Wi-Fi 7 : Préparez-vous à accueillir la nouvelle norme 802.11be

Alors que le Wi-Fi 6 et 6E commencent à arriver sur le marché et que de nouveaux chipsets sont disponibles, le Wi-Fi 7, alias la norme 802.11be, est en préparation. La nouvelle norme Wi-Fi 7 s'appuie sur la norme Wi-Fi 6/6E précédente pour apporter encore plus d'améliorations : bande passante totale plus élevée, débit de données plus élevé, utilisation innovante des formats de modulation et nombre d'utilisateurs par appareil plus élevé.

Les nouvelles technologies telles que la RA/RV, les jeux à faible latence, les produits de centre de données et d'autres applications de streaming en temps réel s'appuieront sur les normes Wi-Fi 6/6E actuelles et futures. Ces normes réduisent également la dépendance aux réseaux 5G/B5G pour un transfert de données rapide sur des distances plus courtes. Elles fourniront également une connexion Internet via un routeur.

Bien que cette technologie n'ait toujours pas été mise sur le marché, je pense que d'autres informations concernant les systèmes expérimentaux, les modules d'évaluation et les modules de montage en surface seront présentées une fois que les premiers chipsets seront disponibles. C'est le moment de réfléchir à ces systèmes, surtout si vous développez des produits d'évaluation pour prendre en charge le Wi-Fi 7.

Wi-Fi 6 vs Wi-Fi 7 : les changements

Le plus grand changement apporté par la norme Wi-Fi 7 concerne le débit de données et la bande passante maximum théorique qui s'inscrivent dans la tendance à améliorer encore davantage les fonctionnalités Wi-Fi. Ainsi, le Wi-Fi 7 propose une QAM et une fréquence plus élevées (de l'ordre de 6 GHz) ainsi qu'une meilleure allocation de bande passante.

Ce sont les fabricants de puces qui doivent faire face à la plupart des défis de conception au niveau du système puisqu'ils sont chargés de fabriquer les interfaces analogiques hautement intégrées nécessaires à la prise en charge de nouveaux produits. Parmi les autres changements importants apportés par le Wi-Fi 7, citons les exemples suivants :

• Compatibilité et rétrocompatibilité : Grâce au fonctionnement tri-bande du Wi-Fi 7 et de la structure du préambule des paquets, compatibilité et rétrocompatibilité sont au rendez-vous.
• Latence réduite : La réduction de la gigue est inscrite dans la norme pour prendre en charge les applications à faible latence. Ceci est rendu possible par la MU-MIMO avec plus de flux spatiaux simultanés et une plus grande bande passante, mais une latence plus faible entraîne une limite EMV plus basse comme indiqué ci-dessus.

À l'instar des autres conceptions sans fil, la simulation et les tests conduits aux fréquences pertinentes sont très importants pour évaluer la distorsion du signal et les pertes tout au long d'une interconnexion (ligne de flux d'antenne). La conception de l'interconnexion et les réseaux d'adaptation utilisés par les normes Wi-Fi 5 et 6 sont toujours pertinents avec le Wi-Fi 6E et 7, car les fréquences impliquées n'ont pas changé. Les conceptions de guides d'ondes existantes peuvent nécessiter des ajustements mineurs pour s'adapter à la bande passante plus large sans atténuation dans certaines parties de la bande, mais ce type de simulation post-routage peut être effectué avec un utilitaire de résolution de champ externe.

Wi-Fi 7 : les tendances à venir en matière de composants

Pour avoir un aperçu des produits compatibles avec la norme Wi-Fi 7, examinons ce qui s'est passé avec les produits Wi-Fi 6/6E, en particulier avec les SoC et les modules.

Interfaces des modules

Si vous envisagez d'utiliser un module pour ajouter des fonctionnalités Wi-Fi 7 à votre produit, vous devrez déterminer quelles interfaces seront utilisées pour transférer les données vers le module de l'émetteur-récepteur. Le Wi-Fi 6E prévoit déjà d'utiliser les modules PCIe et USB. Par exemple, le module Wi-Fi 6E AX210.NGWG.NV d'Intel dispose d'interfaces PCIe et USB. Je m'attends à voir une génération PCIe comme interface standard pour fournir des données parallèles haut débit à un module Wi-Fi 7. 

Options SoC

Si vous cherchez à construire un système embarqué ou un appareil mobile plus compact et hautement intégré, les SoC sont faits pour vous et devraient bientôt être disponibles sur le marché. Il s'agit d'une autre tendance que nous avons observée, où les microcontrôleurs sont intégrés avec des interfaces RF et d'autres fonctionnalités pour une utilisation dans des contextes particuliers, tels que les équipements réseau, l'IoT ou les produits mobiles. Par exemple, le prochain SoC CW641 de NXP disposera du Wi-Fi 6E intégré. Les systèmes compatibles avec le Wi-Fi 7 qui nécessitent un facteur de forme réduit et un débit de données sans fil élevé auront besoin d'une option intégrée qui ne peut être trouvée que dans les SoC avancés.

