Wi-Fi 7 biedt een breed scala aan slimme verbeteringen en mogelijkheden. Deze nieuwe standaard stelt fabrikanten in staat om apparaten nog beter af te stemmen op specifieke toepassingen en doelgroepen. In dit artikel leggen wij je uit hoe Wi-Fi 7 werkt, de verschillende prestatieklassen én wat hun belangrijkste kenmerken zijn.
Laten we eerst kijken naar de evolutie van Wi-Fi 7. De standaard voor Wi-Fi 7 is gebaseerd op de 802.11be-norm, ontwikkeld onder de paraplu van het IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). In mei 2018 stelden enkele medewerkers van Intel en Qualcomm voor om een opvolger te ontwikkelen voor de 802.11ax-standaard, die toen nog in ontwikkeling was. Dit leidde tot de creatie van de 802.11be-standaard, ook wel bekend als Extremely High Throughput (EHT). Hoewel de definitieve goedkeuring nog dit jaar wordt verwacht, is de huidige status van Wi-Fi 7 al gepresenteerd door de Wi-Fi Alliance (WFA).
Schrijf je in voor de gratis nieuwsbrief:
Wi-Fi 7 biedt aanzienlijke verbeteringen in snelheid en efficiëntie ten opzichte van Wi-Fi 6 (802.11ax). Door gebruik te maken van technieken zoals Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) en Enhanced Distributed Channel Access (EDCA), worden datatransmissies tussen verschillende wifi-clients efficiënter, wat de verspilling van bronnen door herhaalde controle-informatie vermindert.
Ook kan Wi-Fi 7 pieksnelheden tot ongeveer 23 Gbit/s bereiken, een aanzienlijke toename ten opzichte van de 9,6 Gbit/s van Wi-Fi 6. Dit wordt mogelijk gemaakt door de verdubbeling van de maximale radiokanaalbreedte tot 320 MHz en de introductie van hogere kwaliteit modulatie (4096-QAM of 4K QAM), die 12 bits per symbool verzendt in plaats van de 10 bits per symbool (1024-QAM) bij Wi-Fi 6.
Hoewel deze snelheidsverhogingen indrukwekkend zijn, zijn er in de praktijk enkele beperkingen. In Europa is er slechts één 320 MHz overlapvrij kanaal beschikbaar in de 6GHz-band, wat leidt tot interferentie en verminderde doorvoer, vooral in grote installaties zoals bedrijven. Daarnaast heeft een 320 MHz kanaal een kleiner bereik dan 160 of 80 MHz kanalen. Het zendvermogen wordt over een bredere frequentieband verdeeld, wat resulteert in minder vermogen per megahertz en een lagere signaal-ruisverhouding.
Hoewel 4K QAM de efficiëntie theoretisch met 20 procent verhoogt en in combinatie met de dubbele kanaalbreedte een theoretische toename van 240 procent oplevert, zijn ideale ontvangstomstandigheden zeldzaam. De bredere kanalen beperken het bereik, waardoor deze verbeteringen in de praktijk minder merkbaar zijn voor dagelijkse gebruikers.
Multi-Link Operation (MLO) is de meest opvallende innovatie in Wi-Fi 7, die gelijktijdige communicatie via meerdere radiokanalen mogelijk maakt. Deze technologie verbetert de snelheid, latentie en betrouwbaarheid van wifi-verbindingen aanzienlijk.
Traditioneel kunnen basisstations al jaren communiceren via meerdere transceivers in de 2,4-, 5-, en 6GHz-banden. Echter, clients konden tot en met Wi-Fi 6 slechts één band tegelijk gebruiken, wat leidde tot inefficiënties. Dit veranderde met Wi-Fi 7 en MLO, dat gelijktijdige communicatie voor zowel basisstations als clients mogelijk maakt (Simultaneous Transmit and Receive, STR). Voor apparaten met minder transceivers zijn er alternatieve modi: Enhanced Multi-Link Multi-Radio (EMLMR), Enhanced Multi-Link Single-Radio (EMLSR) en Multi-Link Single-Radio (MLSR).
STR werkt alleen als zowel het basisstation als de client elkaar herkennen via een uitbreiding van de Medium Access Control (MAC)-laag, met een Upper MAC-laag en een Multi-Link-Device-adres (MLD). Wi-Fi 6 en oudere apparaten herkennen het MLD-adres niet en gebruiken het traditionele MAC-adres, nu bekend als het Lower MAC-adres in Wi-Fi 7.
