La relación entre Wi-Fi 7 y el control de frecuencia

Wi-Fi necesita una serie de radiofrecuencias a las que los dispositivos puedan llamar para comunicarse. Durante años, Wi-Fi ha utilizado las Bandas de frecuencia de 2.4 GHz y 5 GHz, y los dispositivos marcan en un canal con la menor interferencia.

El crecimiento explosivo del número de dispositivos conectados ha puesto a prueba la capacidad. Según la Wi-Fi Alliance, solo en 2024 se espera que se comercialicen 4100 millones de dispositivos con Wi-Fi. Cuando millones de dispositivos compiten por un número limitado de puntos de acceso y canales dentro de determinadas bandas de frecuencia, los atascos y las conexiones interrumpidas son inevitables. Es hora de buscar otra banda, que es lo que ofrece Wi-Fi 7, junto con su iteración anterior, Wi-Fi 6E.

Con Wi-Fi 7, los dispositivos también pueden utilizar la banda de frecuencia de 6 GHz. Añadir una banda de espectro completamente nueva es como añadir una autopista completamente nueva con carriles adicionales que puedan absorber aún más tráfico. Lo más interesante de Wi-Fi 7 es que también aumenta el tamaño del canal de 160 MHz a 320 MHz. Como resultado, el uso de 6 GHz añade más carriles (canales) y hace que cada uno de ellos sea más ancho, es decir, los datos de más dispositivos fluyen más rápido. El resultado final es una mejor tasa de producción de datos, mayor fiabilidad y menor latencia.

Con velocidades de datos que superan los 30 Gbps, Wi-Fi 7 ofrece cobertura de alta velocidad y baja latencia para un amplio rango de aplicaciones como RA, RV, streaming de video de alta resolución y conectividad IoT.

El problema de pasar a la banda de 6 GHz es que ya la utilizan otras entidades. Agencias federales como el Departamento de Defensa y la NASA utilizan la banda para comunicaciones por satélite y podrían no apreciar que los dispositivos Wi-Fi se metieran en su territorio. Para utilizar la banda de 6 GHz y, al mismo tiempo, dejar tranquilos a los usuarios de la banda del espectro establecido, se necesitará una tecnología adicional conocida como coordinación automatizada de frecuencias (AFC).

Tecnologías complementarias para Wi-Fi 7

Con Wi-Fi 7, tenemos más canales -y más amplios- para acceder a la conectividad. Una matriz de tecnologías complementarias permite a los usuarios exprimir al máximo la tasa de producción de las bandas espectrales, haciendo más eficiente el uso de cada canal.

AFC

AFC permite el uso de Wi-Fi sin infringir a los usuarios establecidos de la banda de 6 GHz. Funciona introduciendo en una base de datos la información de los usuarios existentes -incluida la ubicación de las antenas y su dirección- y otros parámetros. Una nueva conexión Wi-Fi 7 se coteja con esta base de datos para asegurarse de que no está infringiendo en el mismo sector del espectro y causando interferencias.

Inductores orgánicos multicapa (Inductores orgánicos multicapa)

Inductores orgánicos multicapa son la capacidad de dividir un flujo de datos en varias unidades y encaminarlas simultáneamente por distintos canales de la misma banda de frecuencia. Inductores orgánicos multicapa en Wi-Fi 7 llevan esta capacidad un paso más allá, permitiendo el flujo de datos a través de múltiples canales y bandas. En tal caso, un único flujo de datos puede enrutarse a través de 2.4 GHz, 5 GHz o 6 GHz, en función de la disponibilidad. Esto hace que la transmisión de datos sea más rápida y no sufra retrasos si los canales están deteriorados o no disponibles.

Modulación de amplitud en cuadratura 4K (4K QAM)

QAM permite enviar mucha información superponiendo señales de distintas amplitudes y fases para sacar más partido al espectro. Como las ondas no se superponen, la transmisión no es ruidosa. El 4K significa que pueden pasar más de 4000 señales a la vez. Wi-Fi 7 estandariza la tecnología y disminuye la latencia aumentando la capacidad.

Además, Wi-Fi 7 funciona con acceso múltiple de división de frecuencia ortogonal (OFDMA) con unidades de recursos múltiples (MRU), que divide los datos en paquetes más pequeños para una tasa de producción más rápida. Los MRU reducen la latencia de los usuarios múltiples en un 25% y los inductores orgánicos multicapa mejoran la de los usuarios únicos en un 80%.

Control de frecuencia para Wi-Fi

La tecnología que permite Wi-Fi 7 es impresionante y depende de un estricto control de las frecuencias. El empaquetado de datos en canales, por eficiente que sea, necesitará una precisión absoluta; de lo contrario, las señales podrían interferir entre sí y provocar un rendimiento deficiente.

