WiFi 1 から WiFi 7 まで: ワイヤレス ネットワークにおける 7 つの革命を明らかにする

I. 技術の進化: カタツムリからロケットまで飛躍する 7 世代

1997 年に誕生した WiFi 1 (802.11) 規格は、わずか 2Mbps の転送速度しか提供できませんでした。これは、1 秒あたりわずか 200KB のデータを送信するのに相当します。 1 枚の高解像度画像を開くには、非常に長い待ち時間が必要でした。 2003 年の WiFi 4 (802.11n) では MIMO テクノロジーが導入され、マルチアンテナの並列伝送により速度が 600Mbps に向上し、初めて高解像度ビデオのスムーズな再生が可能になりました。 2013 年の WiFi 5 (802.11ac) は、256-QAM 変調と 160MHz のチャネル帯域幅を使用して速度を最大 6.9Gbps に押し上げ、4K ストリーミング時代の基礎を築きました。 2019 年の WiFi 6 (802.11ax) は、OFDMA テクノロジーの導入によって革命を起こし、マルチデバイスの同時効率を 4 倍に向上させ、数万人のユーザーが集まるスタジアム内でも安定した接続をサポートしました。

最新の WiFi 7 (IEEE 802.11be) は 2022 年に第 1 段階の標準 (リリース 1) を完成し、4 つのコア テクノロジを通じて質的飛躍を達成しました。 320MHz の超広帯域幅により、データ伝送チャネルが「ダブル ハイウェイ」に拡張されます。4096-QAM 変調により、各信号シンボルで 20% 多くのデータを伝送できます。マルチリンク操作 (MLO) により、デバイスは 3 つの周波数帯域 (2.4 GHz、5 GHz、6 GHz) に同時に接続でき、インテリジェントな冗長性が実現します。 16×16 MU-MIMO テクノロジーにより、ルーターは遅延なく 16 台のデバイスに同時にサービスを提供できます。これらのテクノロジーを組み合わせることで、WiFi 7 の理論上のピーク レートは 46 Gbps に達し、これは 1 秒あたり 5.75 GB の転送に相当します。 50GB 4K 映画のダウンロードにかかる時間はわずか 8 秒です。

II.コア技術：無線通信の基盤ロジックを再構築

1. マルチリンク操作 (MLO) によるインテリジェントなスケジューリング

従来の WiFi デバイスは単一の周波数帯域でのみ動作できます。 WiFi 7 の MLO テクノロジーにより、電話やコンピュータなどの端末が 2.4 GHz、5 GHz、および 6 GHz 帯域に同時に接続できます。たとえば、2 つの壁で区切られた複雑な環境では、5GHz 帯域で 4K ビデオの高速伝送を処理し、2.4GHz 帯域で基本的な接続を維持します。 1 つの帯域で干渉 (電子レンジなど) が発生した場合、データは自動的に他の帯域に切り替わり、ネットワークの変動が 76% 削減されます。この「トライバンド アグリゲーション」モードは速度を向上させるだけでなく、遅延を 1 ミリ秒未満に安定させ、クラウド ゲームの厳しいミリ秒応答要件を満たします。

2. 4096-QAMの密度革命

変調技術は信号の「暗号書」に似ています。 WiFi 6 の 1024-QAM はシンボルあたり 10 ビットのデータを送信しますが、WiFi 7 の 4096-QAM はこれを 12 ビットに増加します。これは、同じ信号強度であれば、データ伝送効率が 20% 向上することを意味します。テストによると、4K ビデオの再生中、携帯電話の WiFi モジュールの電力消費量は 8.3%/時間から 4.8%/時間に低下し、温度は 5.2°C 低下しました。この画期的な進歩により、WiFi 7 は、まだ完全にオープンされていない 6 GHz スペクトルに依存することなく、5 GHz 帯域でも 20% の速度向上を達成できます。

3. 帯域幅320MHzの高速ハイウェイ

、4 つの 80MHz チャネルを集約することにより、 WiFi 7 は 超広帯域の 320MHz チャネルを構築します。これは、データ伝送「単一レーン」を「4 レーン」に拡張することに相当し、理論的には 16 個の 8K ビデオ ストリームの同時伝送が可能になります。上海虹橋駅での実際のテストでは、半径 40 メートル以内で 1 Gbpsを超えるスループットを維持でき 、4K 監視カメラからのリアルタイム バックホールと乗客のシームレスなローミングをサポートできることが示されました。 んが、 6GHz 帯域は 中国ではまだ開放されていませ WiFi 7 は5GHz スペクトル内の を達成でき、 240MHz の帯域幅 より高い周波数のサブバンド ( 5.8GHzなど) を使用してと比較して実質 150% の速度向上を実現します。 WiFi 6.

4. マルチ AP 調整によるネットワーク インテリジェンス

WiFi 7 では、空間調整再利用 (CSR) や共同送信 (JXT) などのテクノロジーが導入されており、複数のルーターで構成されるメッシュ ネットワークが信号強度と周波数帯域の割り当てをインテリジェントに調整できるようになります。たとえば、病院環境では、マルチ AP 調整を通じて手術ロボットの制御、電子医療記録の検索、遠隔診療などのサービスをスケジュールできるため、WiFi 6 と比較してシングルユーザーのスループットが 100% 向上し、医療業務のリアルタイム性と安定性が確保されます。この「脳としてのネットワーク」設計は、従来の WiFi の「孤独な戦士」アプローチを根本的に変えます。