De Upper MAC-laag beheert functies voor het gebruik van meerdere transceivers, inclusief een wachtrij voor inkomende datapakketten om ze correct te rangschikken. De Lower MAC-laag coördineert de toegang tot de radiokanalen en bestuurt de fysieke laag (PHY), die bitreeksen omzet in radiosignalen.
Voorbeeld van een Wi-Fi 7 setup: een client heeft zowel via de 2,4GHz- als 5GHz-band een connectie met het wifibasisstation gemaakt.
Fabrikanten schetsen vaak een te rooskleurig beeld van de snelheid van Multi-Link Operation (MLO) door te focussen op piekdatasnelheden in plaats van de praktische dagelijkse doorvoersnelheden. In werkelijkheid neemt de snelheid toe wanneer een apparaat gegevenspakketten verdeelt over alle beschikbare transceivers, maar de maximale snelheden worden alleen bereikt als alle radiomodules optimaal functioneren zonder congestie.
Het gelijkmatig benutten van radiomodules heeft nadelen. Bij grote verschillen in kanaalsnelheden moeten snel binnenkomende pakketten wachten op tragere, wat vertragingen in de TCP-verwerkingsstapel veroorzaakt en de transmissiecapaciteit niet optimaal benut. Soms is het efficiënter om alleen het snelste kanaal te gebruiken. De IEEE-standaard biedt flexibiliteit in het aantal gebruikte kanalen en de verdeling van pakketten, waardoor fabrikanten zelf de beste methoden moeten ontwikkelen en hun firmware regelmatig moeten bijwerken.
Meer snelheid via MLO: Alleen als het mogelijk is om de datapakketten gelijkmatig over alle beschikbare radiokanalen te verdelen, zullen Wi-Fi 7 apparaten evenveel snelheid kunnen bieden als de gecombineerde capaciteit van alle kanalen.
MLO kan de latentie aanzienlijk verminderen doordat een apparaat kan beginnen met zenden zodra een van de radiokanalen vrij is. Dit is vooral voordelig in drukke omgevingen met veel gebruikers, waar de wachttijd voor een vrij kanaal toeneemt naarmate het aantal gebruikers stijgt.
Waarom MLO de latentie verkort: de vuistregel is meteen duidelijk: hoe meer radiokanalen er beschikbaar zijn, des te waarschijnlijker het is dat er één vrij is wanneer de zender iets te melden heeft.
Wat betreft stabiliteit kan MLO helpen transmissiefouten te voorkomen. Door pakketten via meerdere kanalen tegelijk te verzenden (redundantie), wordt de kans vergroot dat ten minste één pakket leesbaar aankomt. Dit verbetert de betrouwbaarheid, hoewel het de snelheid kan verminderen. Daarom wordt deze techniek voornamelijk gebruikt in specifieke situaties, zoals industriële toepassingen.
De stabiliteit (redundantie) kan met MLO worden verbeterd aangezien het de kans verhoogt dat één van de drie transmissies intact aankomt.
Gelijktijdige transmissie via meerdere radiomodules (STR) klinkt over het algemeen aantrekkelijk, maar hoe meer transceivers, hoe duurder het apparaat en hoe hoger het verbruik. Om deze reden leveren fabrikanten alleen het maximale aantal transceivers voor high-end desktopapparaten die energie uit het stopcontact halen. Apparaten die op accu’s werken, zoals laptops of smartphones, krijgen minder transceivers om de accu te sparen.
Toch presteert Wi-Fi 7 zelfs met slechts één transceiver beter dan Wi-Fi 6 dankzij de drie bedrijfsmodi voor lagere prestatieklassen: EMLMR (Enhanced Multi-Link Multi-Radio), EMLSR (Enhanced Multi-Link Single-Radio) en MLSR (Multi-Link Single-Radio).
Schrijf je in voor de gratis nieuwsbrief:
Qua prestaties wordt de STR-modus in eerste instantie gevolgd door EMLMR. Hiermee kan een client met hoge bitsnelheden op meer dan één kanaal tegelijk communiceren, hoewel niet tegelijkertijd op alle verbonden kanalen.
