In den vorherigen Artikeln unserer technischen Sharing-Reihe haben wir vier Arten von LPWAN (Low Power Wide Area Network) vorgestellt, darunter LoRa , NB-IoT , eMTC und SigFox . In den folgenden Artikeln wird der Autor Inhalte im Zusammenhang mit der drahtlosen Kommunikationstechnologie für kurze Entfernungen veröffentlichen. Zu den drahtlosen Kommunikationstechnologien für kurze Entfernungen gehören Wi-Fi , ZigBee , Bluetooth und Z-Wave, mit denen wir vertraut sind. Heute werden wir den mysteriösen Schleier von Wi-Fi lüften.
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Seit über 20 Jahren deckt WLAN den ständig steigenden Netzwerkbedarf mit nur zwei Frequenzbändern ab, 2,4 GHz und 5 GHz. Laut ABI Research hat der WLAN-Datenverkehr bereits den Mobilfunkverkehr übertroffen, und der Upload-Verkehr wird im Jahr 2022 voraussichtlich um 80 % ansteigen, womit er den größten Beitrag zum Verkehrswachstum leistet.
Da sich Anwendungen mit ultrahohem Durchsatz und geringer Latenz immer weiter durchsetzen, wird die Wi-Fi-Technologie der siebten Generation (Wi-Fi 7), auch bekannt als IEEE 802.11be, intensiv erforscht. Wi-Fi 7 soll Geräten schnellere und effizientere drahtlose Verbindungen ermöglichen und so eine neue Ära der Datenübertragung einläuten.
Entwicklung der Wi-Fi-Technologie
Was sind die Unterschiede zwischen Wi-Fi 7 und Wi-Fi 6?
Perspektiven für die Entwicklung von Wi-Fi
Entwicklung der Wi-Fi-Technologie
01
802.11
Erscheinungsjahr: 1997
Definiert das Carrier Sense Multiple Access with Collision Vermeidung (CSMA/CA)-Protokoll und die kompatible Verbindung von Datenkommunikationsgeräten in lokalen Netzwerken (LAN).
02
802.11b
Erscheinungsjahr: 1999
Auch bekannt als Wi-Fi 1 (Wi-Fi der ersten Generation)
802.11b hat eine theoretische maximale Datenrate von 11 Mbit/s und nutzt die CSMA/CA-Medienzugriffstechnologie des ursprünglichen Standards, was den Durchsatz deutlich steigerte und die Kosten senkte. Es wurde weithin als WLAN-Protokoll akzeptiert.
03
802.11a
Erscheinungsjahr: 1999
Auch bekannt als Wi-Fi 2 (Wi-Fi der zweiten Generation)
Der IEEE 802.11a-Standard übernimmt das gleiche Kernprotokoll wie der ursprüngliche Standard, arbeitet jedoch mit einer höheren Frequenz (5 GHz). Die theoretische Datenrate beträgt 54 Mbit/s, andere Datenraten liegen bei 6 Mbit/s, 9 Mbit/s, 12 Mbit/s, 18 Mbit/s, 24 Mbit/s, 36 Mbit/s und 48 Mbit/s. Es ist jedoch nicht mit 802.11b interoperabel, da es in verschiedenen nicht lizenzierten ISM-Bändern arbeitet.
04
802.11g
Erscheinungsjahr: 2003
Auch bekannt als Wi-Fi 3 (Wi-Fi der dritten Generation)
802.11g hat einen theoretischen Durchsatz von 54 Mbit/s und ist der Nachfolger des beliebten 802.11b-Standards, der einen maximalen Durchsatz von 11 Mbit/s hat. Beide nutzen das 2,4-GHz-Band, 802.11g nutzt jedoch OFDM. Es ist abwärtskompatibel und unterstützt 802.11b- und 802.11g-Clients.
05
802.11n
Erscheinungsjahr: 2009
Auch bekannt als Wi-Fi 4 (Wi-Fi der vierten Generation)
802.11n ist nach 802.11a, 802.11b und 802.11g der nächste IEEE 802.11-Standard. Es ergänzt die 802.11-Standardreihe. 802.11n nutzt eine Technologie namens Multiple Input/Multiple Output (MIMO) und breitere Funkfrequenzkanäle. Es bietet außerdem einen Mechanismus namens „Frame Aggregation“, um die Zeit zwischen Übertragungen zu verkürzen, und ist abwärtskompatibel mit 802.11b/g-Geräten.
06
802.11ac
Erscheinungsjahr: 2014
Auch bekannt als Wi-Fi 5 (Wi-Fi der fünften Generation)
802.11ac hat eine theoretische Höchstgeschwindigkeit von 1300 Mbit/s (1,3 Gbit/s) bis 2300 Mbit/s (2,3 Gbit/s) und baut auf den Funktionen von 802.11n auf, um Durchsatz, Bandbreite und Geschwindigkeit zu erhöhen.
