Relations entre le Wi-Fi 7 et le contrôle de fréquence

Le Wi-Fi requiert une gamme de fréquences radio que les dispositifs peuvent utiliser pour communiquer. Pendant des années, le Wi-Fi a utilisé les bandes de fréquences de 2,4 GHz et 5 GHz, et les dispositifs se connectent à un canal présentant le moins d'interférences.

La croissance explosive du nombre de dispositifs connectés met les capacités à rude épreuve. Selon la Wi-Fi Alliance, 4,1 milliards de dispositifs compatibles Wi-Fi devraient être expédiés rien qu'en 2024. Lorsque des millions de dispositifs se disputent un nombre limité de points d'accès et de canaux dans des bandes de fréquences spécifiques, les engorgements et les ruptures de connexion sont inévitables. En conséquence, il convient de rechercher une autre bande de fréquences, ce qu'offre le Wi-Fi 7, ainsi que sa précédente itération, le Wi-Fi 6E.

Avec le Wi-Fi 7, les dispositifs peuvent également utiliser la bande de fréquences de 6 GHz. Ajouter une toute nouvelle bande de fréquences revient à ajouter une toute nouvelle autoroute avec des voies supplémentaires capables d'absorber encore plus de trafic. Le point particulièrement intéressant avec le Wi-Fi 7 est qu'il augmente également la taille des canaux de 160 MHz à 320 MHz. Par conséquent, l'utilisation de 6 GHz ajoute plus de voies (canaux) et rend chacune d'elles plus large ce qui signifie que les données provenant d'un plus grand nombre de dispositifs circulent plus rapidement. Cela se traduit par un meilleur débit de données, une plus grande fiabilité et une latence réduite.

Avec des débits de données dépassant 30 Gbps, le Wi-Fi 7 offre une couverture à haut débit et faible latence pour une large gamme d'applications telles que la réalité augmentée, la réalité virtuelle, le streaming vidéo haute résolution et la connectivité IoT.

Le problème avec le passage à la bande 6 GHz est que d'autres entités l'utilisent déjà. Les agences fédérales américaines telles que le Département de la Défense et la NASA utilisent cette bande pour les communications par satellite et pourraient être réticentes à l'idée de voir des dispositifs Wi-Fi s'immiscer sur leur territoire. L'utilisation de la bande 6 GHz sans perturber les utilisateurs établis de la bande de fréquences requiert une technologie supplémentaire connue sous le nom d'AFC (Automated Frequency Coordination).

Technologies complémentaires pour le Wi-Fi 7

Avec le Wi-Fi 7, les canaux d'accès à la connectivité sont plus nombreux et plus larges. Un ensemble de technologies complémentaires permet aux utilisateurs d'optimiser le débit des bandes de fréquences, rendant l'utilisation de chaque canal plus efficace.

AFC

La technologie AFC permet l'utilisation du Wi-Fi sans gêner les utilisateurs établis de la bande 6 GHz. Elle fonctionne en saisissant les informations des utilisateurs existants, y compris les emplacements des antennes et leur direction, ainsi que d'autres paramètres dans une base de données. Une nouvelle connexion Wi-Fi 7 vérifie cette base de données pour garantir qu'elle n'empiète pas sur la même partie du spectre et qu'elle ne provoque pas d'interférences.

MLO

MLO (Multi-Link Operations) désigne la capacité de diviser un flux de données en plusieurs unités et de les acheminer simultanément via différents canaux dans la même bande de fréquences. Le fonctionnement MLO dans le Wi-Fi 7 pousse cette capacité encore plus loin, en permettant aux données de circuler via plusieurs canaux et bandes. Dans un tel cas, un seul flux de données peut être acheminé via 2,4 GHz, 5 GHz ou 6 GHz, selon la disponibilité. Cela rend la transmission des données plus rapide et moins sujette aux retards si les canaux sont altérés ou indisponibles.

Modulation d'amplitude en quadrature 4K (4K QAM)

La modulation QAM permet d'envoyer un grand nombre d'informations en superposant des signaux d'amplitudes et de phases différentes pour tirer le meilleur parti du spectre. Comme les ondes ne se chevauchent pas, la transmission n'est pas bruyante. 4K signifie que plus de 4000 signaux peuvent être transmis simultanément. Le Wi-Fi 7 standardise la technologie et diminue la latence en augmentant la capacité.

De plus, le Wi-Fi 7 fonctionne sur un accès OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) avec des unités MRU (Multiple Resource Units), qui divisent les données en paquets plus petits pour un débit plus rapide. Les unités MRU réduisent la latence multi-utilisateur de 25 %, et le fonctionnement MLO améliore la latence mono-utilisateur de 80 %.

Contrôle de fréquence pour Wi-Fi

La technologie derrière le Wi-Fi 7 est impressionnante et dépend d'un contrôle de fréquence strict. Le regroupement des données dans des canaux, aussi efficace soit-il, nécessite une précision absolue, faute de quoi les signaux risquent d'interférer les uns avec les autres et d'entraîner des performances médiocres.

