La transition du Wi‑Fi 6 au Wi‑Fi 7 en vaut-elle la peine ?

Le Wi‑Fi^® est omniprésent, tant dans les entreprises que chez les particuliers. On remarque toutefois que les entreprises qui souhaitent migrer leur infrastructure réseau vers une nouvelle norme Wi‑Fi sont souvent confrontées à des contraintes complexes qui rallongent l’intégration, tandis que les particuliers sont plus prompts à adopter les nouvelles normes Wi‑Fi. Cette différence s’explique du fait que les fournisseurs d’accès Internet grand public et les fabricants de routeurs Wi‑Fi voient cette mise à niveau comme un avantage concurrentiel.

Intégrer une nouvelle norme Wi‑Fi dans les appareils grand public et professionnels n’est pas une mince affaire. Cela explique le délai fréquent entre la publication et la certification d’une nouvelle norme Wi‑Fi et le début de son intégration dans des produits courants.

Les générations de Wi‑Fi précédentes ont toutes rencontré ces difficultés d’intégration, même si le Wi‑Fi 6E a franchi un cap en ouvrant le premier nouveau spectre Wi‑Fi depuis plus de 10 ans. La congestion des bandes de fréquences 2,4 GHz et 5 GHz a poussé de nombreuses entreprises à chercher des équipements capables de surmonter ce problème. Le Wi‑Fi 7 ne permet pas d’exploiter un nouveau spectre, mais il offre un débit bien plus élevé que le Wi‑Fi 6/6E grâce à des canaux pouvant atteindre 320 MHz et à la nouvelle modulation 4096‑QAM (souvent appelée 4K‑QAM). Le gain de vitesse n’est pas le seul atout du Wi‑Fi 7. D’ailleurs, beaucoup d’utilisateurs se satisfont pleinement des performances du Wi‑Fi 6/6E. La nouvelle norme Wi‑Fi se caractérise aussi par des améliorations significatives de fonctionnalités destinées à l’Internet des objets (IoT), comme le temps de réveil ciblé, le réseau à synchronisation temporelle et le mode multiliaison (MLO).

Cet article met en lumière les gains de performance du Wi‑Fi 7 pour l’IoT, examine les défis de conception liés à son adoption et présente une solution de migration simplifiée pour les concepteurs.

Wi‑Fi 7 : des performances accrues et une efficacité optimisée

La norme 802.11be, couramment appelée Wi‑Fi 7, est la dernière née des normes Wi‑Fi. Rétrocompatible avec les versions précédentes, elle a été conçue pour offrir une vitesse de transmission nettement plus élevée ainsi que plusieurs fonctionnalités supplémentaires, ce qui justifie aux yeux de beaucoup la transition vers le Wi‑Fi 7. L’une de ces nouvelles fonctionnalités est le support tribande, qui permet d’utiliser simultanément les bandes de fréquence 2,4 GHz, 5 GHz et 6 GHz. En plus d’offrir un débit potentiellement bien plus élevé, ce mode multiliaison (MLO) crée une plateforme pouvant accueillir une multitude de systèmes IoT aux exigences variées en termes de canaux de fréquence et de débit. Par exemple, les systèmes qui nécessitent un très haut débit ou une faible latence, ou qui sont soumis à des contraintes de temps, peuvent fonctionner sur les bandes 5 GHz ou 6 GHz afin d’éviter la congestion et de garantir les performances requises par les systèmes connectés, tandis que le canal 2,4 GHz peut simultanément desservir des services IoT à débit plus faible et sans contraintes temporelles. Le MLO et la prise en charge simultanée des trois bandes de fréquences permettent de conserver sans difficulté les systèmes IoT existants aux côtés des technologies de dernière génération.

Grâce au support tribande, aux canaux élargis à 320 MHz et à la modulation 4K‑QAM, le Wi‑Fi 7 peut atteindre un débit maximal de 46 Gbit/s. La 4K‑QAM permet à chaque symbole de transporter 12 bits, contre seulement 10 bits par symbole pour la 1024‑QAM du Wi‑Fi 6. La largeur de canal maximale de 320 MHz peut être obtenue de façon contiguë ou non contiguë, par exemple, deux canaux de 160 MHz ou diverses sous-combinaisons. De plus, le Wi‑Fi 7 prend en charge jusqu’à 16 flux spatiaux avec des améliorations supplémentaires du protocole MIMO.