07
802.11ax
Erscheinungsjahr: 2019
Auch bekannt als Wi-Fi 6 (Wi-Fi der sechsten Generation)
IEEE 802.11ax ist das WLAN der sechsten Generation und baut auf den Vorteilen von 802.11ac auf. Es bietet eine höhere drahtlose Kapazität und Zuverlässigkeit durch die Verwendung dichterer Modulationsschemata, kleinerer Unterträgerabstände und zeitplanbasierter Ressourcenzuweisung. 802.11ax ist eine Dualband-Technologie, die in den Frequenzbändern 2,4 GHz und 5 GHz arbeitet und Geschwindigkeitsverbesserungen auch für das niedrigere Frequenzband ermöglichen kann. Es wird erwartet, dass es vollständig mit 802.11a/b/g/n/ac-Clients kompatibel ist.
08
802.11be
Erscheinungsjahr: 2024 (voraussichtlich)
Auch bekannt als Wi-Fi 7 (Wi-Fi der siebten Generation)
Wi-Fi 7 ist die neueste Wi-Fi-Technologie für Router und Modems und viermal schneller als Wi-Fi 6. Dieser enorme Durchsatz unterstützt Virtual Reality (VR), Spiele mit geringer Latenz und Streaming in höherer Qualität. Obwohl es die Art und Weise, wie Sie das Internet nutzen, verändern wird, wird es erst 2024 vollständig verfügbar sein. Zertifizierte Wi-Fi 7-Geräte werden voraussichtlich bis 2025 auf dem Markt populär werden.
Wi-Fi 7 wird Geschwindigkeiten von bis zu 46 Gbit/s erreichen, wobei Router eine Verbindung zu mehr Geräten herstellen, die jeweils einen enormen Durchsatz und orthogonale Amplitudenmodulation (QAM) für effizientere drahtlose Verbindungen nutzen.
Was sind die Unterschiede zwischen Wi-Fi 7 und Wi-Fi 6?
Wi-Fi 7 ist viel schneller als Wi-Fi 6, da mehr Daten über die Pipeline an mehr Geräte übertragen werden, ohne dass sich das Benutzererlebnis gegenseitig beeinträchtigt. Wenn Sie oben ein Spiel ansehen möchten, während Ihr Partner im Arbeitszimmer einen Film spielt und Ihre Kinder im Schlafzimmer „Star Wars“ mit VR-Kopfhörern spielen, treten bei diesen synchronen Vorgängen keine Pufferprobleme auf.
Die folgende Abbildung ist eine Zeitleiste verschiedener Wi-Fi-Standards seit 1997, die von der Wi-Fi Alliance geteilt wird: 
Spezifische Vorteile von Wi-Fi 7:
① Höhere Geschwindigkeit
Eine so große Geschwindigkeitssteigerung für Wi-Fi 7 ist kaum vorstellbar. Der Sprung von einer theoretischen Maximalgeschwindigkeit von 9,6 Gbit/s auf 46 Gbit/s, was der vierfachen Geschwindigkeit entspricht, ist extrem. Darüber hinaus ist Wi-Fi 6 relativ gut in der Lage, die aktuellen Übertragungsanforderungen zu erfüllen. Warum also eine so schnelle Version der drahtlosen Technologie einführen?
Die folgende Tabelle zeigt den Geschwindigkeitsunterschied zwischen Wi-Fi 6 (2019) und Wi-Fi 7 (2024). Diese zusätzliche Geschwindigkeit wird neue Möglichkeiten der Nutzung des Internets eröffnen. Sie können zum Beispiel ein Paar Schuhe virtuell anprobieren oder eine Brille tragen, was Ihnen ein „echtes“ Gefühl vermittelt und Ihnen beim Einkauf viel Zeit und Geld spart.
② Geringere Latenz
Im Vergleich zu Wi-Fi 6 weist Wi-Fi 7 eine viel geringere Latenz auf. Obwohl die Verdoppelung der Geschwindigkeit einen großen Sprung darstellt, hat die Verbesserung der Geschwindigkeit einen erheblichen Dominoeffekt auf die Latenz, also die Verzögerung, die Sie erleben, wenn Sie in einer Besprechung sind, Spiele spielen oder streamen. Laut Microsoft werden Sie eine allgemeine Verzögerungsreduzierung um das 100-fache feststellen, und die Verzögerung von VR-Geräten wird um das 15-fache reduziert, was die Lade- und Pufferzeiten erheblich verkürzt.
Der deutliche Rückgang der Latenz hat weitreichende praktische Anwendungen und sorgt für unglaublich immersive Weberlebnisse. Der breitere 320-MHz-Kanal und das nicht lizenzierte 6-GHz-Frequenzband von Wi-Fi 7 bieten Ihnen ein reichhaltigeres (weniger fehlerhaftes) Reality-Gaming-, Remote-Arbeits-, Gesundheits- und Bildungserlebnis, als Sie es gewohnt sind.
