Die Wi-Fi-6E-Technologie und die Zukunft der drahtlosen Kommunikation

Wi-Fi 6, auch bekannt als 802.11ax Wi-Fi und AX Wi-Fi, ist der Branchenstandard der nächsten Generation für WLAN-Technologie. Seine Systeme und Verbreitung hängen von der Interkonnektivität ab, die beispielsweise durch die Kabelbaugruppen und Hochfrequenz(HF)-Steckverbinder von Amphenol ermöglicht wird. Diese Lösungen sind von entscheidender Bedeutung, um die Geschwindigkeit und Netzwerkzuverlässigkeit von Wi-Fi 6 auf seinem Weg zum Weltmarkt zu verbessern. HF-Verbindungen sind unerlässlich für den Erfolg drahtloser Netzwerke, die von nahtlosen internen Prozessen und Konnektivität abhängen. Daher ist es wichtig, die Möglichkeiten zu kennen, die Wi-Fi 6 Privatnutzern und Unternehmen gleichermaßen bietet.

• Dank 1024 Quadrature Amplitude Modulation (QAM) und 160-MHz-Kanal erreicht Wi-Fi 6 Geschwindigkeiten von bis zu 9,6 Gbit/s gegenüber 6,9 Gbit/s mit herkömmlichem 256-QAM 802.11ac.
• Mit der 1024-QAM-Technologie kann jedes Symbol 10 statt 8 Bit übertragen; das entspricht einer Verbesserung von 25 % im Vergleich zu herkömmlichen 802.11ac-256-QAM-Netzwerken.

Für Privatnutzer bedeutet das nahtloses Streaming und die optimale Nutzung internetfähiger Dienste. Durch die folgenden Funktionen bietet Wi-Fi 6 außerdem viermal mehr Kapazität für Geräte im Netzwerk:

• 8x8 Uplink/Downlink
• MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output)
• OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)
• Dank Basic Service Set (BSS) Coloring durchgehende Zuverlässigkeit in Netzwerken mit hoher Auslastung
• Wi-Fi 6 nutzt außerdem ein viermal längeres OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)-Symbol (wodurch viermal mehr Unterträger entstehen). Dadurch wird die Geschwindigkeit um 11 % gesteigert und die Netzwerkabdeckung verbessert.

Darüber hinaus ermöglicht die Kanalbreite von 160 MHz (gegenüber 80 MHz bei 802.11ac) eine schnellere Verbindung zwischen Gerät und Router. Dadurch verringern sich wiederum mögliche Verzögerungen oder Pufferungen beim Streaming.

Im Gegensatz zum früheren 802.11ac-Kanal nutzt Wi-Fi 6 die OFDMA-Technologie, um mithilfe von Routern Pakete und Daten an mehrere Geräte gleichzeitig zu übertragen, ohne dass das Netzwerk insgesamt überlastet oder verlangsamt wird. Dies führt zu schnelleren Uploads und Downloads für den Benutzer. 8x8 MU-MIMO von Wi-Fi 6 baut darauf auf: Verbundenen Benutzern stehen bei nahezu gleichbleibender Bandbreitenqualität bis zu 8 Up- oder Download-Streams zur Verfügung.

Marktpotenzial für Wi-Fi 6:

Wi-Fi 6 verspricht sowohl in Bezug auf die geografische Reichweite als auch auf die Gewinne ein enormes Marktpotenzial.

• Eine Marktgröße von 11,59 Milliarden US-Dollar 2022 und eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 17,9 % zwischen 2022 und 2027, die schließlich mindestens 26,2 Milliarden US-Dollar erreicht (31 % des weltweiten Marktumsatzes entfielen 2022 auf den asiatisch-pazifischen Raum).
• Die wichtigste treibende Marktkraft hinter diesem Wachstum ist die gestiegene Zahl von Internetnutzern, die Netzwerke erfordert, die trotz stark ausgelasteter Umgebungen Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit aufrechterhalten können.
• Mit der verbesserten Gesamtqualität der gestreamten Medien (z. B. der Auflösung) werden zudem höhere Anforderungen an die Unterstützung durch WLAN-Netzwerke gestellt.

