ความสัมพันธ์ระหว่าง Wi-Fi 7 และการควบคุมความถี่

Wi-Fi ต้องมีช่วงความถี่วิทยุที่อุปกรณ์ต่างๆ สามารถเข้าถึงเพื่อสื่อสารได้ เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ Wi-Fi ใช้ย่านความถี่ 2.4GHz และ 5GHz และอุปกรณ์ต่างๆ จะหมุนเข้าไปในช่องสัญญาณที่มีสัญญาณรบกวนน้อยที่สุด

การเติบโตแบบก้าวกระโดดของจำนวนอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อได้ทำให้เกิดการตึงตัวของกำลังการผลิต ตามการคาดการณ์ของ Wi-Fi Alliance คาดว่าในปี 2024 เพียงปีเดียว จะมีการจัดส่งอุปกรณ์ที่รองรับ Wi-Fi จำนวน 4.1 พันล้านเครื่อง เมื่ออุปกรณ์นับล้านเครื่องแข่งขันกันเพื่อจุดเชื่อมต่อและช่องสัญญาณจำนวนจำกัดภายในย่านความถี่ที่กำหนด ปัญหาการรับส่งข้อมูลติดขัดและการเชื่อมต่อขาดหายเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ถึงเวลาที่จะมองหาแบนด์อื่น ซึ่งเป็นสิ่งที่ Wi-Fi 7 นำเสนอ ควบคู่ไปกับรุ่นก่อนหน้า Wi-Fi 6E

ด้วย Wi-Fi 7 อุปกรณ์ยังสามารถใช้ย่านความถี่ 6GHz ได้อีกด้วย การเพิ่มแบนด์สเปกตรัมใหม่ทั้งหมดก็เหมือนกับการเพิ่มทางหลวงใหม่ที่มีเลนเพิ่มเติมที่สามารถรองรับปริมาณการจราจรได้มากขึ้น สิ่งที่น่าตื่นเต้นเป็นพิเศษเกี่ยวกับ Wi-Fi 7 ก็คือมันยังเพิ่มขนาดช่องสัญญาณจาก 160MHz เป็น 320MHz อีกด้วย ผลที่ได้คือ การใช้คลื่น 6GHz ทำให้มีเลน (ช่อง) เพิ่มขึ้นและทำให้แต่ละเลนwider, หมายถึงข้อมูลจากอุปกรณ์จำนวนมากจะไหลได้เร็วขึ้น ผลลัพธ์สุดท้ายคือปริมาณข้อมูลที่รับส่งได้ดียิ่งขึ้น ความน่าเชื่อถือที่มากขึ้น และเวลาแฝงที่ลดลง

ด้วยอัตราข้อมูลที่เกิน 30Gbps Wi-Fi 7 จึงมอบการครอบคลุมความเร็วสูงและความหน่วงต่ำสำหรับแอปพลิเคชันที่หลากหลาย เช่น AR, VR, การสตรีมวิดีโอความละเอียดสูง และการเชื่อมต่อ IoT

ปัญหาในการเปลี่ยนมาใช้ย่านความถี่ 6GHz ก็คือ มีหน่วยงานอื่นได้ใช้งานย่านความถี่นี้ไปแล้ว หน่วยงานของรัฐบาลกลาง เช่น กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ และ NASA ใช้คลื่นความถี่นี้เพื่อการสื่อสารผ่านดาวเทียม และอาจไม่ยินดีหากมีอุปกรณ์ Wi-Fi เข้ามาในพื้นที่ของตน การใช้แบนด์ความถี่ 6GHz พร้อมๆ กับปล่อยให้ผู้ใช้แบนด์สเปกตรัมที่กำหนดไว้เป็นไปตามเดิมนั้น จะต้องใช้เทคโนโลยีเพิ่มเติมที่เรียกว่าการประสานงานความถี่อัตโนมัติ (AFC)

