WiFi 1-st WiFi 7-ni: juhtmevaba võrgu seitsme revolutsiooni avalikustamine

I. Tehnoloogiline areng: seitse põlvkonda hüppamas teolt raketi poole

1997. aastal sündinud WiFi 1 (802.11) standard suutis pakkuda vaid 2Mbps edastuskiirust, mis võrdub vaid 200KB andmeedastusega sekundis. Ühe kõrglahutusega pildi avamine nõudis piinavalt pikka ootamist. WiFi 4 (802.11n) tutvustas 2003. aastal MIMO-tehnoloogiat, suurendades kiirust 600 Mbps-ni mitme antenni paralleeledastuse kaudu, võimaldades esimest korda kõrglahutusega videote sujuvat taasesitamist. WiFi 5 (802.11ac) tõstis 2013. aastal kiiruse kuni 6,9 Gbps, kasutades 256-QAM modulatsiooni ja 160 MHz kanali ribalaiust, pannes aluse 4K voogesituse ajastule. WiFi 6 (802.11ax) tegi 2019. aastal revolutsiooni OFDMA tehnoloogia kasutuselevõtuga, suurendades mitme seadme samaaegset tõhusust 4 korda, toetades stabiilseid ühendusi isegi kümnete tuhandete kasutajatega staadionitel.

Uusim WiFi 7 (IEEE 802.11be) lõpetas oma esimese faasi standardi (Release 1) 2022. aastal, saavutades kvalitatiivse hüppe nelja põhitehnoloogia kaudu: 320 MHz ülilai ribalaius laiendab andmeedastuskanalit 'topeltkiirteeks;' 4096-QAM võimaldab iga signaali edastada 0% rohkem andmeid; Multi-Link Operation (MLO) võimaldab seadmetel üheaegselt ühenduda kolme sagedusribaga (2,4 GHz, 5 GHz, 6 GHz), et tagada intelligentne koondamine; 16 × 16 MU-MIMO tehnoloogia võimaldab ruuteritel teenindada samaaegselt 16 seadet ilma viivituseta. Nende tehnoloogiate kombinatsioon tõstab WiFi 7 teoreetilise tippkiiruse 46 Gbps-ni, mis võrdub 5,75 GB ülekandega sekundis. 50 GB 4K filmi allalaadimine võtab vaid 8 sekundit.

II. Põhitehnoloogiad: traadita side aluseks oleva loogika rekonstrueerimine

1. Intelligentne ajastamine mitme lingi toiminguga (MLO)

Traditsioonilised WiFi-seadmed saavad töötada ainult ühel sagedusribal. WiFi 7 MLO-tehnoloogia võimaldab terminalidel, nagu telefonid ja arvutid, ühendada samaaegselt sagedusaladega 2,4 GHz, 5 GHz ja 6 GHz. Näiteks keerulises keskkonnas, mis on eraldatud kahe seinaga, edastab 5 GHz sagedusala 4K video kiiret edastust, samas kui 2,4 GHz sagedusala säilitab põhiühenduse. Kui üks riba kogeb häireid (nt mikrolaineahjust), lülituvad andmed automaatselt teistele sagedusaladele, vähendades võrgu kõikumisi 76%. See 'kolmeribaline liite' režiim mitte ainult ei suurenda kiirust, vaid stabiliseerib ka latentsusaega alla 1 millisekundi, täites pilvemängude rangetele millisekundite reageerimisnõuetele.

2. 4096-QAM tihedusrevolutsioon

Modulatsioonitehnoloogia on sarnane signaalide 'šifriraamatule'. WiFi 6 1024-QAM edastab 10 bitti andmeid sümboli kohta, samas kui WiFi 7 4096-QAM suurendab selle 12 bitini. See tähendab, et sama signaalitugevuse korral paraneb andmeedastuse efektiivsus 20%. Testid näitavad, et 4K videot mängides langes telefoni WiFi-mooduli voolutarve 8,3%-lt tunnis 4,8%-le tunnis ning selle temperatuur langes 5,2°C. See läbimurre võimaldab WiFi 7-l saavutada 20% kiiruse kasvu isegi 5 GHz sagedusalas, ilma veel täielikult avatud 6 GHz spektrile tuginemata.