Las nuevas normas Wi-Fi exigen radios modernas tanto en el dispositivo como en los puntos de acceso. Estas radios de gran capacidad pueden sintonizar simultáneamente varias bandas de frecuencia, sortear canales reservados como los descritos por AFC y llenar el espectro con información densa mediante 4K QAM. Dependen de componentes electrónicos capaces de funcionar con un ruido de fase extremadamente bajo y una gran estabilidad para garantizar una transmisión estable de la señal.

Mantener el ruido de fase y las fluctuaciones lo más bajos posible es importante para mantener la integridad de los datos y reducir las tasas de error. Ahora no basta con tener una frecuencia estable; las señales no pueden permitirse atenuarse con el tiempo y la temperatura. Las vibraciones, los golpes y la degradación a largo plazo pueden afectar al rendimiento y deben tenerse en cuenta durante la fase de diseño.

Componentes para el control de frecuencia

Los cristales, osciladores e inductores de potencia son vitales para proporcionar el control de frecuencia de alta precisión que necesitan los sistemas Wi-Fi.

Los osciladores se encargan de todas las tareas necesarias para la transferencia de datos, como producir una señal estable, garantizar la sincronización de todas las comunicaciones y determinar la frecuencia portadora con la que se opera. A menudo acoplados a osciladores, los cristales afinan la salida que estos generan, actuando como diapasones para mantener las señales de frecuencia bien enfocadas y precisas. Cuando se combinan con condensadores, los inductores forman circuitos LC, que permiten a los sistemas Wi-Fi centrarse en bandas de frecuencia específicas y filtrar ruidos extraños.

ECS Inc. fabrica un amplio rango de cristales, osciladores e inductores necesarios para los sistemas Wi-Fi 7. Por ejemplo, los cristales de montaje superficial monolítico (SMD) de ECS vienen en una amplia selección de tamaños de encapsulado y ofrecen amplios rangos de temperatura de hasta +150 °C.

La serie ECX-1637B (Figura 1) es ideal para aplicaciones inalámbricas. Son cristales compactos de montaje superficial monolítico en un encapsulado de 4 patillas de 2.0 mm x 1.6 mm x 0.45 mm. Proporcionan un bajo envejecimiento en el primer año de ±1 ppm, y una tolerancia y estabilidad de ±10 ppm disponible sobre -30 °C ~ +85 °C.

Figura 1: Los cristales compactos de montaje superficial monolítico (SMD) ECX-1637B tienen un amplio rango de frecuencias de 16 MHz a 96 MHz y son idóneos para aplicaciones inalámbricas. (Fuente de la imagen: ECS)

Características de la serie ECX-2236B: Cristales de cuarzo SMD con baja ESR y bajo envejecimiento durante el primer año de ±1 ppm como máximo. La serie ECS-33B ofrece una gama de frecuencias de 10 MHz ~ 54 MHz y un reducido envejecimiento durante el primer año de ±1 ppm disponible en la gama de temperaturas industriales estándar de -40 °C ~ +85 °C. Estas características son ideales para aplicaciones modernas de IoT, inalámbricas y Wi-Fi.

ECS también vende una gama de osciladores cerámicos. La serie ECS-2520MV es ideal para el rango de 0.750 MHz a 160 MHz, mientras que la Serie ECS-2520SMV es la más adecuada para 8 MHz a 60 MHz. Ambas series ofrecen un Rango de temperatura de -40 °C a +105 °C.

Figura 2: La serie ECS-2520MV son osciladores CMOS de alta velocidad SMD en miniatura ideales para aplicaciones inalámbricas. (Fuente de la imagen: ECS Inc.)

Por último, ECS ofrece una gama de inductores de potencia que cubren una amplia gama de inductancias y temperaturas. Las Especificaciones varían en función de la Serie, ya sea la ECS-MP12520, la ECS-MP14040 o la ECS-MPIL0530.

Figura 3: Los inductores de potencia de ECS cubren una amplia gama de inductancias y temperaturas y son un componente esencial de los sistemas Wi-Fi. (Fuente de la imagen: ECS Inc.)

Resumiendo

Para aprovechar todo el potencial de Wi-Fi 7, se necesitan varios componentes. El oscilador fija el circuito, creando una frecuencia base que el cristal ajusta con precisión. El inductor de potencia del circuito garantiza que ninguna señal extraña obstaculice la frecuencia necesaria y suaviza las fluctuaciones de voltaje. Este sistema de control de frecuencia se combina después con elementos como antenas para la transferencia de señales y microcontroladores para el procesamiento de datos.

Conclusión:

Wi-Fi 7 promete ser un salto cuántico en la fiabilidad del medio, uno que un sólido control de frecuencia suscribe. Componentes de hardware como osciladores, cristales e inductores son la base de los circuitos Wi-Fi avanzados y los caballos de batalla fiables de esta tecnología de comunicación de larga tradición. A largo plazo, el crecimiento de la automatización industrial y la IA probablemente aumentará las presiones sobre Wi-Fi, y la tecnología de comunicación evolucionará una vez más.