Wi-Fi 7 の超高スループット：パワーを解き放つ

Wi-Fi 7 に関するこのブログシリーズの第 1 部では、このシリーズの公開時に知っていた Wi-Fi 7 の概要について説明しました。  

Wi-Fi 7の主な機能強化について理解を深めるため、RUCKUS Networks は、IEEE 修正が知られている Wi-Fi 7 または 802.11be で見られる主な機能強化を詳述したホワイトペーパーを公開しました。ホワイトペーパーは、新しいRUCKUS NetworksウェブサイトのWi-Fi 7専用ページにあります。 

このブログでは、Wi-Fi 7 の重要な原則の 1 つ、つまり Wi-Fi 7 の非常に高いスループットについて詳しく見ていきます。マルチリンク操作 (MLO)、Punctured Transmission (Preamble Puncturing とも呼ばれます）、サービス品質 (QoS) の向上など、その他の主要な機能は、後のブログ記事で取り上げます。このブログでは、スピードについてお話します！

Wi-Fi による非常に高いスループット 7

802.11n (Wi-Fi 4) から、IEEE はリリースされる PHY 修正にサフィックス定義を提供し始め、その修正に焦点が当てられていることを知らせました。802.11be の場合、この接尾辞は極めて高いスループットまたは EHT です。Wi-Fi 7の最高速度の数学的ピークは46Gbpsをわずかに超えていますが、その速度を得るためには、この高い数を達成するためにいくつかの\"機能\"が必要です。 

4096 直交振幅変調 

4K QAM、4096-QAM（直交振幅変調）としてより良く知られているのは、空気を介して他方の端部に送信される無線信号にビットをエンコードするために使用される技術です。素人にとって、これは、送信されるデータをエンコードする星座として知られているものに4,096つの可能なデータポイントがあることを意味します。クールですが、このレベルのエンコーディングを達成するにはいくつかの課題があります。 

ワイヤレスQAMコンステレーション

この課題を説明する最善の方法は、QAM星座と呼ばれるものを調べることです。まず、ここで見られる16つのQAMコンステレーションから始めます。 

図1：16 EVM 付き QAM

星座の各ドットは、電波でターゲットにされているデータポイントを表します。16 QAMなので、合計16つのドット、4つのドットが各象限に存在します。オレンジ色のボックスは、Error Vector MagnitudeボックスまたはEVMボックスとして知られています。これはヒットする必要があるターゲットであり、そのボックス内のヒットはそのターゲットで成功したヒットとして登録され、受信ラジオはそのデータポイントを記録します。16 QAMは、ターゲットボックスが比較的大きいため、非常に回復力がありますが、想像通り、それほど速くはありません。 

そこで4096QAMが救助に来ました。  

図2：4096 EVM なしの QAM

同じ四分円ですが、各四分円にはさらに数点があります。正確には、四分円あたりのドット数は4から1,024に増えた。つまり、EVM（表示さえ試みられていない）は、四分円の1/4から四分円の1/1024になった。成功したヒットを登録するには、信号が小さなターゲットにヒットする必要があります。可能ですが、ご想像の通り、小さな干渉や問題があるとターゲットを逃し、送信が失敗します。 

4096 QAMはWi-Fiでも可能ですか？

答えは、混合バッグです。可能ですか？はい、Wi-Fi 7 超高スループットは必要な機能を追加するので、これは野生で達成することができます。可能性はあるのか。おそらく、多くのシナリオではそうではない。非常にクールで高速ですが、壊れやすく、このレベルの変調は少数のインスタンスでのみ見られると予想されます。 

16 空間ストリーム

Wi-Fi 7 Extremely High Throughput は空間ストリームにも依存します。これは、マルチパスを使用して同時により多くのデータを送信するために異なる方向でデータを送受信するデバイスです。空間ストリームの数（多ければ多いほどよい）は、無線リンクをまたぐ速度の高速化を可能にし、その結果、インターネットへの接続が速くなり、レイテンシが小さくなります。これはクールに聞こえますが、これを実現するには電力消費のコストがかかります。より多くの空間ストリームを実行するには、より多くのパワーが必要です。このストリーム数を達成するために必要なサイズ係数もあります。ストリームが多いほど、エンクロージャが大きくなり、すべてに収まります。  

より多くの蒸気 = より多くのMIMOとレイテンシーは少ないが、コストがかかる

これらの2つの制限（電力要件とサイズ）を組み合わせると、16つの空間ストリームを持つデバイスが市場に投入されることは決して予想されません。これは標準で定義され、46 Gbpsにするために数学的計算で使用されますが、16つの空間ストリームを持たないデバイスのおかげで、速度テストが現実世界でその数に近いところに来るとは予想されません。 

