Verständnis der Wi-Fi 6E-Technologie und die Zukunft der drahtlosen Konnektivität

Wi-Fi 6, auch bekannt als 802.11ax Wi-Fi und AX Wi-Fi, ist der Industriestandard der nächsten Generation für die Wi-Fi-Technologie. Seine Systeme und seine Verbreitung werden von der Interkonnektivität abhängen, die von Kabelkonfektionen und Hochfrequenz-Steckverbindern (RF) wie denen von Amphenol bereitgestellt wird. Diese Lösungen werden entscheidend sein, um die Geschwindigkeit und Netzwerkzuverlässigkeit von Wi-Fi 6 auf seinem Weg zum globalen Markt zu unterstützen. RF-Verbindungen sind für den Erfolg von drahtlosen Netzwerken, die auf nahtlose interne Prozesse und Konnektivität angewiesen sind, unerlässlich. Daher ist es wichtig zu verstehen, was Wi-Fi 6 Verbrauchern und Unternehmen gleichermaßen bieten wird.

• Wi-Fi 6 nutzt 1024 Quadratur-Amplituden-Modulationen (QAM) neben einem 160-MHz-Kanal, um Geschwindigkeiten von bis zu 9,6 Gbit/s zu ermöglichen, verglichen mit den 6,9 Gbit/s des herkömmlichen 256-QAM 802.11ac.
• Dank der 1024-QAM-Technologie kann jedes Symbol 10 statt 8 Bits übertragen, was eine Verbesserung von 25 % gegenüber den herkömmlichen 256-QAM-Netzwerken des 802.11ac darstellt.

Für den Verbraucher bedeutet dies nahtloses Streaming und Nutzung von internetfähigen Diensten. Wi-Fi 6 bietet außerdem viermal mehr Kapazität für Geräte im Netzwerk:

• 8x8 Uplink/Downlink
• MU-MIMO (Mehrbenutzer-Multiple-Input-Multiple-Output)
• OFDMA (Orthogonaler Frequenzmultiplex-Mehrfachzugriff)
• Basic Service Set (BSS) Färbung, die eine kontinuierliche Zuverlässigkeit in überlasteten Netzen ermöglicht.
• Wi-Fi 6 verwendet außerdem ein 4x längeres OFDM-Symbol (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), wodurch 4x mehr Unterträger entstehen, was eine 11%ige Geschwindigkeitssteigerung und eine verbesserte Netzabdeckung ermöglicht.

Außerdem ermöglicht die Kanalbreite von 160 MHz (gegenüber 80 MHz bei 802.11ac) eine schnellere Verbindung zwischen Ihrem Gerät und dem Router. Dies wiederum reduziert die Gefahr von Verzögerungen oder Pufferung beim Streaming.

Während der vorherige 802.11ac-Kanal nicht in der Lage war, die OFDMA-Technologie zu nutzen, nutzt Wi-Fi 6 diese Fähigkeit, um Router zur gleichzeitigen Übertragung von Paketen und Daten an mehrere Geräte zu nutzen, ohne dass das gesamte Netzwerk überlastet oder verlangsamt wird. Dies führt zu schnelleren Uploads und Downloads für den Benutzer. Die 8x8 MU-MIMO-Fähigkeit von Wi-Fi 6 baut darauf auf, indem sie es den angeschlossenen Nutzern ermöglicht, bis zu 8 Up- oder Download-Streams zu nutzen, ohne dass die Qualität der Bandbreite merklich abnimmt.

Marktpotenzial für Wi-Fi 6

Das Marktpotenzial für Wi-Fi 6 ist sowohl in Bezug auf die geografische Reichweite als auch auf die Kapitalerträge enorm.

• Mit einer Marktgröße von 11,59 Mrd. USD im Jahr 2022 und einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 17,9 % zwischen 2022 und 2027 wird der Markt letztlich 26,2 Mrd. USD erreichen (31 % des weltweiten Marktumsatzes entfielen 2022 auf den asiatisch-pazifischen Raum).
• Die wichtigste treibende Kraft hinter diesem Wachstum ist die steigende Zahl von Internetnutzern, die letztendlich Netzwerke benötigt, die trotz überlasteter Umgebungen eine hohe Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit bieten.
• Da sich die Qualität der gestreamten Medien insgesamt verbessert (z. B. in Bezug auf die Auflösung), werden auch die Anforderungen an die Wi-Fi-Netzwerke steigen, da sie in der Lage sein müssen, dies zu unterstützen.