Ⅲ．アプリケーション シナリオ: デジタル ライフの無限の可能性を解き放つ

1. メタバース ゲートウェイでの没入体験

VR デバイスでは、乗り物酔いせずに仮想世界でインタラクションを行うために、少なくとも 200Mbps の帯域幅と 5ms 未満の遅延が必要です。 WiFi 7 は、 を集約する MLO を介して 2.4 GHz および 5 GHz帯域 、10 メートル以内で 1.5 Gbps の速度を安定して提供でき、遅延は 0.8 ミリ秒という低さで、ワイヤレス VR ヘッドセットをケーブルから解放します。これにより、メタバース ソーシャル化、仮想オフィス、および同様のシナリオに対するインフラストラクチャ サポートが提供されます。

2. インダストリー4.0向けニューラルハブ

スマート ファクトリーでは、WiFi 7 の強化された OFDMA テクノロジーにより、チャネルを 264 のリソース ユニット (RU) に分割し、それぞれをセンサーやロボット アームなどのデバイスに独立して割り当てることができます。たとえば、フォルクスワーゲン ヴォルフスブルク工場では2023 年に WiFi 7を導入し 、塗装工場の 200 台の塗装ロボットの同期制御を実現しました。 を活用することで、単一ロボットのデータ送信速度が 800Mbps に上昇し、故障率が WiFi 6 の 0.3% から 0.05% に減少しました。 320MHz の帯域幅 とマルチリンク冗長性ハイアールの青島工場では、 WiFi-7 と 5G の ハイブリッド ネットワークを使用して、スマート倉庫エリア内の 2,000 台を超える無人搬送車 (AGV) のリアルタイム スケジュールを設定し、5 センチメートルの位置精度を達成し、マテリアル ハンドリング効率を 40% 向上させています。

3. スマートホームのための究極の制御

一般的なスマート ホーム システムには 50 ～ 100 台のデバイスが含まれる場合があります。 WiFi 7 の 16×16 MU-MIMO テクノロジーにより、ルーターは 16 台のデバイスと同時に通信できます。強化された Target Wake Time (TWT) 機能と組み合わせることで、デバイスの消費電力を 40% 削減します。テストの結果、288Hz の高周波ネットワーク モードでは、スマート ロックの応答時間が WiFi 6 の 300 ミリ秒から 80 ミリ秒に低下し、エアコンや照明などのデバイス間の相互作用の遅延が 20 ミリ秒未満に低下したことが示されています。

4. スマートシティの毛細血管

数万人が収容されるスタジアムでは、WiFi 7 の調整ビームフォーミング (CBF) テクノロジーにより、信号のカバレッジを指向的に強化し、隣接するセクション間の干渉を回避できます。たとえば、杭州オリンピック スポーツ センターに導入された WiFi 7 ネットワークは、80,000 の同時接続でも視聴者あたりのブロードキャスト スタッター率を 0.5% 未満に維持しながら、AR ナビゲーションやリアルタイム スコア更新などの付加価値サービスをサポートしています。この高密度のサポート機能により、WiFi 7 はスマート シティ開発にとって重要なインフラストラクチャになります。

IV.課題と今後の展望

WiFi 7 はその計り知れない可能性にもかかわらず、広く普及するには 3 つの大きな課題に直面しています。

• スペクトル資源の地域格差: 現在、6GHz 帯域を開放しているのは米国や EU などの地域だけです。中国はまだ商用スケジュールを発表していない。ただし、WiFi 7 ハードウェアにはすでに 6GHz の機能が予約されています。ポリシーが許可すると、そのパフォーマンスを最大限にアクティブ化するために、既存のデバイスを交換する必要がなくなります。

• デバイスのアップグレードコストに関する考慮事項: WiFi 7 ルーターの 価格は通常 500 円 (約 70 米ドル) 以上で、すべての機能を利用するには WiFi 7 互換の電話/コンピューターが必要です。ただし、2025 年までに主流の主力携帯電話が WiFi 7 を完全に採用するため、デバイス切り替えのコスト障壁は徐々に低くなるでしょう。

• 電力効率の画期的な進歩: が、無線周波数モジュールの消費電力も増加します。 320MHz 帯域幅は高速性をもたらしますこれに応えて、 WiFi 7 では マルチリソース ユニット (MRU) と動的省電力テクノロジーを導入し、 WiFi 6と比較して高負荷時のエネルギー消費を 25% 削減します。.

将来を見据えると、 WiFi 7 は 5G を補完します。屋内シナリオでは、低コストと高い帯域幅により WiFi 7 が主要なソリューションとして活用されますが、モバイル シナリオではシームレスなローミングのために 5G に依存します。この統合ネットワークは、自動運転やホログラフィック通信などの最先端技術の成熟を推進します。 Cisco 最高製品責任者の Jeetu Patel 氏は次のように述べています。「 WiFi 7 は速度の向上だけではありません。ネットワーク インテリジェンス、セキュリティ、適応性の包括的な進化です。」 2024 年に規格の第 2 フェーズ (リリース 2) が完了すると、 WiFi 7 は などの機能をさらにサポートし 16×16 MIMO やハイブリッド自動再送要求 ( HARQ )、6G 時代のワイヤレス通信の基礎を築きます。

WiFi 1 から WiFi 7 まで、ワイヤレス ネットワーク テクノロジーは 28 年間で 1 万倍の速度向上を達成しました。この絶え間ない技術革命は、人間とデジタル世界とのつながり方を再定義しています。 WiFi 7 の信号が隅々まで行き渡ると、速度が速くなるだけでなく、相互接続されたインテリジェンスとリアルタイムの応答性を特徴とするスマートな新時代を開くためのゲートウェイが得られます。