वाई-फाई 7, आईईईई 802.11बीई में हमारा क्या इंतजार है?

हाल ही में वाई-फाई 6 (IEEE 802.11ax) तकनीक को सपोर्ट करने वाले डिवाइस, जिसकी काफी चर्चा हो रही है, हाल ही में बाजार में आए हैं। लेकिन कम ही लोग जानते हैं कि वाई-फ़ाई तकनीक की नई पीढ़ी का विकास पहले से ही चल रहा है - वाई-फ़ाई 7 (IEEE 802.11be)। इस लेख में जानें कि वाई-फाई 7 कैसा होगा।

पृष्ठभूमि

सितंबर 2020 में, हम IEEE 30 परियोजना की 802.11वीं वर्षगांठ मनाएंगे, जिसने हमारे जीवन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाला है। वर्तमान में, आईईईई 802.11 मानकों के परिवार द्वारा परिभाषित वाई-फाई तकनीक, इंटरनेट से कनेक्ट करने के लिए उपयोग की जाने वाली सबसे लोकप्रिय वायरलेस तकनीक है, जिसमें वाई-फाई आधे से अधिक उपयोगकर्ता ट्रैफ़िक ले जाता है। जबकि सेलुलर तकनीक हर दशक में खुद को रीब्रांड करती है, जैसे कि वाई-फाई उपयोगकर्ताओं के लिए 4जी नाम को 5जी से बदलना, डेटा स्पीड में सुधार, साथ ही नई सेवाओं और नई सुविधाओं की शुरूआत, लगभग किसी का ध्यान नहीं जाता है। कुछ ग्राहक उपकरण बक्सों पर "802.11" के बाद आने वाले "एन", "एसी" या "एएक्स" अक्षरों की परवाह करते हैं। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि वाई-फ़ाई विकसित नहीं हो रहा है।

वाई-फाई के विकास का एक प्रमाण रेटेड डेटा स्पीड में नाटकीय वृद्धि है: 2 संस्करण में 1997 एमबीपीएस से लेकर नवीनतम 10ax मानक में लगभग 802.11 जीबीपीएस तक, जिसे वाई-फाई 6 के रूप में भी जाना जाता है। आधुनिक वाई-फाई इस तरह पहुंचता है तेज़ सिग्नल और कोड डिज़ाइन, व्यापक चैनल और प्रौद्योगिकी के उपयोग के कारण प्रदर्शन में वृद्धि हुई है MIMO.

हाई-स्पीड वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क की मुख्यधारा के अलावा, वाई-फाई के विकास में कई विशिष्ट परियोजनाएं शामिल हैं। उदाहरण के लिए, वाई-फ़ाई HaLow (802.11ah) वायरलेस इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स बाज़ार में वाई-फ़ाई लाने का एक प्रयास था। मिलीमीटर वेव वाई-फाई (802.11ad/ay) 275 जीबीपीएस तक की नाममात्र डेटा दरों का समर्थन करता है, भले ही बहुत कम दूरी पर।

हाई-डेफिनिशन वीडियो स्ट्रीमिंग, वर्चुअल और संवर्धित वास्तविकता, गेमिंग, रिमोट ऑफिस और क्लाउड कंप्यूटिंग से संबंधित नए एप्लिकेशन और सेवाओं के साथ-साथ वायरलेस नेटवर्क पर तीव्र ट्रैफ़िक वाले बड़ी संख्या में उपयोगकर्ताओं का समर्थन करने की आवश्यकता के लिए उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।

वाई-फ़ाई 7 लक्ष्य

मई 2019 में, स्थानीय और मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क मानक समिति के 802.11 वर्किंग ग्रुप के BE (TGbe) उपसमूह ने वाई-फाई मानक में एक नए अतिरिक्त पर काम शुरू किया, जो बढ़ेगा 40 Gbit/s से अधिक तक नाममात्र थ्रूपुट "सामान्य" वाई-फ़ाई रेंज के एक फ़्रीक्वेंसी चैनल में <= 7 GHz। हालाँकि कई दस्तावेज़ "कम से कम 30 जीबीपीएस की अधिकतम थ्रूपुट" सूचीबद्ध करते हैं, नया भौतिक परत प्रोटोकॉल 40 जीबीपीएस से अधिक की नाममात्र गति प्रदान करेगा।

