Sebbene la bozza dello standard non sarà pronta prima della fine del 2024, la Wi-Fi Alliance (vi avevamo parlato di questo ente in questo articolo) ha già introdotto all'inizio di quest'anno il programma di certificazione Wi-Fi 7. I primi dispositivi con il Wi-Fi 7 a bordo sono già sul mercato e alcune reti Wi-Fi 7 enterprise hanno iniziato l'implementazione. Si prevede che il Wi-Fi 7 vedrà una rapida adozione, così come è successo per le versioni recenti degli standard Wi-Fi.
La situazione attuale
L'802.11ac, denominato in seguito Wi-Fi 5 dalla Wi-Fi Alliance, è stato il primo standard Wi-Fi a infrangere la barriera di 1 Gbps, disponibile esclusivamente nella banda a 5 GHz. Il suo successore, 802.11ax o Wi-Fi 6, si è concentrato sul miglioramento dell'efficienza del segnale ed era disponibile su entrambe le bande da 2,4 GHz e 5 GHz. È stato più tardi esteso alla nuova banda 6 GHz come Wi-Fi 6E. Il Wi-Fi 7 è disponibile in tutte le bande: 2,4 GHz, 5 GHz e 6 GHz. Mentre migliora il rendimento, fino a un PHY massimo teorico velocità di 46 Gbps (il valore PHY è la velocità massima alla quale i dati possono viaggiare), introduce anche funzionalità che migliorano l'affidabilità e fornire una latenza più precisa.
Caratteristiche principali del Wi-Fi 7
Operazione multi-link
L'operazione multi-link (MLO) è la funzionalità più significativa del Wi-Fi 7. Consente ai dispositivi Wi-Fi 7 di aggregare i canali attraverso le bande di frequenza. Richiede un access point multi-radio e un client che abbia o una radio in grado di switchare tra bande e canali (quindi Wi-Fi 7 compatibile) oppure, per i migliori risultati, un client con almeno due radio, entrambe utilizzabili per trasmettere e ricevere pacchetti.
Ciò può migliorare il throughput, ma il vantaggio più importante è ridurre la latenza e migliorare l'affidabilità. Un collegamento in Wi-Fi 7 può essere di quattro tipi:
• Radio singola multi-link (MLSR). Il client ha una singola radio ma negozia un collegamento a più radio su un singolo AP Wi-Fi. Può trasmettere o ricevere solo su un canale alla volta. Quando viene rilevata una congestione, il client può passare rapidamente a un'altra radio sull'AP che, si spera, sia su un canale meno congestionato. Ciò non richiede hardware aggiuntivo sul client ma non offre tanti vantaggi quanto le altre versioni.
• Radio singola multi-link migliorata (eMLSR). Il client monta una seconda radio in grado di ricercare eventuali congestioni su canali diversi da quello in uso. Rispetto a MLSR, il client può negoziare una connessione migliore in base alle attuali condizioni RF nell'eventualità che commutando i canali le prestazioni possano migliorare. La seconda radio client può essere una radio solo in ricezione, quindi, molto meno costosa in termini di hardware rispetto a una radio capace anche di trasmettere.
• Multi-link Multi-Radio, trasmissione e ricezione simultanea (MLMR-STR) noto come MLMR asincrono. Richiede almeno due radio sul dispositivo che può trasmettere e ricevere su entrambe le radio. Per qualsiasi pacchetto che debba essere trasmesso, il dispositivo valuta le interferenze e la congestione su ciascun canale e può scegliere una radio in base a quale canale fornisce la trasmissione migliore e quindi la latenza più bassa. Il dispositivo può anche utilizzare semplicemente entrambi i collegamenti per la trasmissione, aggregando la larghezza di banda e aumentando il throughput wireless. Se l'obiettivo è l'affidabilità, il dispositivo può ripetere la trasmissione del pacchetto su tutti i collegamenti, il ricevitore deduplica il traffico e ne sceglie uno.
• Trasmissione e ricezione multi-link multi-radio, non simultanea (MLMR-NSTR),noto anche come MLMR sincrono. Si tratta di una versione più limitata di MLMR-STR. MLMR-STR richiede una schermatura aggiuntiva tra le radio perché la ricezione di una radio può sovrapporsi alla trasmissione dell'altra. MLMR-NSTR tenta di semplificare la progettazione della radio e ridurre i costi richiedendo che le trasmissioni sulle due radio avvengano in modo sincronizzato tale da non sovrapporsi. Ciò elimina alcuni dei vantaggi sulla latenza ma è da valutare se il risparmio sui costi valga la perdita di prestazioni.
Miglioramento della portata
La portata più elevata del Wi-Fi 7 si ottiene principalmente attraverso tre modifiche:
• Canali più ampi nella banda 6 GHz. Wi-Fi 7 supporta canali a 320 MHz, raddoppiando la portata rispetto ai canali a 160 MHz in Wi-Fi 6E.