Il permet également une utilisation plus flexible des canaux, même dans des bandes de fréquences fortement congestionnées. Avec les générations Wi‑Fi précédentes, des transmissions simultanées sur un même canal ou la présence d’interférences rendaient ce canal entièrement inutilisable. Le Wi‑Fi 7, en revanche, permet la perforation de préambule et l’utilisation de la partie non affectée du canal, ce qui assure une plus grande fiabilité et une utilisation optimale du spectre.

Parmi les autres améliorations apportées par la dernière norme Wi‑Fi figurent des fonctionnalités de réseaux sensibles au temps (TSN, Time-Sensitive Networking) qui renforcent le déterminisme des réseaux sans fil. Enfin, le temps de réveil ciblé et d’autres fonctionnalités basse consommation et adaptées aux appareils alimentés par batterie facilitent l’usage du Wi‑Fi avec des dispositifs IoT qui n’ont pas besoin de fonctionner en continu, mais uniquement à des moments programmés.

Quelques défis et éléments à prendre en compte pour l’adoption du Wi‑Fi 7

La mise à niveau vers du matériel compatible Wi‑Fi 7 apporte des avantages substantiels, mais, comme pour toute décision d’ingénierie, cela s’accompagne aussi de diverses considérations et exigences. Pour le moment, les technologies compatibles avec les anciennes normes Wi‑Fi demeurent plus largement disponibles, tout simplement parce qu’elles sont présentes sur le marché depuis plusieurs années. Elles bénéficient de chaînes d’approvisionnement bien établies, offrant un large choix de matériels et de modules. Par conséquent, opter pour du matériel conçu pour les générations Wi‑Fi précédentes offre un léger avantage en termes de coût.

Cependant, de nombreux fournisseurs d’infrastructures réseau ont l’intention de passer au Wi‑Fi 7, en adoptant toutefois une approche économique avec des déploiements bibandes. Par ailleurs, la plupart des solutions auront encore besoin de filtres BAW pour réduire les interférences et conserver des performances optimales.

Enfin, les fonctionnalités du Wi‑Fi 7 ne peuvent être prises en charge qu’à condition que les concepteurs prévoient l’intégration de ces capacités améliorées dans le matériel. Il en va de ces avancées technologiques comme de toute nouvelle fonctionnalité d’un protocole sans fil : leur mise en œuvre exige beaucoup de temps et des ressources considérables, et peuvent nécessiter l’acquisition de licences ou le développement de nouvelles propriétés intellectuelles (PI). Chaque nouvelle fonctionnalité augmente également la complexité et le besoin de certification pour le nouveau matériel et les nouveaux modules. Heureusement, les fonctionnalités de nouvelle génération du Wi‑Fi 7 compensent largement l’investissement initial grâce à des améliorations étendues, absentes des normes antérieures. Bien entendu, figurer parmi les premiers à développer des systèmes Wi‑Fi 7 peut constituer un avantage concurrentiel.

Une conception simplifiée pour une mise sur le marché plus rapide

Une manière de faciliter la mise sur le marché d’un nouveau produit Wi‑Fi 7 consiste à s’appuyer sur des modules plutôt que de concevoir les circuits RF à partir de zéro. À titre d’exemple, citons les modules frontaux Wi‑Fi^® 7 de Qorvo. Ils intègrent un amplificateur de puissance, des commutateurs SPDT et un amplificateur à faible bruit contournable.[1] Très économes en énergie et compacts, ils prennent en charge l’ensemble des fonctionnalités de la norme Wi‑Fi 7 : MIMO 16 × 16, fonctionnement tribande, MLO, 4K‑QAM, temps de réveil ciblé restreint, canaux de 320 MHz et perforation de préambule/bande passante.

En utilisant des FEM non linéaires, les nouvelles conceptions Wi‑Fi 7 réduisent les besoins en gestion thermique et permettent une conception plus compacte, adaptée aux contraintes industrielles. Elles autorisent en outre des alimentations plus petites et plus écologiques, en cohérence avec les initiatives mondiales de réduction de la consommation d’énergie.

Conclusion

Avec le Wi‑Fi 7, les applications IoT bénéficient d’améliorations de performance notables par rapport aux générations précédentes. Si l’on insiste souvent sur le débit théorique maximal de chaque génération, les fonctionnalités supplémentaires se révèlent encore plus utiles pour de nombreuses applications IoT. La mise en œuvre de ces fonctionnalités dans un produit exige un important effort de conception et de certification. Heureusement, les modules intégrés, tels que les modules frontaux Wi‑Fi 7 de Qorvo, constituent une solution pratique pour faire évoluer les conceptions vers les dernières avancées du Wi‑Fi.

[1]https://resources.mouser.com/manufacturer-ebooks/qorvo-next-gen-connectivity-for-smart-living