Haupthindernis für das Marktwachstum sind Gleichkanalinterferenz und Konkurrenzverlust. Unter Konkurrenzverlust versteht man die Verschlechterung der Netzwerkleistung, wenn mehrere Clients einem einzelnen Access Point beitreten. Von Gleichkanalinterferenz spricht man, wenn mehrere Access Points denselben Funkfrequenzkanal nutzen und dadurch die Netzwerkleistung insgesamt beeinträchtigen.

Diese Probleme treten vor allem in Regionen mit einer gut entwickelten WLAN-Infrastruktur auf, z. B. im asiatisch-pazifischen Raum, in Nordamerika und in Europa. Die Integration weiterer WLAN-Netzwerke in jenen Regionen kann diese Probleme noch verschärfen und hat zu Bedenken hinsichtlich der Verbreitung neuer Access Points und ihrer Nutzerverteilung geführt.

Wi-Fi 6 und Wi-Fi 6E – was ist der Unterschied?

Der Hauptunterschied zwischen Standard-Wi-Fi 6 und Wi-Fi 6-Erweiterung (6E) besteht darin, dass 6E sprichwörtlich eine „Überholspur“ für kompatible Geräte schafft – mit kürzeren Latenzzeiten und höheren Geschwindigkeiten. Wi-Fi-6-fähige Geräte profitieren von der Tatsache, dass das Netzwerk nicht durch ältere Geräte belastet wird, und können daher Daten innerhalb des 6-GHz-Bands mit hoher Geschwindigkeit übertragen. Für Unternehmen bietet Wi-Fi 6E verbesserte Sicherheitsfunktionen für sichere Netzwerkübertragungen. Die Wi-Fi Alliance schreibt vor, dass alle Wi-Fi-6E-Geräte durch Wi-Fi Protected Access 3 (WPA3) geschützt sein müssen, sodass eine allgemeine Sicherheit für alle Access Points im Rahmen der Klassifizierung des Netzwerks gewährleistet ist.

Anwendungen in der Industrie:

Da Wi-Fi 6 hinsichtlich Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit erhebliche Verbesserungen bietet, stehen die Aussichten für den Einsatz in industriellen Umgebungen sehr gut. Die Funktionen für komplexe Fernwartung und -diagnose von Wi-Fi 6 sorgen im Bereich Lieferketten und Fertigung für mehr Transparenz und Sicherheit. Durch die Verwendung von OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) bei Wi-Fi 6 können mehrere Benutzer gleichzeitig auf den Kanal zugreifen, ohne dass dadurch die Leistung beeinträchtigt wird. In diesem industriellen Umfeld bedeutet das, dass mehrere Benutzer mit unterschiedlichem Bandbreitenbedarf gleichzeitig die volle Geschwindigkeit eines Wi-Fi-6-Access-Points (AP) ausschöpfen können.

Industrielle Umgebungen profitieren auch von der Übertragungstechnik von Wi-Fi 6, dem sogenannten Beamforming. Die vorherige Generation der Netzwerktechnologie nutzte ebenfalls Beamforming, allerdings verdoppelt Wi-Fi 6 die Anzahl der verfügbaren Streams für den gleichzeitigen Benutzerzugriff (von vier auf acht). Im industriellen Einsatz würde dies eine erhebliche Steigerung der den Benutzern zur Verfügung stehenden Gesamtbandbreite bedeuten.