3. 320 MHz ribalaiusega kiire kiirtee

Ühendades neli 80MHz kanalit, loob WiFi 7 ülilaia 320MHz kanali . See on samaväärne andmeedastuse 'ühe rea' laiendamisega 'neljaks rajaks', mis võimaldab teoreetiliselt 16 8K videovoo samaaegset edastamist. Shanghai Hongqiao raudteejaama reaalmaailma testid näitasid, et see suudab säilitada 40 meetri raadiuses üle 1 Gbps läbilaskevõime , toetades 4K-seirekaamerate reaalajas tagasiühendust ja reisijate sujuvat rändlust. Kuigi 6 GHz sagedusala pole Hiinas veel avatud, suudab WiFi 7 siiski saavutada 240 MHz ribalaiust, kasutades 5 GHz spektri kõrgemaid alamribasid (nt 5,8 GHz ), mis suurendab praktilist kiirust 150% võrreldes WiFi 6-ga..

4. Võrgu luure koos mitme pääsupunktiga koordineerimisega

WiFi 7 tutvustab selliseid tehnoloogiaid nagu Coordinated Spatial Reuse (CSR) ja Joint Transmission (JXT), mis võimaldavad mitmest ruuterist koosnevatel Mesh-võrkudel signaali tugevust ja sagedusribade jaotust arukalt reguleerida. Näiteks haiglakeskkonnas saab mitme AP koordineerimise kaudu ajastada selliseid teenuseid nagu kirurgilise roboti juhtimine, elektrooniline haiguslugude otsimine ja kaugkonsultatsioonid, mis suurendab ühe kasutaja läbilaskevõimet 100% võrreldes WiFi 6-ga, tagades meditsiiniliste toimingute reaalajas olemuse ja stabiilsuse. See 'võrgu kui aju' disain muudab põhjalikult traditsioonilise WiFi 'üksiku sõdalase' lähenemist.

III. Rakendusstsenaariumid: digitaalse elu lõputute võimaluste avamine

1. Kaasahaarav kogemus Metaverse Gateway'is

Virtuaalses maailmas ilma liikumishaiguseta suhtlemiseks vajavad VR-seadmed vähemalt 200 Mbps ribalaiust ja alla 5 ms latentsusaega. WiFi 7 , mis ühendab MLO sagedusalasid 2,4 GHz ja 5 GHz , suudab stabiilselt pakkuda kiirust 1,5 Gbps 10 meetri raadiuses ja latentsusaeg on kuni 0,8 ms, vabastades juhtmevabad VR-peakomplektid kaablitest. See pakub infrastruktuuri tuge metaversuaalse suhtlemise, virtuaalkontorite ja sarnaste stsenaariumide jaoks.

2. Tööstuse närvijaotur 4.0

Nutikates tehastes saab WiFi 7 täiustatud OFDMA-tehnoloogia jagada kanalid 264 ressursiühikuks (RU), millest igaüks on sõltumatult määratud sellistele seadmetele nagu andurid või robotkäed. Näiteks Volkswagen Wolfsburgi tehas võttis 2023. aastal kasutusele WiFi 7 , saavutades värvitöökojas 200 värvimisroboti sünkroonjuhtimise. Kasutades 320 MHz ribalaiust ja mitme lingi liiasust, tõusid ühe roboti andmeedastuskiirus 800 Mbps-ni, vähendades WiFi 6 rikete määra 0,3%lt 0,05%le. Haieri Qingdao tehas kasutab WiFi-7 ja 5G hübriidvõrku enam kui 2000 automatiseeritud juhitava sõiduki (AGV) reaalajas ajastamiseks nutikas laopiirkonnas, saavutades 5-sentimeetrise positsioneerimistäpsuse ja suurendades materjali käitlemise efektiivsust 40%.

3. Nutikate kodude ülim juhtimine

Tüüpiline targa kodu süsteem võib sisaldada 50–100 seadet. WiFi 7 16×16 MU-MIMO tehnoloogia võimaldab ruuteritel suhelda samaaegselt 16 seadmega. Koos täiustatud Target Wake Time (TWT) funktsiooniga vähendab see seadme energiatarbimist 40%. Testid näitavad, et 288 Hz kõrgsageduslikus võrgurežiimis langes nutikate lukkude reageerimisaeg WiFi 6 puhul 300 ms-lt 80 ms-le, samas kui seadmete, näiteks kliimaseadmete ja tulede vahelise interaktsiooni latentsus langes alla 20 ms.