Ce que les concepteurs de circuits imprimés peuvent faire dès aujourd'hui

Si vous voulez prendre une longueur d'avance sur les conceptions avancées avec la norme Wi-Fi 7, prenez en compte les quelques points suivants :

• Commencez par le Wi-Fi 6/6E : En termes d'architecture système et de fréquence de fonctionnement, les systèmes compatibles avec le Wi-Fi 7 ressembleront beaucoup aux systèmes Wi-Fi 6/6E. Si vous parvenez à mettre en place un système Wi-Fi 6/6E, vous serez sur la bonne voie pour adopter la norme Wi-Fi 7.
• Apprenez le routage de guide d'ondes coplanaire : Si vous examinez les conceptions de référence et les directives de conception RF typiques, vous verrez que le routage de guide d'ondes coplanaire est souvent recommandé pour la ligne de flux d'antenne. Essayez donc d'appliquer les bons espacements et les bonnes largeurs de pistes dans vos règles de conception.
• Renseignez-vous au sujet de la formation de faisceaux adaptatifs : Pour faire simple, apprenez à concevoir des réseaux à commande de phase à large bande pour prendre en charge la formation de faisceaux. On en parle normalement dans le cas de radars, mais la formation de faisceaux est également utilisée avec la norme Wi-Fi 6/6E pour assurer une transmission de données à haut débit. Pour les concepteurs de circuits imprimés qui travaillent sur des routeurs ou d'autres équipements WLAN, cela déterminera comment les antennes sont organisées sur l'appareil.

Allez au-delà du Wi-Fi 7 avec WiGig

Le Wi-Fi 7 représente une mise à niveau de taille par rapport aux itérations précédentes car il étend le Wi-Fi à un spectre plus large, offrant ainsi des débits de données plus élevés. Il existe une autre norme qui accélère le transfert de données à une fréquence beaucoup plus élevée, connue sous le nom de WiGig. Cette norme étend le Wi-Fi dans la bande ISM 60 GHz pour un transfert de données haut débit à courte portée vers les appareils des utilisateurs finaux. La norme WiGig est également connue sous le nom d'IEEE 802.11ad.

L'objectif de WiGig est d'offrir des débits de données beaucoup plus élevés (atteignant des valeurs en Gbit/s). C'est ce que devaient apporter les applications à ondes millimétriques de la 5G mais sans le besoin de recourir à des chipsets ou des modems mobiles. Les principales spécifications de la norme WiGig sont présentées ci-dessous :

• Bandes de fonctionnement : 2,4 GHz, 5-6 GHz et 60 GHz
• Débit de transfert de données : 7 Gbit/s maximum (maximisé avec le multiplexage OFDM)
• Formats de modulation :
  • OFDM : SQPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM
  • Porteur unique : π⁄2-BPSK, π⁄2-QPSK

WiGig utilise la formation de faisceaux pour fournir une transmission de données dans la bande 60 GHz jusqu'à 10 m. Cette portée n'est pas très importante et n'est destinée qu'aux appareils proches. Cependant, étant donné que les produits compatibles avec la norme WiGig doivent également fonctionner avec les bandes traditionnelles 2,4/5-6 GHz, ils peuvent toujours fournir une connectivité aux appareils plus éloignés d'un routeur ou d'un point d'accès.

La norme 802.11ay s'inscrit dans la continuité de la norme IEEE 802.11ad, qui vient ajouter la technologie MIMO à WiGig avec un maximum de 8 flux spatiaux. Ces systèmes mettant en œuvre la formation de faisceaux haute fréquence nécessitent des chipsets spécialisés, et les produits intégrés d'entreprises comme Qorvo arrivent sur le marché des composants.

La norme 802.11ay promet également d'offrir une portée plus élevée grâce à l'utilisation d'un réseau à commande de phase, nécessaire avec la technologie MIMO, qui offrirait une résolution et un gain très élevés lorsque la puissance est dirigée vers un seul utilisateur (portée maximale de 300 à 500 mètres).

Restez au fait des modifications apportées aux normes 802.11

Le groupe de travail IEEE 802.11 a beaucoup à faire avec le développement des différentes normes. Les nouvelles normes 802.11 ciblent les avancées dans tous les domaines, de la mise en réseau V2X (vehicle-to-everything) aux systèmes de détection en passant par la fibre optique. Pour soutenir le développement continu des produits IoT et relever les défis de sécurité, les autres modifications prévues incluent la prise en charge des adresses MAC aléatoires et les normes de confidentialité des données. Vous pouvez consulter la liste complète des modifications proposées et déposées sur le calendrier des projets du groupe de travail IEEE 802.11 (en vigueur le 11 juin 2021). Cette série de normes a sans doute été l'une des plus fructueuses, et il ne faut donc pas s'attendre à un ralentissement du développement dans ce domaine.

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