Die Zukunft von WLAN

Wi-Fi 7, auch bekannt als 802.11be, soll die nächste Generation der WLAN-Technologie nach Wi-Fi 6 (802.11ax) werden. Dieser neue Standard wird mit dem Versprechen wesentlicher Verbesserungen gegenüber Wi-Fi 6 und 6E mit bis zu viermal höheren Geschwindigkeiten entwickelt. Wi-Fi 7 funktioniert in allen drei branchenüblichen Bändern (2,4 GHz, 5 GHz und 6 GHz), um die Ressourcen des Spektrums voll auszunutzen. Während Wi-Fi 6 als Reaktion auf die weltweit wachsende Anzahl von Geräten entwickelt wurde, besteht das Ziel von Wi-Fi 7 darin, erstaunliche Geschwindigkeiten für jedes Gerät bei höherer Effizienz bereitzustellen. Dazu gehören auch intelligente Fortschritte bei der Verringerung der Latenzzeit, der Erhöhung der Kapazität und der Verbesserung von Stabilität und Effizienz.

Die Vorteile von Wi-Fi 7

• Höhere Datenraten: Im Vergleich zu Wi-Fi 6 soll Wi-Fi 7 noch höhere Datenraten bieten, um dem steigenden Bedarf an schnelleren und zuverlässigeren drahtlosen Verbindungen gerecht zu werden. Erreicht wird dies durch moderne Modulations- und Codierungsverfahren.
• Verbesserte Spektrumseffizienz: Wi-Fi 7 ist darauf ausgelegt, das verfügbare Funkspektrum effizienter zu nutzen und so eine bessere Leistung in Umgebungen mit hoher Gerätedichte zu ermöglichen.
• Verbessertes MU-MIMO (Multi-User, Multiple Input, Multiple Output): Mit der MU-MIMO-Technologie können mehrere Geräte gleichzeitig mit dem Router kommunizieren, wodurch sich die Effizienz des gesamten Netzwerks verbessert. Es wird erwartet, dass bei Wi-Fi 7 diese Funktion weiter verfeinert und optimiert wird.
• Erhöhte Kanalbandbreite: Wi-Fi 7 unterstützt größere Kanalbandbreiten und ermöglicht so eine schnellere Datenübertragung. Bei Wi-Fi 6E können diese Bandbreiten bis zu 160 MHz groß sein. Wi-Fi 7 unterstützt Kanäle mit einer Breite von bis zu 320 MHz. Dies könnte zu einer besseren Leistung führen, insbesondere in Umgebungen, in denen höhere Datenraten entscheidend sind.
• Höhere QAM: Quadrature Amplitude Modulation (QAM) ist ein Verfahren zum Senden und Empfangen von Daten in Hochfrequenzwellen. Je höher dieser Wert ist, desto mehr Informationen können aufgenommen werden. Wi-Fi 7 unterstützt 4K-QAM, während die Unterstützung bei Wi-Fi 6 auf 1024-QAM und bei Wi-Fi 5 sogar auf 256-QAM beschränkt war.
• Höhere Zuverlässigkeit: Der neue Standard enthält wahrscheinlich Mechanismen, um Störungen zu mindern und konsistentere und zuverlässigere Verbindungen selbst in stark ausgelasteten drahtlosen Umgebungen sicherzustellen.
• Abwärtskompatibilität: Man geht davon aus, dass Wi-Fi 7 wie schon frühere Wi-Fi-Standards mit älteren WLAN-Geräten abwärtskompatibel sein wird, sodass diese eine Verbindung zu Wi-Fi 7-Routern herstellen können, wenn auch mit geringeren Geschwindigkeiten.
• Sicherheitsverbesserungen: Wi-Fi 7 enthält wahrscheinlich aktualisierte Sicherheitsfunktionen, um auf neue Cybersicherheitsbedrohungen und -schwachstellen zu reagieren.
• Unterstützung für IoT und intelligente Geräte: Wi-Fi 7 soll eine verbesserte Unterstützung für die wachsende Zahl von IoT-Geräten (Internet der Dinge) mit ihren oft ganz speziellen Konnektivitätsanforderungen bieten.
• Energieeffizienz: Wenn auch nicht so ausgeprägt wie bei Mobilfunktechnologien, könnte Wi-Fi 7 für bestimmte Fälle Energiesparfunktionen einführen, um die Akkulaufzeit von Geräten zu verlängern.