वाई-फाई 7 के लिए एक और महत्वपूर्ण विकास दिशा है वास्तविक समय अनुप्रयोगों के लिए समर्थन (गेम, आभासी और संवर्धित वास्तविकता, रोबोट नियंत्रण)। यह उल्लेखनीय है कि यद्यपि वाई-फाई एक विशेष तरीके से ऑडियो और वीडियो ट्रैफ़िक को संभालता है, यह लंबे समय से माना जाता रहा है कि वाई-फाई नेटवर्क में मानक-स्तर की गारंटीकृत कम विलंबता (मिलीसेकंड), जिसे टाइम-सेंसिटिव नेटवर्किंग भी कहा जाता है, प्रदान करना मौलिक रूप से महत्वपूर्ण है। असंभव। नवंबर 2017 में, आईआईटीपी आरएएस और नेशनल रिसर्च यूनिवर्सिटी हायर स्कूल ऑफ इकोनॉमिक्स (इसे पीआर के लिए न लें) की हमारी टीम ने आईईईई 802.11 समूह में एक संबंधित प्रस्ताव रखा। प्रस्ताव ने बहुत रुचि पैदा की और इस मुद्दे का आगे अध्ययन करने के लिए जुलाई 2018 में एक विशेष उपसमूह लॉन्च किया गया। क्योंकि वास्तविक समय अनुप्रयोगों का समर्थन करने के लिए उच्च नाममात्र डेटा दरों और बढ़ी हुई लिंक-लेयर कार्यक्षमता दोनों की आवश्यकता होती है, 802.11 कार्य समूह ने वाई-फाई 7 के भीतर वास्तविक समय अनुप्रयोगों का समर्थन करने के तरीकों को विकसित करने का निर्णय लिया।

वाई-फाई 7 के साथ एक महत्वपूर्ण मुद्दा 4जीपीपी द्वारा विकसित की जा रही सेलुलर नेटवर्क प्रौद्योगिकियों (5जी/3जी) के साथ इसका सह-अस्तित्व है और समान बिना लाइसेंस वाले फ्रीक्वेंसी बैंड में काम कर रहा है। हम बात कर रहे हैं LTE-LAA/NR-U की। वाई-फ़ाई और सेल्युलर नेटवर्क के सह-अस्तित्व से जुड़ी समस्याओं का अध्ययन करने के लिए, IEEE 802.11 ने सह-अस्तित्व स्थायी समिति (Coex SC) लॉन्च की। कई बैठकों और यहां तक ​​कि जुलाई 3 में वियना में 802.11GPP और IEEE 2019 प्रतिभागियों की एक संयुक्त कार्यशाला के बावजूद, तकनीकी समाधानों को अभी तक मंजूरी नहीं दी गई है। इस निरर्थकता के लिए एक संभावित स्पष्टीकरण यह है कि IEEE 802 और 3GPP दोनों ही अपनी प्रौद्योगिकियों को दूसरे के अनुरूप बदलने के लिए अनिच्छुक हैं। इस प्रकार, फिलहाल यह स्पष्ट नहीं है कि Coex SC चर्चाएं वाई-फाई 7 मानक को प्रभावित करेंगी या नहीं.

विकास की प्रक्रिया

हालाँकि वाई-फाई 7 विकास प्रक्रिया अपने शुरुआती चरण में है, आगामी वाई-फाई 500, जिसे आईईईई 7बी भी कहा जाता है, के लिए नई कार्यक्षमता के लिए अब तक लगभग 802.11 प्रस्ताव आए हैं। अधिकांश विचारों पर अभी उपसमूह में चर्चा चल रही है और उन पर अभी कोई निर्णय नहीं हुआ है। अन्य विचारों को हाल ही में मंजूरी दी गई है। नीचे यह स्पष्ट रूप से दर्शाया जाएगा कि कौन से प्रस्ताव स्वीकृत हैं और किन पर केवल चर्चा की जा रही है।

मूल रूप से यह योजना बनाई गई थी कि मुख्य नए तंत्र का विकास मार्च 2021 तक पूरा कर लिया जाएगा। मानक का अंतिम संस्करण 2024 की शुरुआत तक आने की उम्मीद है। जनवरी 2020 में, 11be ने इस बात पर चिंता जताई कि क्या काम की मौजूदा गति से विकास निर्धारित समय पर रहेगा। मानक विकास प्रक्रिया को गति देने के लिए, उपसमूह उच्च-प्राथमिकता वाली सुविधाओं के एक छोटे सेट का चयन करने के लिए सहमत हुआ, जिसे 2021 (रिलीज़ 1) तक जारी किया जा सकता है, और बाकी को रिलीज़ 2 पर छोड़ दें। उच्च-प्राथमिकता वाली सुविधाओं को मुख्य प्रदर्शन लाभ प्रदान करना चाहिए और इसमें 320 मेगाहर्ट्ज, 4K- QAM के लिए समर्थन, वाई-फाई 6 से OFDMA में स्पष्ट सुधार, 16 स्ट्रीम के साथ MU-MIMO शामिल हैं।