เทคโนโลยีเสริมสำหรับ Wi-Fi 7

ด้วย Wi-Fi 7 เราได้รับช่องทางการเข้าถึงการเชื่อมต่อเพิ่มมากขึ้นและกว้างขึ้น เทคโนโลยีเสริมที่หลากหลายช่วยให้ผู้ใช้สามารถดึงเอาข้อมูลเอาต์พุตสูงสุดจากย่านความถี่ต่างๆ ได้ ทำให้การใช้ช่องสัญญาณแต่ละช่องมีประสิทธิภาพมากขึ้น

AFC

AFC ช่วยให้สามารถใช้งาน Wi-Fi ได้โดยไม่ละเมิดผู้ใช้งานแบนด์ 6GHz ที่มีอยู่ ทำงานโดยป้อนข้อมูลของผู้ใช้ที่มีอยู่ ซึ่งรวมถึงตำแหน่งเสาอากาศและทิศทาง และพารามิเตอร์อื่นๆ ลงในฐานข้อมูล การเชื่อมต่อ Wi-Fi 7 ใหม่จะตรวจสอบกับฐานข้อมูลนี้เพื่อให้แน่ใจว่าไม่ละเมิดย่านความถี่เดียวกันและก่อให้เกิดสัญญาณรบกวน

การดำเนินการแบบมัลติลิงค์ (MLO)

MLO หมายถึงความสามารถในการแยกสตรีมข้อมูลออกเป็นหลายหน่วยและกำหนดเส้นทางผ่านช่องสัญญาณต่างๆ ในย่านความถี่เดียวกันพร้อมกัน MLO ใน Wi-Fi 7 ยกระดับความสามารถนี้ไปอีกขั้น โดยช่วยให้สามารถสตรีมข้อมูลผ่านหลายช่องสัญญาณและหลายแบนด์ได้ ในกรณีเช่นนี้ สตรีมข้อมูลเดียวสามารถส่งผ่าน 2.4GHz, 5GHz หรือ 6GHz ขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้งาน ช่วยให้การส่งข้อมูลเร็วขึ้นและไม่เกิดความล่าช้าหากช่องสัญญาณเสียหายหรือไม่สามารถใช้งานได้

การมอดูเลตแอมพลิจูดเชิงควอแดรตเจอร์แบบ 4K

QAM ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลได้จำนวนมากโดยการซ้อนสัญญาณที่มีแอมพลิจูดและเฟสต่างกันเพื่อให้ได้ประโยชน์จากสเปกตรัมมากขึ้น เนื่องจากคลื่นไม่ทับซ้อนกัน การส่งสัญญาณจึงไม่เกิดสัญญาณรบกวน 4K หมายถึงสามารถส่งสัญญาณได้มากกว่า 4,000 สัญญาณพร้อมกัน Wi-Fi 7 สร้างมาตรฐานเทคโนโลยีและลดความหน่วงด้วยการเพิ่มความจุ

นอกจากนี้ Wi-Fi 7 ยังทำงานบนระบบการเข้าถึงหลายช่องทางแบบแบ่งความถี่เชิงมุมฉาก (OFDMA) พร้อมด้วยหน่วยทรัพยากรหลายหน่วย (MRU) ซึ่งแบ่งข้อมูลออกเป็นแพ็คเก็ตที่เล็กลงเพื่อให้รับส่งข้อมูลได้เร็วขึ้น MRU ช่วยลดเวลาแฝงของผู้ใช้หลายรายลง 25% และ MLO ช่วยลดเวลาแฝงของผู้ใช้รายเดียวลง 80%

การควบคุมความถี่สำหรับ Wi-Fi

เทคโนโลยีที่ทำให้ Wi-Fi 7 ใช้งานได้นั้นน่าประทับใจและขึ้นอยู่กับการควบคุมความถี่ที่เข้มงวด การแพ็คข้อมูลลงในช่องสัญญาณนั้นแม้มีประสิทธิภาพแต่ก็จำเป็นต้องมีความแม่นยำอย่างแน่นอน มิฉะนั้น สัญญาณอาจรบกวนกันเองและทำให้ประสิทธิภาพลดลง