Was ist anders als bei den vorherigen Generationen?

Quelle: TP-Link

MLO-Technologie

Mit Wi-Fi 7 wird die Multi-Link Operation(MLO)-Technologie eingeführt. Geräte sind dann in der Lage, gleichzeitig Daten über mehrere Funkbänder zu senden und zu empfangen. Auf diese Weise entsteht eine einzige aggregierte Verbindung und die Durchsatzleistung wird erhöht.

Marktpotenzial für Wi-Fi 7

• Der Wi-Fi-7-Markt wird 2023 auf 1,0 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2030 24,2 Milliarden US-Dollar erreichen. Das bedeutet von 2023 bis 2030 einen CAGR-Wert von 57,2 %.
• Die zunehmende Verbreitung des Internets der Dinge (IoT) ist der Haupttreiber für das Marktwachstum.
• Nordamerika dürfte im Prognosezeitraum die höchste Wachstumsrate aufweisen.
• Hohe Installationskosten und die starke Auslastung des Spektrums stellen eine große Herausforderung für den Wi-Fi-7-Markt dar.

Anwendungen in verschiedenen Branchen

• Wirtschaft
• Medien und Unterhaltung
• Smart Home
• Smart City
• Gesundheitswesen
• Öffentliche Sicherheit
• Bildungseinrichtungen

Die jüngsten Entwicklungen

• Im Dezember 2022 kündigten Rohde & Schwarz und Broadcom gemeinsam die Verfügbarkeit einer automatisierten Testlösung für Wi-Fi-7-Chipsätze von Broadcom an.
• Im Januar 2023 stellte MediaTek auf der CES 2023 Wi-Fi-7-Produkte für Privatnutzer in Produktkategorien vor, darunter Gateways für Privathaushalte, Mesh-Router, Fernseher, Streaming-Geräte und mehr.
• Im März 2023 ging Lounea eine Partnerschaft mit TP-Link ein, um Finnlands erster Wi-Fi-7-Betreiber zu werden, der Wi-Fi-7-Standards für drahtlose Heimnetzwerke anbietet.

Verwandte Produkte von Amphenol

Amphenol RF hat eine Reihe von Schnittstellen mit hoher Bandbreite entwickelt, deren Datenübertragungsraten schnell genug für die nächste WLAN-Generation sind. Die neue WLAN-Technologie erfordert Steckverbinder und Kabelbaugruppen, die mehr Daten mit höherer Geschwindigkeit und geringerer Größe übertragen können.

Die Schnittstellen 2.2-5 und 4.3-10 sind ideal für WLAN-Anwendungen, da es sich um leichte, robuste Steckverbinder in einem kleineren Format handelt. Der ältere Steckverbinder 7-16 ist durch seine besonders hohe Zuverlässigkeit und Witterungsbeständigkeit die perfekte Lösung für drahtlose Infrastrukturanwendungen, die lange Haltbarkeit in anspruchsvollen Umgebungen voraussetzen. TNC ist in wasserdichten Ausführungen der Schutzklasse IP67 erhältlich und unterstützt auch die nächste WLAN-Generation mit besserer Zuverlässigkeit.

Außerdem gibt es spezielle Produkte wie HD-EFI und HD-AFI mit ultrakompakten Schnittstellendesigns. Trotz ihrer geringeren Größe unterstützen diese Produkte WLAN-Anwendungen und sorgen so für eine konsistente und zuverlässige Konnektivität selbst in stark ausgelasteten Umgebungen.

Und schließlich unterstützt die Hochleistungsserie SMA, SMP und SMPM von Amphenol RF größere Kanalbandbreiten für höhere Datenübertragungen.

Für eine Komplettlösung sind HF-Antennen für IoT-Geräte wie Smartphones und Tablets in verschiedenen externen und internen Konfigurationen erhältlich, einschließlich eingebetteter Chip- und Leiterplattenversionen.