Deze modus heeft voordelen voor apparaten die transceivers bevatten voor 2,4-, 5-, en 6 GHz, maar alleen een gecombineerde antenne gebruiken voor de twee bovenste banden. Dat zijn meestal laptops. Ze kunnen alleen gelijktijdig communiceren via 2,4 en 5 GHz of als alternatief via 2,4 en 6 GHz, ook al zijn ze via alle drie de radiokanalen verbonden met het basisstation. Het basisstation bepaalt het te gebruiken gelijktijdige paar.
Kanaalcapaciteit en pakketvolgorde: Omdat de radiokanalen op de 2,4-, 5- en 6GHz-banden verschillende breedtes hebben, verzenden ze data met verschillende snelheden. Daarom zijn er aan de kant van de ontvanger methodes nodig om de pakketten die via verschillende paden binnenkomen in de oorspronkelijke volgorde te zetten.
Zelfinterferentie is een groot probleem bij de ontwikkeling van nieuwe bedrijfsmodi voor draadloze netwerken zoals Wi-Fi 7. Dit treedt op wanneer zend- en ontvangstsignalen elkaar overlappen, vooral omdat Wi-Fi 7 gebruikmaakt van naburige radiobanden voor zenden en ontvangen. Dit leidt tot storingen die de signaalontvangst verminderen, een probleem dat bij Wi-Fi 6 en eerdere versies werd opgelost met filters.
Voor kleine apparaten, waar ruimte voor filters beperkt is, zijn oplossingen zoals afscherming en grotere antenneafstanden vaak niet haalbaar. Een mogelijke aanpak is dat het basisstation overschakelt naar een robuustere maar tragere transmissiemodus, waarbij gelijktijdige transmissie en ontvangst worden vertraagd.
De IEEE biedt de Enhanced Multi-Link Single-Radio modus (EMLSR) als oplossing voor situaties met slechte radio-omstandigheden. EMLSR laat een apparaat op meerdere kanalen tegelijk luisteren en gebruikt lage bitsnelheden voor robuuste modulatie, wat energie bespaart en effectief is voor korte besturingssignalen zoals RTS-pakketten (Request-To-Send).
Voor snelle datatransmissie stuurt een volledig MLO-compatibel basisstation eerst een RTS met het kanaalnummer. De client schakelt dan naar de Single-Radio modus, zet een high-bit-rate modus in, ontvangt en bevestigt de gegevens, en gaat weer in de wachtstand. Dit proces helpt zelfinterferentie te voorkomen.
Hoewel EMLSR-clients niet sneller zenden dan non-MLO-clients en geen meerdere kanalen tegelijk kunnen ontvangen, bieden ze voordelen zoals dynamischer gebruik van radiokanalen. Bij kanaalbezetting schakelt de ontvangst direct over naar het volgende vrije kanaal. Een basisstation kan zo meerdere EMLSR-clients tegelijk bedienen door de kanalen efficiënt te verdelen.
Een nadeel voor consumenten is dat EMLSR-clients wel een MLO-label kunnen dragen, ondanks het ontbreken van STR-operatie (Simultaneous Transmit and Receive). Dit kan verwarrend zijn bij de aankoop van nieuwe apparaten.
De EMLSR-client wacht op alle radiokanalen op het startsignaal (in dit geval een Request-To-Send pakket) en schakelt dan over op maximale ontvangstsnelheid. In de tussentijd kan hij niet worden aangesproken via de andere kanalen.
Met de laagste hardware-eisen bevindt de MLSR-modus (Multi-Link Single-Radio) zich helemaal aan het einde van het spectrum. Deze modus is bedoeld voor clients met slechts één transceiver en daarom niet geschikt voor communicatie via meerdere radiozenders. Met MLSR schakelt de client echter met een korte vertraging tussen verschillende radiobanden en meldt zich op meerdere kanalen aan bij het basisstation. Vervolgens wacht hij op inkomende data op slechts één daarvan (EMLSR wacht op meerdere), zie ‘Multi-Link Single-Radio’. Het basisstation start een transmissie met een weksignaal, de client schakelt over naar het toegewezen kanaal, ontvangt de data en luistert weer op één kanaal.
Het basisstation kan de werking van MLSR-clients slechts op één manier optimaliseren, namelijk door het meest geschikte radiokanaal te bepalen. Verbeteringen in snelheid of latentie zijn niet mogelijk. Vandaag de dag kunnen al veel clients op verschillende banden communiceren. Voor al deze hardwareplatforms is de stap naar MLSR klein omdat er geen significante veranderingen aan de hardware nodig zijn. Als gevolg hiervan kunnen we binnenkort een groot aantal goedkope Wi-Fi 7-clients met MLSR verwachten.