• Modulazione fino a 4096-QAM, rispetto al migliore precedente di 1024-QAM. Ciò migliora la portata di circa il 20%.
• Sono consentiti fino a 16 flussi spaziali. Tuttavia, è probabile che questo rimanga un limite teorico in quanto gli AP con più di 4 flussi spaziali sulla singola radio non sono comuni e non lo saranno in futuro.
In pratica, i client Wi-Fi 7 potrebbero riscontrare una portata fino al doppio rispetto a Wi-Fi 6E nella banda dei 6GHz.
Miglioramento dell'efficienza
Esistono diverse funzionalità che migliorano l'efficienza del Wi-Fi 7. Tra queste ci sono:
• Block acknowledgement compresso a 512 MPDU. Ogni trasmissione di frame dati Wi-Fi unicast richiede un riconoscimento, che riduce l'efficienza a causa del percorso avanti-indietro dei messaggi. L'aggregazione in blocchi, in cui un singolo messaggio dal destinatario conferma la ricezione di trasmissioni multiple, migliora l'efficienza. Il Wi-Fi 7 porta il numero di protocolli MAC Unità dati (MPDU) che possono essere riconosciute simultaneamente a 512, migliorando ulteriormente le prestazioni a velocità di dati elevate.
• Unità di risorse multiple (Multi RU) per utente. Il Wi-Fi 6 ha introdotto il multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDMA), che consente all'AP Wi-Fi di servire più client contemporaneamente, migliorando la latenza. Ad ogni client viene assegnata una parte del file canale, chiamato Resource Unit. Il Wi-Fi 7 aggiunge la possibilità di consentire all'AP di allocare più RU a un singolo client migliorando l’efficienza.
• Preamble puncturing. Questa era una funzionalità opzionale in Wi-Fi 6. Un problema con i canali più ampi è che se anche solo una parte di canale è oggetto di interferenze, l'intero canale è inutilizzabile. Il preamble puncturing consente al trasmettitore di mascherare dinamicamente una parte del canale e utilizzare il resto.
Miglioramento della latenza
Molte delle funzionalità discusse in precedenza svolgono un ruolo nel fornire una latenza più bassa e deterministica. L'AP può impostare un periodo di servizio limitato, in cui determinati periodi di tempo sono riservati a dispositivi specifici, mentre gli altri dispositivi collegati a quell'AP rimangono in silenzio. Ciò migliora la latenza per i dispositivi assegnati al periodo di servizio limitato. Il restricted target wake time (R-TWT) migliora la latenza per i dispositivi a batteria, che spesso cercano di risparmiare energia spegnendo periodicamente le loro radio. Questa funzione consente all'AP di definire un sottoinsieme di dispositivi che possono facoltativamente riattivarsi e trasmettere senza competere con altri dispositivi associati a quell'AP. Tutte queste funzionalità migliorano l'esperienza dell'utente con le applicazioni sensibili alla latenza.
Distribuzione di reti Wi-Fi 7
Il Wi-Fi 7 risulta davvero performante quando è possibile sfruttare le sue capacità nella banda da 6 GHz. Ad esempio, questa banda fornisce 1200MHz di nuovo spettro negli Stati Uniti, contro i circa 400 MHz precedentemente disponibili nelle altre bande. ln molti paesi europei sono disponibili circa 500 MHz. La maggior parte delle nazioni ha già adottato norme per l’apertura dei 6 GHz o sta per farlo. La cartina mostra la disponibilità di larghezza di banda nei vari paesi del mondo:
Due funzionalità del Wi-Fi 7 che migliorano la velocità di trasmissione – canali più ampi e modulazione fino a 4096-QAM – saranno probabilmente sfruttabili solo nella banda 6 GHz, banda che dispone di un'ampia gamma di spettro per l'utilizzo di più canali da 80 MHz o 160 MHz anche in ambito aziendale e il livello di rumore più basso richiesto per 4096-QAM. Quindi è importante che progettando una rete Wi-Fi 7 si considerino AP tri-band che possano consentire questo standard.
La banda da 2,4 GHz verrà sempre più utilizzata da dispositivi IoT a bassa larghezza di banda e a basso costo per cui la retrocompatibilità è comunque stata prevista. Dal momento che nei prossimi anni verranno introdotte radio client Wi-Fi 7 economiche, questi dispositivi passeranno all'utilizzo del Wi-Fi 7 a 2,4 GHz.
Concludendo
Il Wi-Fi 7 spinge la portata dei sistemi wireless oltre i limiti e apre la strada a nuove applicazioni che potranno contare su migliore affidabilità della consegna dei pacchetti e latenza più determinata. Gli smartphone premium, come Google Pixel 8 e Samsung Galaxy S24 Ultra, supportano già il Wi-Fi 7. I laptop annunciati per il 2024 includono il Wi-Fi 7 con chipset client di Intel e Realtek. L’adozione di massa del Wi-Fi 7 è prevista nel 2025, quindi è meglio essere pronti!