มาตรฐาน Wi-Fi ใหม่ต้องใช้วิทยุที่ทันสมัยทั้งบนอุปกรณ์และจุดเชื่อมต่อ วิทยุที่มีความสามารถสูงเหล่านี้สามารถปรับจูนได้หลายย่านความถี่พร้อมกัน ทำงานรอบช่องสัญญาณที่สงวนไว้ตามที่ AFC อธิบาย และเติมสเปกตรัมด้วยข้อมูลหนาแน่นโดยใช้ 4K QAM พวกมันอาศัยส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานภายใต้สัญญาณรบกวนเฟสต่ำเป็นพิเศษและมีความเสถียรสูงเพื่อให้แน่ใจว่าส่งสัญญาณได้อย่างเสถียร

การรักษาสัญญาณรบกวนเฟสและความสั่นไหวให้น้อยที่สุดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาความสมบูรณ์ของข้อมูลและการลดอัตราข้อผิดพลาด การมีความถี่ที่เสถียรนั้นไม่เพียงพอnow สัญญาณไม่สามารถลดทอนลงได้ตามกาลเวลาและอุณหภูมิ การสั่นสะเทือน แรงกระแทก และการเสื่อมสภาพในระยะยาวอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน และจำเป็นต้องนำมาพิจารณาในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ

ส่วนประกอบสำหรับควบคุมความถี่

คริสตัล ออสซิลเลเตอร์ และตัวเหนี่ยวนำกำลังเป็นสิ่งสำคัญในการควบคุมความถี่ที่แม่นยำสูงที่ระบบ Wi-Fi ต้องการ

ออสซิลเลเตอร์จะตรวจสอบงานทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการถ่ายโอนข้อมูล รวมถึงการสร้างสัญญาณคงที่ การตรวจสอบการกำหนดเวลาสำหรับการสื่อสารทั้งหมดให้ซิงค์กัน และการกำหนดความถี่ของพาหะในการทำงาน มักจะจับคู่กับออสซิลเลเตอร์ คริสตัลจะปรับแต่งเอาต์พุตที่ออสซิลเลเตอร์สร้างขึ้นอย่างละเอียด ทำหน้าที่เหมือนส้อมเสียงเพื่อรักษาให้สัญญาณความถี่มีโฟกัสอย่างแน่นหนาและแม่นยำ เมื่อรวมกับตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำจะสร้างวงจร LC ซึ่งช่วยให้ระบบ Wi-Fi สามารถมุ่งเน้นไปที่ย่านความถี่เฉพาะและกรองสัญญาณรบกวนจากภายนอกออกไป

ECS Inc. ผลิตคริสตัล ออสซิลเลเตอร์ และตัวเหนี่ยวนำหลากหลายประเภทที่จำเป็นสำหรับระบบ Wi-Fi 7 ตัวอย่างเช่น คริสตัลแบบติดตั้งบนพื้นผิว (SMD) จาก ECS มีขนาดบรรจุภัณฑ์ให้เลือกหลากหลายและมีช่วงอุณหภูมิที่กว้างได้ถึง +150°C

ECX-1637B ซีรีส์ (รูปที่ 1) เหมาะสำหรับการใช้งานแบบไร้สาย เป็นคริสตัล SMD ขนาดกะทัดรัดในบรรจุภัณฑ์ 4 แผ่น ขนาด 2.0mm x 1.6mm x 0.45mm มีค่าการบ่มที่ต่ำในปีแรก ±1 ppm และมีค่าความคลาดเคลื่อนและความเสถียรที่ ±10ppm ที่อุณหภูมิ -30°C ~ +85°C