Een MLSR-client communiceert altijd via slechts één kanaal (kanaal 1 in het voorbeeld). Om een van de andere kanalen te activeren, moet hij het eerste kanaal uitschakelen. Dat gebeurt wanneer het wifibasisstation data wil verzenden via een kanaal dat voor hem gunstiger is, in het voorbeeld is dat kanaal 3. De client schakelt dan met enige vertraging om, en pas dan vertrekken de data op hun reis.
Wi-Fi 7 lost twee belangrijke beperkingen van Wi-Fi 6 op door verbeteringen in de OFDMA-specificatie. Bij Wi-Fi 6 kunnen basisstations alleen groepen clients coördineren, wat betekent dat ze moeten wachten tot er data zijn voor meerdere clients voordat ze middelen kunnen toewijzen. Wi-Fi 7 verlaagt dit minimum aantal gecoördineerde clients naar één, wat efficiënter werkt.
Daarnaast kan Wi-Fi 6 maar een beperkt aantal OFDMA-fragmenten gebruiken, waardoor delen van de radioband ongebruikt blijven bij weinig clients. Wi-Fi 7 verfijnt de verdeling van de radioband, waardoor de capaciteit beter wordt benut, zelfs bij een klein aantal clients.
Deze verbeteringen maken basisstations flexibeler en efficiënter, met minder implementatie-inspanningen voor fabrikanten en betere prestaties voor gebruikers. Hierdoor kan Wi-Fi 7 radiobronnen efficiënter toewijzen en energie besparen, wat ook voordelen biedt voor goedkopere basisstations.
Schrijf je in voor de gratis nieuwsbrief:
De Wi-Fi Alliance (WFA) beoordeelt meestal slechts een deel van de IEEE-standaarden. Fabrikanten kunnen ervoor kiezen alle IEEE-details te implementeren, maar de WFA keurt alleen de onderdelen goed die in haar Wi-Fi-testplan staan. Bij Wi-Fi 7 en de IEEE 802.11be-standaard zijn er twee opvallende verschillen: het ontbreken van NSTR (Non-Simultaneous Transmit and Receive) en R-TWT (Restricted Target-Wake-Time).
NSTR is bedoeld voor basisstations, zoals smartphones in tethering-modus, die niet tegelijkertijd kunnen zenden en ontvangen op meerdere kanalen. Hoewel NSTR dezelfde doorvoersnelheden biedt als STR, vereist het een geavanceerde en snelle coördinatie.
Met de introductie van Wi-Fi 6 werd TWT (Target Wake Time) technologie ingevoerd, waardoor basisstations en clients hun slaap- en wektijden nauwkeurig kunnen afstemmen. Dit vermindert het energieverbruik aanzienlijk. IEEE 802.11be voegt hier R-TWT (Restricted Target Wake Time) aan toe, waardoor basisstations wektijden kunnen prioriteren en clients kunnen blokkeren. Dit verbetert de Quality of Service (QoS) en is essentieel voor toepassingen die betrouwbare en tijdkritische dataoverdracht vereisen, zoals machinebesturing.
Hoewel zowel NSTR als R-TWT veel belangstelling wekken, zijn deze functies momenteel te complex om te worden geïntegreerd in Wi-Fi 7 en zullen ze waarschijnlijk in een toekomstige versie worden opgenomen.
Al met al biedt Wi-Fi 7 veel verbeteringen, waarvan de vier MLO-modi de meest opvallende zijn. Deze modi zullen merkbaar betere wifi-prestaties leveren in veel dagelijkse scenario’s. Dit in tegenstelling tot de geadverteerde pieksnelheden, die minder vaak haalbaar zijn door specifieke vereisten.
MLO vereist slimme implementaties van chip-, apparaat- en stuurprogramma-makers. Het is dan ook begrijpelijk dat de eerste Wi-Fi 7-apparaten in onze test een gemengde indruk achterlieten. Bij sommige fabrikanten is er nog werk te doen aan de stuurprogramma’s.
Schrijf je in voor de gratis nieuwsbrief:
Een kleine Raspberry Pi board is zo volgepakt met alle componenten dat er geen ruimte meer over was om de 40 GPIO pinnen van informatie te voorzien. O...
De constante populariteit van de Raspberry Pi heeft geleid tot een groeiende vraag naar alternatieven die meer prestaties bieden tegen een betaalbare ...
