Nach dem zuletzt veröffentlichten Standard WiFi 6 beziehungsweise WiFi 6E hat die WiFi Alliance Anfang dieses Jahres mit dem neuesten Standard IEEE 802.11be alias WiFi 7 erneut nachgelegt: WiFi 7 bietet noch höhere Datenübertragungsraten und extrem niedrige Latenzzeiten. Der Standard erfüllt so Voraussetzungen für Applikationen wie Augmented, Virtual und Extended Reality. Während viele Anwenderinnen und Anwender nach wie vor WiFi 5 nutzen, hat sich inzwischen auch WiFi 6 beziehungsweise WiFi 6E am Markt durchgesetzt. Einige Hersteller bieten bereits WiFi-7-kompatible Produkte an. Die Wi-Fi Alliance erwartet, dass bis 2028 2,1 Milliarden WiFi-7-fähige Geräte auf dem Markt sein werden. Router, Smartphones, PCs und Tablets sind bereits die ersten erhältlichen Geräte, die den neuen Standard unterstützen, aber auch für den Industriebereich bietet Rutronik bereits Produkte an – siehe WiFi-7-Katalog. Die Tabelle zeigt die Entwicklung und die Unterschiede der WiFi-Standards von WiFi 5 bis zum neuesten Standard WiFi 7.
Die Wi-Fi Alliance definiert als Schlüsselanwendungen für Wi-Fi Certified 7 Multi-User AR/VR/XR, 3D-Training, Gaming, ultra-hochauflösendes Video-Streaming, hybrides Arbeiten, Industrial IoT (IIoT) und Automotive. Aber auch hochpräzise Anwendungen wie Telediagnostik und Telechirurgie sind durch die hohe Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit der Datenübertragung denkbar. Die dafür notwendige Leistungssteigerung ergibt sich aus den folgenden sieben Merkmalen:
320-MHz-Kanäle: Verfügbar in Ländern, die das 6-GHz-Frequenzband für WiFi freigeben. Ultrabreitbandkanäle verdoppeln die derzeit breiteste Kanalgröße von 160 MHz bei WiFi 6/6E auf 320 MHz, wodurch sich auch die Datenübertragungsraten der einzelnen Geräte verdoppeln.
Multi-Link Operation (MLO): Bei den bisherigen WLAN-Standards wählen Router ein einziges Frequenzband für die Datenübertragung und wechseln das Frequenzband nur unter bestimmten Bedingungen. Bei WiFi 7 ist es durch MLO möglich, dass die Geräte gleichzeitig auf mehreren Frequenzbändern Daten senden und empfangen. Dies führt zu einem höheren Datendurchsatz, geringeren Verzögerungszeiten und einer höheren Zuverlässigkeit.
4K-QAM: WiFi 7 ermöglicht eine höhere Datenübertragungsrate. Diese Datenübertragungsrate wird durch die Modulationstechnik Quadratur-Amplituden-Modulation (QAM) erreicht. Im Vergleich zu 1024-QAM bei WiFi 6/6E und nur 256-QAM bei WiFi 5 ist bei WiFi 7 4096-QAM (oder 4K-QAM) möglich. 4K-QAM ermöglicht nun bis zu 20 Prozent höhere Datenraten (statt 10 bit nun 12 bit).
512 Compressed Block Acknowledgement: Bei Übertragungen mit WiFi 7 können bis zu 512 Datenpakete (MPDUs - MAC Protocol Data Units) gleichzeitig gesendet werden, während es bei WiFi 6 noch 256 Datenpakete waren. Dies reduziert den Overhead und verbessert somit die Effizienz.
Multiple Resource Units (RU) to a Single Station (STA): Verbessert die Flexibilität bei der Planung von Spektrum-Ressourcen, um die Spektrum-Effizienz zu erhöhen. Dies ist möglich, da bei WiFi 7 der Kanal in mehrere Subkanäle, die Resource-Units (RU), aufgeteilt wird. Dieses Verfahren ähnelt dem OFDMA-Verfahren von WiFi 6. Durch die Aufteilung der Kanäle behindern Störsignale nur noch einen Teil statt wie bei bisherigen WiFi-Standards den gesamten WLAN-Kanal. Der verbleibende Teil ist so weiterhin für die Übertragung nutzbar.
Triggered Uplink Access: Optimiert den von WiFi 6 definierten Uplink-Zugang, um latenzempfindliche Streams zu berücksichtigen und QoS-Anforderungen (Quality of Service) zu erfüllen. Mit der Funktion Stream Classification Service (SCS) werden die Daten „klassifiziert“, sodass sensible Daten wie Spiele, Sprache und Video Vorrang vor Massenverkehr haben.