③ Multi-Link-Funktion
Obwohl Wi-Fi 6 Dienste für mehrere Geräte wie Laptops, Mobiltelefone und Tablets gleichzeitig bereitstellen kann, ist diese Signalfreigabe praktisch, führt jedoch zu Verzögerungsproblemen. Wi-Fi 7 schneidet in dieser Hinsicht besser ab. Dies liegt daran, dass Wi-Fi 6 die MU-MIMO-Technologie verwendet, die bis zu vier Geräte gleichzeitig unterstützt. Die MU-MIMO-Technologie teilt ein einzelnes Signal in kleinere Signale auf, was bedeutet, dass mehrere Geräte dasselbe Signal teilen.
Im Gegensatz dazu nutzt Wi-Fi 7 Multi-Link-Vorgänge mit mehreren Signalen, um mehrere Geräte zu unterstützen. Daher priorisieren Wi-Fi 7-Router ungenutzte Kanäle. Wenn Sie dem Netzwerk immer mehr Geräte hinzufügen, greift der WLAN-Router auf die MU-MIMO-Technologie zurück, um Kanäle zu teilen.
④ Höhere Datenübertragungsqualität
Wi-Fi 6 basiert auf 1024-QAM, um mithilfe von Funksignalen mehr Daten effizienter zu senden und zu empfangen. Diese 1K-QAM-Architektur macht Wi-Fi 6 25 % schneller als Wi-Fi 5. Bei einem groß angelegten Upgrade verwendet Wi-Fi 7 4K-QAM, was viermal schneller als Wi-Fi 6E ist.
Als Nutzer von Wi-Fi 7-Modems bringt Ihnen das höhere QAM zwar keine zusätzlichen Vorteile, ist aber der „Grund“ für den schnelleren Geschwindigkeitsstandard.
Perspektiven für die Entwicklung von Wi-Fi
Omdia stellte in seiner Beobachtung der privaten LTE/5G-Netzwerke im Jahr 2023 fest, dass „2023 im Bereich der privaten Netzwerke ein Jahr der starken Entwicklung von Wi-Fi 6 (nicht 5G)“ sein wird und 40 % der Unternehmen die Verwendung von Wi-Fi wählen oder erwägen -Fi soll private Netzwerke ersetzen und weit über öffentliche Mobilfunknetze hinausgehen. Wi-Fi 6 wird 5G nicht vollständig ersetzen, sondern nur in bestimmten Szenarien eine Ersatzrolle spielen. Im 5G-Zeitalter ist die Konkurrenz von Wi-Fi 6 im privaten Netzwerkbereich bereits erkennbar, und Wi-Fi 7 (voraussichtliche Veröffentlichung Ende 2024) wird weiterhin mit 6G (voraussichtlich etwa 2030) konkurrieren.
Die Wi-Fi Alliance prognostiziert, dass bis 2024 Milliarden Menschen und 18 Milliarden Geräte weltweit auf Wi-Fi-Verbindungen zum Internet angewiesen sein werden und die Auslieferungen von Wi-Fi-Geräten auf 4 Milliarden Einheiten pro Jahr steigen werden. Die tatsächliche Einführung von Wi-Fi weltweit hängt mit der Frequenzzuteilung und den lokalen Frequenzrichtlinien der ITU zusammen.
Wi-Fi verfügt über zwei Frequenzbereiche, 2,4 GHz und 5 GHz, aber das nicht autorisierte Spektrum in diesen beiden Frequenzbändern ist begrenzt und überfüllt. Einige Länder und Regionen haben damit begonnen, die WLAN-Frequenzbänder auf 6 GHz zu erweitern, was eine größere Bandbreite, schnellere Geschwindigkeit und mehr Kapazität bieten kann. Wi-Fi 7 erfordert eine kontinuierliche Kanalunterstützung von 320 MHz und muss dringend den Frequenzbandbereich erweitern. Allerdings haben verschiedene Länder unterschiedliche Einstellungen dazu, ob der WLAN-Zugriff auf das 6-GHz-Frequenzband als nicht autorisiertes Frequenzband zugelassen werden soll. Die USA, Kanada, Südkorea und andere Länder erlauben ausdrücklich die Nutzung des gesamten 6-GHz-Frequenzbandes für WLAN. Die Europäische Union, Russland und andere Orte nutzen das 6-GHz-Frequenzband in Teilen. China, Asien und einige afrikanische Regionen haben ihre 6-GHz-Zuteilungsrichtlinien noch nicht geklärt.
Derzeit ist Chinas 5G-Entwicklung weltweit führend, und die 5G- und 6G-Entwicklung strebt auch nach einer stärkeren Unterstützung der Frequenzressourcen. Da die Frequenzressourcen knapp sind, ist noch nicht klar, ob Wi-Fi 7 in Zukunft das 6-GHz-Frequenzband für eine groß angelegte kommerzielle Nutzung in China unterstützen kann. Daher ist es besonders wichtig, die Koordinationsbeziehung zwischen Wi-Fi 7 und 5G/6G zu verwalten.