Das Haupthindernis für das Marktwachstum sind Co-Kanal-Interferenzen und Konkurrenzverluste. Als Konkurrenzverlust wird die schlechte Netzleistung bezeichnet, die auftritt, wenn mehrere Clients auf einen einzelnen Zugangspunkt zugreifen. Ko-Kanal-Interferenzen treten auf, wenn mehrere Zugangspunkte, die denselben Hochfrequenzkanal nutzen, die Leistung des Netzwerks gegenseitig beeinträchtigen.

Diese Probleme treten vor allem in Regionen mit einer gut entwickelten Wi-Fi-Infrastruktur auf, z. B. im asiatisch-pazifischen Raum, in Nordamerika und in Europa. Die Integration weiterer Wi-Fi-Netze in diesen Regionen kann diese Probleme noch verschärfen und gibt Anlass zur Sorge hinsichtlich der Verbreitung neuer Zugangspunkte und der Verteilung der Nutzer auf diese.

Wi-Fi 6 und Wi-Fi 6e - was ist der Unterschied?

Der Hauptunterschied zwischen dem Standard Wi-Fi 6 und der Wi-Fi 6-Erweiterung (6E) besteht darin, dass 6E eine sprichwörtliche "Überholspur" für Geräte schafft, die in der Lage sind, diese zu nutzen, was insgesamt zu geringeren Latenzzeiten und höheren Geschwindigkeiten führt. Wi-Fi 6-fähige Geräte sind in der Lage, Daten innerhalb des 6-GHz-Bandes schnell zu übertragen und profitieren gleichzeitig von der Tatsache, dass das Netzwerk selbst nicht durch ältere Geräte überlastet ist. Auf organisatorischer Ebene bietet Wi-Fi 6E verbesserte Sicherheitsmaßnahmen, die sichere Netzwerkübertragungen ermöglichen. Die Wi-Fi Alliance hat vorgeschrieben, dass alle Wi-Fi 6E-Geräte durch Wi-Fi Protected Access 3 (WPA3) geschützt sein müssen, was eine universelle Sicherheit über die Zugangspunkte hinweg gewährleistet, die der Klassifizierung des Netzwerks entsprechen.

Anwendungen im industriellen Umfeld

Da Wi-Fi 6 erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit bietet, sind die Aussichten auf einen Einsatz im Bereich der industriellen Anwendungen beträchtlich. Im Bereich der Lieferketten und der Fertigung ermöglicht Wi-Fi 6 mehr Transparenz und Sicherheit, indem es die Möglichkeiten zur komplexen Fernwartung und -diagnose festigt. Die Nutzung von OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) durch Wi-Fi 6 ermöglicht mehreren Nutzern den gleichzeitigen Zugriff auf den Kanal, ohne dass die Leistung beeinträchtigt wird. In diesem industriellen Umfeld würde dies bedeuten, dass mehrere Benutzer mit unterschiedlichem Bandbreitenbedarf gleichzeitig die volle Geschwindigkeit eines Wi-Fi 6 Access Points (AP) nutzen können.

Industrielle Umgebungen werden auch von der Übertragungstechnik von Wi-Fi 6 profitieren: Beamforming. Während die vorherige Generation der Netzwerktechnologie ebenfalls Beamforming nutzte, bietet Wi-Fi 6 eine zweifache Steigerung der Anzahl der für den gleichzeitigen Benutzerzugriff verfügbaren Streams (von vier auf acht). In einem industriellen Umfeld würde dies eine erhebliche Steigerung der den Nutzern zur Verfügung stehenden Gesamtbandbreite ermöglichen.

Was kommt als Nächstes für Wi-Fi?

