-Fi 6E este deja disponibil pentru cele două plăci de rețea M.2 AX210 și AX211 de la Intel. Toate plăcile de rețea de tip plug-in de la Intel pot fi obținute într-o serie de variante, cu și fără vPRO. AX210 este disponibil, în plus, pentru gama de temperaturi industriale. Sunt disponibile și kituri de dezvoltare.
Silex oferă placa SX-PCEAX pentru Wi-Fi 6 și Bluetooth 5.2 BR/EDR/LE. Modulul se bazează pe un SoC QCA2066 de la Qualcomm și este disponibil în diferiți factori de formă (SMT, half-size PCIe, M.2). Modulul este, de asemenea, certificat pentru banda de 6 GHz pentru Wi-Fi 6E.
Advantech are mai multe carduri plug-in pentru Wi-Fi 6 în gama sa de produse: AIW-163 este o placă M.2 2230 cu cheie A-E (cheia descrie forma de conectare a conectorului M.2) și un interval de temperatură cuprins între 0°C și 70°C. AIW-165, cu factor de formă M.2 2830, are o cheie E și un interval de temperatură de la -40°C la +85°C. Advantech a mai lansat două plăci M.2 2230 E Key la sfârșitul anului trecut. Kiturile sunt, de asemenea, disponibile de la Advantech.
Furnizorul de module Murata se bazează pe seriile de cipuri de la Infineon/Cypress și NXP pentru produsele sale Wi-Fi 6 și 6E. Type 1XL este un modul MIMO 2×2 Wi-Fi 6 și BLE 5.2 2×2 bazat pe NXP, cu un factor de formă mic de 19,1 mm × 16,5 mm. Au fost programate mai multe module pentru 2023: Type 2EA se bazează pe CYW55573 de la Cypress și suportă Wi-Fi 6E. Type 2DL/2DR și 2EL/2ER se bazează pe diferite cipuri NXP. Variantele 2Ex suportă, totodată, Thread pe lângă Bluetooth și Wi-Fi 6. Modulele 2xR dispun de o antenă suplimentară pentru Bluetooth.
Și Panasonic lansează primele module Wi-Fi 6 în 2023.
Rutronik oferă routere cu noul standard Wi-Fi 6/6E de la Asus, iar Silex plănuiește, de asemenea, să adauge Wi-Fi 6E la punțile sale wireless, la serverele și la sistemele sale de prezentare wireless.
Standard stabilit
Produsele sunt, așadar, disponibile, iar numeroși furnizori de dispozitive le implementează deja. Conform informațiilor furnizate de Wi-Fi Alliance, 2,3 miliarde și 350 de milioane din totalul de 29 de miliarde de dispozitive Wi-Fi livrate în 2022 vor fi echipate cu Wi-Fi 6 și, respectiv, Wi-Fi 6E (figura 2). Datorită avantajelor pe care acestea le oferă, cota globală a noilor standarde va crește semnificativ în mod cert.
În timp ce Wi-Fi 6 și Wi-Fi 6E se impun pe piață, Wi-Fi Alliance lucrează deja la următorul standard: Wi-Fi 7 sau IEEE 802.11be. Utilizatorii se pot aștepta la trei benzi (2,4, 5 și 6 GHz) și la viteze de transfer de date și mai mari. Totuși, Alianța Wi-Fi nu va finaliza acest standard până la jumătatea anului 2024. Așadar, va mai trece ceva timp până când hardware-ul cu Wi-Fi 7 va fi disponibil pe piață.
Autor: Kerstin Naser, Corporate Product Manager Wireless
Rutronik | https://www.rutronik.com