AP 側からは、Wi-Fi 6E AP のサイズや AP の運用に必要な電力に関する懸念について、すでに苦情があります。以前の世代の AP は 15 ～ 30 ワットの PoE 電力（802.3af/at）を必要としていましたが、この新しい規格で定義されたストリームの一部であっても、Wi-Fi 7 AP は以前よりもさらに多くの電力を必要とすると推測されています。例えば、R760（RUCKUS Wi-Fi 6E AP）には36ワットの電力、または802.3btモード5が必要です。空間ストリームが多いほど、消費電力が増大します。これは、すでにクリアするのが難しい基準です。 

クライアントデバイスに関しては、モバイルデバイスのバッテリーが1日を通して持続するのが難しいと思ったら、1～2本のストリームしかありません。2 16ストリームがある場合のパワー ドレインを想像してください。 

320 MHz ワイド・チャネル 

Wi-Fi 用に 6 GHz スペクトルがリリースされたことにより、このチャネル幅はごく少数のユースケースに展開できる可能性があります。世界中の電話において、プロジェクトマネージャーは、より多くの出力を達成するために追加の帯域幅を求めたり、苦情を申し立てたりします。これは、ラジオの世界とバンド上のチャンネルの幅から直接取得されます。より多くのデータを同時に移動させたい（より高い出力を達成したい）場合は、より多くの帯域幅を持つチャネルが必要です。Wi-Fi 7 非常に高いスループットを使用する必要があります。  

図3：チャネル帯域幅

6 GHz が Wi-Fi 7 を超高スループットで救出する場所

2.4GHzと5GHzの異なる周波数帯域では、320MHz幅のチャネルを使用することは不可能です。これを実現するのに十分な連続スペクトルがありません。6GHzでは、320MHz幅のチャネルは可能ですが、多くはありません。Wi-Fi 7 Extremely High Throughputもこの機能を利用します。

ここでの大きな問題は、米国のような一部の規制領域が36GHz帯域の1,200MHzの追加スペクトルに対して承認されているのに対し、すべての地域がそのスペクトル量を持っているわけではありません。例えば、EUは36GHzで500MHz相当のスペクトルしか割り当てていない。このような領域では、単一の 320 MHz 幅のチャネルのみが可能です。1,200 MHz のスペクトル全体であっても、320 MHz チャネルで設計する場合、6 GHz で可能なチャネルは 3 つのみです。 

より幅広いチャネルのさらなるメリット

私たちは常に割り当てられたチャネル全体を使用できるようにしたいと考えていますが、これにより伝送効率が向上し、最適化されます（以下を読む：チャネル）の輻輳を低減します。320 MHz 幅のチャネルには、さらなるメリットと課題があります。

まず、課題：

• 6 GHz で利用可能なチャネルは 1 ～ 3 つのみです。
• 狭帯域干渉を受ける可能性があります。

物理層の要件とチャネル計画によって、これらの広いチャネルの使用が可能かどうかが決まりますが、規格には、不穏な干渉問題に対する救済策があります。これは、次のブログで、パンクした伝送と、802.11ax、Wi-Fi 6 で最初に OFDMA に導入されたマルチ RU と RU の使用について取り上げます。

さて、利点：

• 最速の可能な速度
• ピークMCSおよびデータレート
• AR/VR、ゲーム、クラウドコンピューティングなどのユースケースで低レイテンシ

Gbps の速度はどのくらいでしょうか？

まとめると（4K QAM、16空間ストリーム、320MHz幅チャネル）、446Gbpsでトップアウトできるという。2 16空間ストリームは発生していないことがわかっているので、3 320 MHz チャンネルで 4K QAM が望めます2。数学は、それが約5.8 Gbpsでピークに達することを私たちに伝えています。規格で規定されている 46 Gbps ではありませんが、Wi-Fi 6E で期待できることの 2 倍以上です。 

RUCKUS Networksとは？ 

Wi-Fi 7のホワイトペーパー全体にアクセスするには、ここをクリックしてください。Wi-Fi 7 Extremely High Throughput、またはその他のWi-Fi 7トピックの詳細については、RUCKUS NetworksのウェブサイトのWi-Fi 7ウェブページをご覧ください。このページは、IEEE による修正の批准と Wi-Fi Alliance からの Wi-Fi 7 認証の発表に近づくにつれて、Wi-Fi 7 の最新情報を知りたい方のための頼りになるリソースになります。このブログシリーズの残りの部分を読み続けるには、Wi-Fi 7ページで今後のリンクを確認してください。 

読者は、RUCKUS Networksの製品とソリューションの詳細については、以下のウェブサイトをご覧ください。RUCKUS ネットワーク製品およびRUCKUSネットワークソリューション。RUCKUS がネットワーキング技術の最新の進化で組織をどのように支援できるかについては、当社までメモをお送りください。スペシャリストがお手伝いいたします。