कोरोना वायरस के कारण, समूह वर्तमान में व्यक्तिगत रूप से नहीं मिलता है, लेकिन नियमित रूप से टेलीकांफ्रेंस आयोजित करता है। इस प्रकार, विकास कुछ हद तक धीमा हुआ, लेकिन रुका नहीं।

प्रौद्योगिकी विवरण

आइए वाई-फ़ाई 7 के मुख्य नवाचारों पर नज़र डालें।

1. नया भौतिक परत प्रोटोकॉल दो गुना वृद्धि के साथ वाई-फाई 6 प्रोटोकॉल का विकास है 320 मेगाहर्ट्ज तक बैंडविड्थ, स्थानिक एमयू-एमआईएमओ स्ट्रीम की संख्या दोगुनी, जो नाममात्र थ्रूपुट को 2×2 = 4 गुना बढ़ा देता है। वाई-फाई 7 भी मॉड्यूलेशन का उपयोग शुरू करता है 4K-QAM, जो नाममात्र थ्रूपुट में 20% और जोड़ता है। इसलिए, वाई-फाई 7, वाई-फाई 2 की रेटेड डेटा दर का 2x1,2x4,8 = 6 गुना प्रदान करेगा: वाई-फाई 7 का अधिकतम रेटेड थ्रूपुट 9,6 जीबीपीएस x 4,8 = 46 जीबीपीएस है। इसके अलावा, वाई-फाई के भविष्य के संस्करणों के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए भौतिक परत प्रोटोकॉल में एक क्रांतिकारी बदलाव होगा, लेकिन यह उपयोगकर्ताओं के लिए अदृश्य रहेगा।
2. के लिए चैनल एक्सेस विधि बदलना वास्तविक समय अनुप्रयोग समर्थन वायर्ड नेटवर्क के लिए IEEE 802 TSN के अनुभव को ध्यान में रखते हुए किया जाएगा। मानक समिति में चल रही चर्चाएं चैनल एक्सेस, ट्रैफ़िक सेवा श्रेणियों और इसलिए वास्तविक समय ट्रैफ़िक और पैकेट सेवा नीतियों के लिए अलग-अलग कतारों के लिए यादृच्छिक बैकऑफ़ प्रक्रिया से संबंधित हैं।
3. वाई-फाई 6 (802.11ax) में पेश किया गया ओएफडीएमए - समय- और आवृत्ति-विभाजन चैनल एक्सेस विधि (4जी और 5जी नेटवर्क में उपयोग की जाने वाली विधि के समान) - इष्टतम संसाधन आवंटन के लिए नए अवसर प्रदान करती है। हालाँकि, 11ax में, OFDMA पर्याप्त लचीला नहीं है। सबसे पहले, यह एक्सेस प्वाइंट को क्लाइंट डिवाइस के लिए पूर्व निर्धारित आकार का केवल एक संसाधन ब्लॉक आवंटित करने की अनुमति देता है। दूसरे, यह क्लाइंट स्टेशनों के बीच सीधे प्रसारण का समर्थन नहीं करता है। दोनों नुकसान वर्णक्रमीय दक्षता को कम करते हैं। इसके अतिरिक्त, पुराने वाई-फाई 6 OFDMA के लचीलेपन की कमी घने नेटवर्क में प्रदर्शन को ख़राब करती है और विलंबता को बढ़ाती है, जो वास्तविक समय के अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है। 11be इन OFDMA समस्याओं का समाधान करेगा.
4. वाई-फाई 7 के पुष्ट क्रांतिकारी परिवर्तनों में से एक देशी समर्थन है विभिन्न आवृत्तियों पर कई समानांतर कनेक्शनों का एक साथ उपयोग, जो विशाल डेटा दरों और बेहद कम विलंबता दोनों के लिए बहुत उपयोगी है। हालाँकि आधुनिक चिपसेट पहले से ही एक साथ कई कनेक्शन का उपयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, 2.4 और 5 गीगाहर्ट्ज बैंड में, ये कनेक्शन स्वतंत्र हैं, जो इस तरह के ऑपरेशन की प्रभावशीलता को सीमित करते हैं। 11बीई में, चैनलों के बीच सिंक्रनाइज़ेशन का एक स्तर पाया जाएगा जो चैनल संसाधनों के कुशल उपयोग की अनुमति देता है और चैनल एक्सेस प्रोटोकॉल के नियमों में महत्वपूर्ण बदलाव लाएगा।