4. Nutikate linnade kapillaarid

Kümneid tuhandeid staadioneid mahutavatel staadionidel saab WiFi 7 koordineeritud kiirkujundamise (CBF) tehnoloogia suunaliselt suurendada signaali leviala ja vältida häireid külgnevate sektsioonide vahel. Näiteks WiFi 7 võrk hoiab vaataja kohta ülekande kogelemise määra alla 0,5% isegi 80 000 samaaegse ühenduse korral, toetades samal ajal lisandväärtusega teenuseid, nagu AR-navigatsioon ja reaalajas skoori värskendused. Hangzhou olümpiaspordikeskuses kasutusel olev See suure tihedusega tugifunktsioon muudab WiFi 7 nutika linna arendamiseks kriitiliseks infrastruktuuriks.

IV. Väljakutsed ja tulevikuväljavaated

Vaatamata tohutule potentsiaalile seisab WiFi 7 laialdane kasutuselevõtt silmitsi kolme olulise väljakutsega:

• Spektriressursside piirkondlikud erinevused: praegu on 6 GHz sagedusala avanud ainult sellised piirkonnad nagu USA ja EL; Hiina ei ole veel teatanud kaubandusliku ajakava. WiFi 7 riistvaral on aga juba reserveeritud 6 GHz võimalus. Kui eeskirjad lubavad, ei pea selle täieliku jõudluse aktiveerimine olemasolevaid seadmeid välja vahetama.

• Seadme uuendamise kulud: WiFi 7 ruuterid maksavad üldiselt üle 500 ¥ (umbes 70 USD) ja kõigi funktsioonide kasutamiseks on vaja WiFi 7-ga ühilduvaid telefone/arvuteid. Kuna aga peamised lipulaevatelefonid võtavad 2025. aastaks täielikult kasutusele WiFi 7, väheneb seadmete vahetamise kulutõke järk-järgult.

• Läbimurded energiatõhususes: kuigi 320 MHz ribalaius tagab suure kiiruse, suurendab see ka raadiosagedusmooduli energiatarbimist. Vastuseks sellele tutvustab WiFi 7 Multi-Resource Unit (MRU) ja dünaamilist energiasäästutehnoloogiat, mis vähendab energiatarbimist suure koormuse korral 25% võrreldes WiFi 6-ga..

Tulevikku vaadates täiendab WiFi 7 5G-d: siseruumides kasutatavad stsenaariumid kasutavad WiFi 7-t kui peamist lahendust madalamate kulude ja suurema ribalaiuse tõttu, samas kui mobiilsed stsenaariumid toetuvad sujuvaks rändluseks 5G-le. See ühtlustunud võrk juhib tipptehnoloogiate, nagu autonoomne sõit ja holograafiline suhtlus, küpsust. Nagu ütles Cisco tootejuht Jeetu Patel: ' WiFi 7 ei tähenda ainult kiiruse suurendamist; see on võrgu intelligentsuse, turvalisuse ja kohanemisvõime igakülgne areng.' Standardi teise etapi (väljalase 2) lõpuleviimisega 2024. aastal WiFi 7 veelgi selliseid funktsioone nagu toetab RebrIMO6 Automatic6 (Rebrxtpeaic6 ) HARQ ), pannes aluse traadita sidele 6G ajastul.

Alates WiFi 1-st kuni WiFi 7-ni on traadita võrgutehnoloogia 28 aasta jooksul saavutanud kümne tuhandekordse kiiruse kasvu. See lakkamatu tehnoloogiline revolutsioon määratleb uuesti, kuidas inimesed suhtlevad digitaalmaailmaga. Kuna WiFi 7 signaalid katavad iga nurga, ei saavuta me mitte ainult kiiremat kiirust, vaid ka väravat uue nutika ajastu avamiseks, mida iseloomustab omavahel ühendatud intelligentsus ja reaalajas reageerimisvõime.