Wi-Fi 7, auch bekannt als 802.11be, wird voraussichtlich die nächste Generation der Wi-Fi-Technologie nach Wi-Fi 6 (802.11ax) sein. Die Entwicklung verspricht erhebliche Verbesserungen gegenüber Wi-Fi 6 und 6E und bietet bis zu viermal höhere Geschwindigkeiten. Sie arbeitet in allen drei Industriestandardbändern (2,4 GHz, 5 GHz und 6 GHz), um die Frequenzressourcen vollständig zu nutzen. Während Wi-Fi 6 als Antwort auf die wachsende Anzahl von Geräten in der Welt entwickelt wurde, ist es das Ziel von Wi-Fi 7, erstaunliche Geschwindigkeiten für jedes Gerät mit größerer Effizienz zu liefern. Es beinhaltet auch clevere Fortschritte, um Latenzzeiten zu reduzieren, die Kapazität zu erhöhen und die Stabilität und Effizienz zu verbessern.

Welche Vorteile wird Wi-Fi 7 bringen?

• Höhere Datenraten: Wi-Fi 7 soll im Vergleich zu Wi-Fi 6 noch höhere Datenraten bieten, um der steigenden Nachfrage nach schnelleren und zuverlässigeren drahtlosen Verbindungen gerecht zu werden. Erreicht wird dies durch fortschrittliche Modulations- und Kodierungstechniken.
• Verbesserte Spektraleffizienz: Wi-Fi 7 wurde entwickelt, um das verfügbare Funkspektrum effizienter zu nutzen, was eine bessere Leistung in Umgebungen mit hoher Gerätedichte ermöglicht.
• Verbessertes MU-MIMO (Multi-User, Multiple Input, Multiple Output): Mit der MU-MIMO-Technologie können mehrere Geräte gleichzeitig mit dem Router kommunizieren, was die Effizienz des gesamten Netzwerks verbessert. Es wird erwartet, dass Wi-Fi 7 diese Funktion weiter verfeinert und verbessert.
• Erhöhte Kanalbandbreite: Wi-Fi 7 unterstützt größere Kanalbandbreiten und ermöglicht so eine schnellere Datenübertragung. Bei Wi-Fi 6E kann die Bandbreite bis zu 160 MHz betragen. Wi-Fi 7 unterstützt Kanäle mit einer Bandbreite von bis zu 320 MHz. Dies könnte zu einer verbesserten Leistung führen, insbesondere in Szenarien, in denen höhere Datenraten entscheidend sind.
• Höhere QAM: Die Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM) ist ein Verfahren zum Senden und Empfangen von Daten in Hochfrequenzwellen. Je höher sie ist, desto mehr Informationen können aufgenommen werden. Wi-Fi 7 unterstützt 4K-QAM, während Wi-Fi 6 1024-QAM unterstützte und Wi-Fi 5 sogar auf 256-QAM beschränkt war.
• Bessere Verlässlichkeit: Der neue Standard wird wahrscheinlich Mechanismen zur Abschwächung von Interferenzen und zur Gewährleistung konsistenterer und zuverlässigerer Verbindungen auch in überfüllten drahtlosen Umgebungen enthalten.
• Abwärtskompatibilität: Wie frühere Wi-Fi-Standards wird auch Wi-Fi 7 voraussichtlich mit älteren Wi-Fi-Geräten abwärtskompatibel sein, so dass diese mit Wi-Fi 7-Routern verbunden werden können, wenn auch mit geringerer Geschwindigkeit.
• Sicherheitsverbesserungen: Wi-Fi 7 wird wahrscheinlich aktualisierte Sicherheitsfunktionen enthalten, um den sich entwickelnden Cybersecurity-Bedrohungen und -Schwachstellen zu begegnen.
• Unterstützung für IoT und intelligente Geräte: Wi-Fi 7 wird voraussichtlich eine verbesserte Unterstützung für die wachsende Zahl von IoT-Geräten (Internet of Things) bieten, die oft besondere Anforderungen an die Konnektivität stellen.
• Energie-Effizienz: Obwohl nicht so ausgeprägt wie bei den Mobilfunktechnologien, könnte Wi-Fi 7 Energiesparfunktionen einführen, um die Akkulaufzeit von Geräten in bestimmten Szenarien zu verlängern.