5. बहुत विस्तृत चैनलों और बड़ी संख्या में स्थानिक धाराओं के उपयोग से एमआईएमओ और ओएफडीएमए के लिए आवश्यक चैनल स्थिति आकलन प्रक्रिया से जुड़े उच्च ओवरहेड की समस्या पैदा होती है। यह ओवरहेड नाममात्र डेटा दरों में वृद्धि से होने वाले किसी भी लाभ को रद्द कर देता है। ऐसी उम्मीद थी चैनल स्थिति मूल्यांकन प्रक्रिया को संशोधित किया जाएगा.
6. वाई-फ़ाई 7 के संदर्भ में, मानक समिति कुछ "उन्नत" डेटा स्थानांतरण विधियों के उपयोग पर चर्चा कर रही है। सिद्धांत रूप में, ये विधियां बार-बार ट्रांसमिशन प्रयासों के साथ-साथ समान या विपरीत दिशाओं में एक साथ ट्रांसमिशन के मामले में वर्णक्रमीय दक्षता में सुधार करती हैं। हम हाइब्रिड ऑटोमैटिक रिपीट रिक्वेस्ट (HARQ) के बारे में बात कर रहे हैं, जो वर्तमान में सेलुलर नेटवर्क, फुल-डुप्लेक्स मोड और नॉन-ऑर्थोगोनल मल्टीपल एक्सेस (NOMA) में उपयोग किया जाता है। इन तकनीकों का सैद्धांतिक रूप से साहित्य में अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, लेकिन यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि उनके द्वारा प्रदान किया गया उत्पादकता लाभ उन्हें लागू करने के प्रयास के लायक होगा या नहीं।
   • उपयोग हार्क निम्नलिखित समस्या से जटिल। वाई-फ़ाई में, ओवरहेड को कम करने के लिए पैकेटों को एक साथ चिपका दिया जाता है। वाई-फाई के वर्तमान संस्करणों में, चिपके हुए पैकेट के अंदर प्रत्येक पैकेट की डिलीवरी की पुष्टि की जाती है और, यदि पुष्टि नहीं आती है, तो चैनल एक्सेस प्रोटोकॉल विधियों का उपयोग करके पैकेट का प्रसारण दोहराया जाता है। HARQ पुनर्प्रयासों को डेटा लिंक से भौतिक परत तक ले जाता है, जहां अधिक पैकेट नहीं होते हैं, केवल कोडवर्ड होते हैं, और कोडवर्ड की सीमाएं पैकेट की सीमाओं से मेल नहीं खाती हैं। यह डीसिंक्रनाइज़ेशन वाई-फाई में HARQ के कार्यान्वयन को जटिल बनाता है।
   • संबंध में फुल डुप्लेक्स, तो वर्तमान में न तो सेलुलर नेटवर्क में और न ही वाई-फाई नेटवर्क में एक ही आवृत्ति चैनल में एक्सेस प्वाइंट (बेस स्टेशन) से एक साथ डेटा संचारित करना संभव है। तकनीकी दृष्टिकोण से, यह प्रेषित और प्राप्त सिग्नल की शक्ति में बड़े अंतर के कारण है। यद्यपि ऐसे प्रोटोटाइप हैं जो प्राप्त सिग्नल से प्रेषित सिग्नल के डिजिटल और एनालॉग घटाव को जोड़ते हैं, जो अपने ट्रांसमिशन के दौरान वाई-फाई सिग्नल प्राप्त करने में सक्षम होते हैं, व्यवहार में वे जो लाभ प्रदान कर सकते हैं वह इस तथ्य के कारण नगण्य हो सकता है कि किसी भी समय डाउनस्ट्रीम आरोही के बराबर नहीं है (औसतन "अस्पताल में" अवरोही काफी अधिक है)। इसके अलावा, इस तरह के दो-तरफा ट्रांसमिशन से प्रोटोकॉल काफी जटिल हो जाएगा।