รูปที่ 1: (ECX-1637B) คริสตัลแบบติดตั้งบนพื้นผิว (SMD) ที่มีอัตราการเสื่อมต่ำ ครอบคลุมช่วงความถี่กว้าง 16 MHz ถึง 96 MHz เหมาะสำหรับการใช้งานแบบไร้สาย (ที่มาของภาพ : ECS)

ECX-2236B ซีรีส์นี้มีผลึกควอตซ์ SMD ที่มี ESR ต่ำและมีอายุปีแรกต่ำที่ ±1ppm สูงสุดECS-33B ซีรีส์นี้มีช่วงความถี่ตั้งแต่ 10MHz ~ 54MHz และมีอายุการใช้งานที่แน่นอนในปีแรก ±1ppm ในช่วงอุณหภูมิอุตสาหกรรมมาตรฐานตั้งแต่ -40°C ~ +85°C คุณสมบัติเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอพพลิเคชั่น IoT ไร้สาย และ Wi-Fi สมัยใหม่

ECS ยังจำหน่ายออสซิลเลเตอร์เซรามิกอีกหลายประเภท ECS-2520MV ซีรีย์นี้เหมาะสำหรับช่วงความถี่ 0.750MHz ถึง 160MHz ในขณะที่ECS-2520SMV ซีรีย์นี้เหมาะที่สุดสำหรับ 8MHz ถึง 60MHz ทั้งสองซีรีส์มีช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -40°C ถึง +105°C

รูปที่ 2: ซีรีส์ ECS-2520MV เป็นออสซิลเลเตอร์ CMOS ความเร็วสูง SMD ขนาดเล็กที่เหมาะสำหรับการใช้งานแบบไร้สาย (ที่มาของภาพ: ECS Inc.)

ในที่สุด ECS นำเสนอตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้าหลากหลายรุ่นซึ่งครอบคลุมความเหนี่ยวนำและช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ข้อมูลจำเพาะจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรุ่น ไม่ว่าจะเป็นECS-MP12520 , ECS-MP14040 หรือECS-MP14040 -

รูปที่ 3: ตัวเหนี่ยวนำพลังงานจาก ECS ครอบคลุมความเหนี่ยวนำและช่วงอุณหภูมิที่กว้างและเป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบ Wi-Fi (ที่มาของภาพ: ECS Inc.)

ข้อสรุป

เพื่อให้บรรลุศักยภาพของ Wi-Fi 7 อย่างเต็มที่ จำเป็นต้องมีส่วนประกอบหลายส่วน ออสซิลเลเตอร์จะยึดวงจรโดยสร้างความถี่ฐานที่คริสตัลจะปรับละเอียด ตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้าในวงจรช่วยให้แน่ใจว่าไม่มีสัญญาณภายนอกมาขัดขวางความถี่ที่ต้องการและปรับความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าให้ราบรื่น ระบบควบคุมความถี่นี้จะรวมเข้ากับองค์ประกอบต่างๆ เช่น เสาอากาศสำหรับการถ่ายโอนสัญญาณและไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับการประมวลผลข้อมูล

สรุป

Wi-Fi 7 สัญญาว่าจะเป็นก้าวกระโดดครั้งสำคัญในด้านความน่าเชื่อถือของสื่อกลาง โดยได้รับการสนับสนุนจากการควบคุมความถี่ที่มีความเสถียรสูง ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ เช่น ออสซิลเลเตอร์ คริสตัล และตัวเหนี่ยวนำรองรับวงจร Wi-Fi ขั้นสูงและเป็นอุปกรณ์ทำงานที่เชื่อถือได้สำหรับเทคโนโลยีการสื่อสารที่ยาวนานนี้ ในระยะยาว การเติบโตของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมและ AI น่าจะเพิ่มแรงกดดันให้กับ Wi-Fi และเทคโนโลยีการสื่อสารก็จะพัฒนาอีกครั้ง