Was ist anders als bei den vorherigen Generationen?

MLO-Technik

Mit Wi-Fi 7 wird die Multi-Link Operation (MLO)-Technologie eingeführt, die es Geräten ermöglicht, Daten gleichzeitig über mehrere Funkbänder zu senden und zu empfangen, um eine einzige aggregierte Verbindung herzustellen. Dies sorgt für eine schnellere Durchsatzleistung.

Marktpotenzial für Wi-Fi 7

• Der Wi-Fi 7-Markt wird im Jahr 2023 auf 1,0 Mrd. USD geschätzt und soll bis 2030 24,2 Mrd. USD erreichen, bei einer CAGR von 57,2 % zwischen 2023 und 2030.
• Die steigende Akzeptanz des Internets der Dinge (IoT) ist der Haupttreiber für das Marktwachstum.
• Nordamerika wird voraussichtlich die höchste Wachstumsrate während des Prognosezeitraums aufweisen.
• Hohe Installationskosten und die Überlastung des Spektrums stellen eine große Herausforderung für den Wi-Fi 7 Markt dar.

Anwendungen in verschiedenen Branchen

• Unternehmen
• Medien und Unterhaltung
• Intelligentes Zuhause
• Intelligente Stadt
• Gesundheitswesen
• Öffentliche Sicherheit
• Bildungsinstitutionen

Neueste Entwicklungen

• Im Dezember 2022. Rohde & Schwarz und Broadcom kündigen in Zusammenarbeit die Verfügbarkeit einer automatisierten Testlösung für Broadcom Wi-Fi 7 Chipsätze an.
• Im Januar 2023. MediaTek stellt auf der CES 2023 verbraucherfertige Wi-Fi 7-Produkte in verschiedenen Produktkategorien vor, darunter Gateways für Privathaushalte, Mesh-Router, Fernsehgeräte, Streaming-Geräte und mehr.
• Im März 2023 ging Lounea eine Partnerschaft mit TP-Link ein, um als erster finnischer Wi-Fi-7-Betreiber Wi-Fi-7-Standards für drahtlose Heimnetzwerke anzubieten.

Verwandte Amphenol-Produkte

Amphenol RF hat eine Reihe von Schnittstellen mit hoher Bandbreite entwickelt, die eine ausreichend hohe Datenübertragungsrate für die nächste Generation von Wi-Fi bieten. Die neue Wi-Fi-Technologie erfordert Steckverbinder und Kabelkonfektionen, die mehr Daten schneller und in geringerer Größe übertragen können.

Die Schnittstellen 2.2-5 und 4.3-10 sind ideal für Wi-Fi-Anwendungen, da es sich um leichte, robuste Steckverbinder in einem kleineren Design handelt. Der herkömmliche 7-16-Steckverbinder, der besonders zuverlässig und witterungsbeständig ist, ist die perfekte Lösung für drahtlose Infrastrukturanwendungen, die eine lange Lebensdauer erfordern, um rauen Umgebungen standzuhalten. Die TNC, die in wasserdichten IP67-Versionen erhältlich sind, unterstützen auch die nächste Wi-Fi-Generation mit höherer Zuverlässigkeit.

Es gibt auch spezielle Produkte wie HD-EFI und HD-AFI, bei denen es sich um ultrakompakte Schnittstellendesigns handelt. Trotz ihrer geringeren Größe unterstützen diese Produkte Wi-Fi-Anwendungen für eine konsistente und zuverlässige Konnektivität, selbst in überfüllten Umgebungen.

Schließlich unterstützen die Hochleistungsserien SMA, SMP und SMPM von Amphenol RF größere Kanalbandbreiten und ermöglichen so eine höhere Datenübertragung.

Für eine Komplettlösung sind RF-Antennen für IoT-Geräte wie Smartphones und Tablets in einer Vielzahl von externen und internen Konfigurationen erhältlich, einschließlich Embedded-Chip- und PCB-Versionen.