   • एमआईएमओ का उपयोग करके कई स्ट्रीम प्रसारित करने के लिए प्रेषक और प्राप्तकर्ता के लिए कई एंटेना की आवश्यकता होती है, गैर-ऑर्थोगोनल एक्सेस के साथ एक्सेस प्वाइंट एक ही एंटीना से दो प्राप्तकर्ताओं को एक साथ डेटा संचारित कर सकता है। नवीनतम 5G विशिष्टताओं में विभिन्न गैर-ऑर्थोगोनल एक्सेस विकल्प शामिल हैं। प्रोटोटाइप नहीं लेकिन वाई-फाई पहली बार 2018 में आईआईटीपी आरएएस में बनाया गया था (फिर से, इसे पीआर न समझें)। इसने 30-40% प्रदर्शन वृद्धि प्रदर्शित की। विकसित तकनीक का लाभ इसकी पश्चवर्ती संगतता है: दो प्राप्तकर्ताओं में से एक पुराना उपकरण हो सकता है जो वाई-फाई 7 का समर्थन नहीं करता है। सामान्य तौर पर, पश्चगामी संगतता की समस्या बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि विभिन्न पीढ़ियों के उपकरण एक साथ काम कर सकते हैं वाई-फ़ाई नेटवर्क पर. वर्तमान में, दुनिया भर में कई टीमें NOMA और MU-MIMO के संयुक्त उपयोग की प्रभावशीलता का विश्लेषण कर रही हैं, जिसके परिणाम दृष्टिकोण के भविष्य के भाग्य का निर्धारण करेंगे। हम प्रोटोटाइप पर भी काम करना जारी रख रहे हैं: इसका अगला संस्करण जुलाई 2020 में IEEE INFOCOM सम्मेलन में प्रस्तुत किया जाएगा।
7. अंत में, एक और महत्वपूर्ण नवाचार है, लेकिन अस्पष्ट भाग्य के साथ पहुंच बिंदुओं का समन्वित संचालन. हालाँकि कई विक्रेताओं के पास एंटरप्राइज़ वाई-फाई नेटवर्क के लिए अपने स्वयं के केंद्रीकृत नियंत्रक हैं, ऐसे नियंत्रकों की क्षमताएं आम तौर पर दीर्घकालिक पैरामीटर कॉन्फ़िगरेशन और चैनल चयन तक सीमित हैं। मानक समिति पड़ोसी पहुंच बिंदुओं के बीच घनिष्ठ सहयोग पर चर्चा कर रही है, जिसमें समन्वित ट्रांसमिशन शेड्यूलिंग, बीमफॉर्मिंग और यहां तक ​​कि वितरित एमआईएमओ सिस्टम भी शामिल हैं। विचाराधीन कुछ दृष्टिकोण अनुक्रमिक हस्तक्षेप रद्दीकरण (एनओएमए के समान) का उपयोग करते हैं। हालाँकि 11be समन्वय के लिए दृष्टिकोण अभी तक विकसित नहीं हुए हैं, इसमें कोई संदेह नहीं है कि मानक आपसी हस्तक्षेप को कम करने के लिए विभिन्न निर्माताओं के एक्सेस पॉइंट को एक दूसरे के साथ ट्रांसमिशन शेड्यूल को समन्वयित करने की अनुमति देगा। अन्य, अधिक जटिल दृष्टिकोण (जैसे वितरित एमयू-एमआईएमओ) को मानक में लागू करना अधिक कठिन होगा, हालांकि समूह के कुछ सदस्य रिलीज 2 के भीतर ऐसा करने के लिए दृढ़ हैं। परिणाम के बावजूद, पहुंच बिंदु समन्वय विधियों का भाग्य अस्पष्ट है. मानक में शामिल होने पर भी वे बाज़ार तक नहीं पहुंच पाएंगे। इसी तरह की बात पहले भी हो चुकी है जब एचसीसीए (11ई) और एचसीसीए टीएक्सओपी नेगोशिएशन (11बीई) जैसे समाधानों का उपयोग करके वाई-फाई ट्रांसमिशन में ऑर्डर लाने की कोशिश की जा रही है।

संक्षेप में, ऐसा प्रतीत होता है कि पहले पांच समूहों से जुड़े अधिकांश प्रस्ताव वाई-फाई 7 का हिस्सा बन जाएंगे, जबकि अंतिम दो समूहों से जुड़े प्रस्तावों को उनकी प्रभावशीलता साबित करने के लिए महत्वपूर्ण अतिरिक्त शोध की आवश्यकता है।

अधिक तकनीकी विवरण

वाई-फाई 7 के बारे में तकनीकी विवरण पढ़ा जा सकता है यहां (अंग्रेजी में)

स्रोत: www.habr.com