Les nouvelles normes Wi-Fi requièrent des radios modernes à la fois sur le dispositif et sur les points d'accès. Ces radios hautement performantes peuvent se régler simultanément sur plusieurs bandes de fréquences, contourner les canaux réservés comme décrit par l'AFC et remplir le spectre avec des informations denses avec 4K QAM. Elles s'appuient sur des composants électroniques capables de fonctionner avec un bruit de phase extrêmement faible et une haute stabilité pour garantir une transmission stable des signaux.

Il est important de maintenir le bruit de phase et la gigue à un niveau aussi bas que possible pour préserver l'intégrité des données et réduire les taux d'erreur. Il ne suffit pas d'avoir une fréquence stable à un moment donné ; les signaux ne peuvent pas se permettre de s'atténuer avec le temps et la température. Les vibrations, les chocs et la dégradation à long terme peuvent affecter les performances et doivent être pris en compte lors de la phase de conception.

Composants pour le contrôle de fréquence

Les quartz, les oscillateurs et les inductances de puissance sont essentiels pour fournir le contrôle de fréquence haute précision dont les systèmes Wi-Fi ont besoin.

Les oscillateurs effectuent toutes les tâches nécessaires au transfert de données, notamment produire un signal stable, garantir la synchronisation de toutes les communications et déterminer la fréquence porteuse sur laquelle opérer. Souvent couplés à des oscillateurs, les quartz affinent la sortie générée par les oscillateurs, agissant comme des diapasons pour maintenir les signaux de fréquence étroitement focalisés et précis. Associées à des condensateurs, les inductances forment des circuits LC, qui permettent aux systèmes Wi-Fi de se concentrer sur des bandes de fréquences spécifiques et de filtrer les bruits parasites.

ECS Inc. fabrique une large gamme de quartz, d'oscillateurs et d'inductances nécessaires aux systèmes Wi-Fi 7. Par exemple, les quartz à montage en surface (CMS) d'ECS sont disponibles dans une large sélection de tailles de boîtier et offrent de larges plages de températures jusqu'à +150°C.

La série ECX-1637B (Figure 1) est idéale pour les applications sans fil. Elle offre des quartz CMS compacts dans des boîtiers à 4 plots de 2,0 mm x 1,6 mm x 0,45 mm. Ces quartz présentent un faible vieillissement de ±1 ppm la première année, et une tolérance et une stabilité de ±10 ppm disponibles sur une plage de -30°C ~ +85°C.

Figure 1 : Les quartz compacts à montage en surface (CMS) à faible vieillissement ECX-1637B ont une large gamme de fréquences de 16 MHz à 96 MHz et sont bien adaptés aux applications sans fil. (Source de l'image : ECS)

La série ECX-2236B présente des quartz CMS avec une faible résistance ESR et un faible vieillissement de ± 1 ppm max. la première année. La série ECS-33B offre une gamme de fréquences de 10 MHz ~ 54 MHz et un vieillissement étroit de ±1 ppm la première année sur la plage de températures industrielles standard de -40°C à +85°C. Ces fonctionnalités sont idéales pour les applications IoT, sans fil et Wi-Fi modernes.

ECS commercialise également une gamme d'oscillateurs en céramique. La série ECS-2520MV est idéale pour la gamme de 0,750 MHz à 160 MHz, tandis que la série ECS-2520SMV est la mieux adaptée de 8 MHz à 60 MHz. Les deux séries offrent une plage de températures de -40°C à +105°C.

Figure 2 : La série ECS-2520MV offre des oscillateurs CMOS haute vitesse CMS miniatures, convenant parfaitement aux applications sans fil. (Source de l'image : ECS Inc.)

Enfin, ECS propose une variété d'inductances de puissance couvrant une large plage de valeurs d'inductance et de température. Les spécifications varient en fonction de la série, qu'il s'agisse des séries ECS-MP12520, ECS-MP14040 ou ECS-MPIL0530.

Figure 3 : Les inductances de puissance d'ECS couvrent une large plage de valeurs d'inductance et de température et constituent un composant essentiel des systèmes Wi-Fi. (Source de l'image : ECS Inc.)

Résumé

Pour exploiter pleinement le potentiel du Wi-Fi 7, plusieurs composants sont requis. L'oscillateur ancre le circuit, créant une fréquence de base que le quartz ajuste ensuite avec précision. L'inductance de puissance dans le circuit garantit qu'aucun signal externe n'entrave la fréquence nécessaire et atténue les fluctuations de tension. Ce système de contrôle de fréquence est ensuite associé à des éléments tels que des antennes pour le transfert des signaux et des microcontrôleurs pour le traitement des données.

Conclusion

Le Wi-Fi 7 promet un bond en avant en matière de fiabilité du média, grâce à un solide système de contrôle de fréquence. Les composants matériels tels que les oscillateurs, les quartz et les inductances renforcent les circuits Wi-Fi avancés et constituent des éléments fiables pour cette technologie de communication établie. À long terme, la croissance de l'automatisation industrielle et de l'intelligence artificielle augmentera probablement la pression exercée sur le Wi-Fi, et cette technologie de communication évoluera encore une fois.