Emergency Preparedness Communication Services (EPCS): Bietet Nutzerinnen und Nutzern ein nahtloses NSEP-Serviceerlebnis (National Security & Emergency Preparedness) und behält gleichzeitig die Priorität und Qualität des Service (QoS) in WiFi-Zugangsnetzen bei. EPCS ermöglicht Access-Points (APs), mit autorisierten Nicht-AP-Stationen mit höherer Priorität zu kommunizieren.
Anwendungen mit Echtzeitanforderungen profitieren von der deutlich verbesserten Latenz. Um die theoretisch maximal mögliche Datenübertragungsrate von 46 Gbit/s zu erreichen, sind allerdings WLAN-Stationen mit 16 Datenströmen (Spatial Streams), also auch 16 Antennen, erforderlich. In der Praxis ist dies für kleine Geräte wie Mobiltelefone nicht geeignet, und auch für kleine Privathaushalte reichen sicherlich Router mit weniger Antennen aus. Für große Unternehmen, Smart Cities, Flughäfen oder Hotels mit vielen Endnutzerinnen und -nutzern macht das aber auf jeden Fall Sinn.
Erste Produkte verfügbar
Produkte, die WiFi 7 unterstützen, müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllen, um von der vollen Leistung und Effizienz des neuen Standards zu profitieren. Die Geräte müssen mit WiFi-7-kompatiblen Chipsätzen ausgestattet sein, die die neuen Funktionen und höheren Geschwindigkeiten unterstützen. Außerdem müssen die Produkte in der Lage sein, mehrere Frequenzbänder gleichzeitig zu nutzen, um die Netzwerkleistung zu verbessern. Darüber hinaus wird die Unterstützung von 4096-QAM für eine höhere Datendichte und Effizienz gefordert. Rutronik bietet bereits WiFi-7-fähige Router, Mainboards, Erweiterungskarten, Industriemodule und Laptops an.
Die Module BE200 und BE202 von Intel unterstützen alle Vorteile des neuen Funkstandards: Mit der BE202 sind 2,4 Gbit/s bei 2x2 TX/RX-Streams möglich, mit der BE200 sogar 5,8 Gbit/s. Beide Produkte unterstützen zudem den Bluetooth-Standard 5.4. Auch sind die Module weltweit vorzertifiziert, was für die Kunden eine erhebliche Kosteneinsparung bedeutet. VPRO-Unterstützung ist derzeit allerdings nur mit der BE200 möglich. Ebenso sind noch keine Versionen für den industriellen Temperaturbereich oder Embedded-Anwendungen verfügbar. Beide Karten sind in den Formfaktoren M.2 2230 und M.2 1216 erhältlich.
Auch Silex hat mit der SX-PCEBE eine WiFi-7-Plattform angekündigt. Wie die Produkte von Intel wird auch diese Steckkarte in zwei Formfaktoren angeboten werden, einmal als M.2-2230-Plug-in-Board und einmal als SMD M.2 LGA Typ 1620. Das Modul unterstützt neben WiFi 7 auch Bluetooth 5.3 und basiert auf dem Qualcomm-QCC2076-Chipsatz. Erste Muster sind für Ende 2024, die Serienproduktion ist für das erste Quartal 2025 geplant.
Zusätzlich zu den genannten Steckkarten bietet Rutronik bereits komplette WiFi-7-Router und Mainboards von Asus an sowie spezielle Avionics-Router von Advantech. Für sehr erfahrene Entwicklerinnen und Entwickler sowie Projekte mit sehr hohen Stückzahlen stehen bereits WiFi-7-Chips des Herstellers MediaTek zur Verfügung. Passende WiFi7-Antennen der Hersteller 2J und Kyocera AVX können ebenfalls über den Distributor Rutronik bezogen werden.
Fazit
WiFi 7 unterstützt wie WiFi 6E das 6-GHz-Frequenzband – ein Vorteil, da das 2,4-GHz-Frequenzband auch von anderen Technologien wie Bluetooth, ZigBee und Thread genutzt wird. Allerdings darf nicht außer Acht gelassen werden, dass eine höhere Frequenz auch eine geringere Reichweite bedeutet. Um eine flächendeckende Verfügbarkeit von WLAN zu erreichen, kann es daher notwendig sein, die Anzahl der Access-Points zu erhöhen. Trotz der Abwärtskompatibilität von WiFi 7 zu den Vorgängerstandards ist zu beachten, dass nicht nur die Router, sondern auch die Endgeräte WiFi 7 unterstützen müssen, um alle Vorteile von WiFi 7 nutzen zu können.
