Hvað bíður okkar í Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Nýlega hafa nýlega komið inn á markaðinn tæki sem styðja Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) tækni, sem mikið er talað um. En fáir vita að þróun nýrrar kynslóðar Wi-Fi tækni er þegar hafin - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). Finndu út hvernig Wi-Fi 7 verður í þessari grein.

Forsaga

Í september 2020 munum við fagna 30 ára afmæli IEEE 802.11 verkefnisins, sem hefur haft veruleg áhrif á líf okkar. Sem stendur er Wi-Fi tækni, skilgreind af IEEE 802.11 staðlafjölskyldunni, vinsælasta þráðlausa tæknin sem notuð er til að tengjast internetinu, þar sem Wi-Fi ber meira en helming af umferð notenda. Þó að farsímatækni endurmerki sig á hverjum áratug, svo sem að skipta út nafninu 4G fyrir 5G, fyrir Wi-Fi notendur, verða endurbætur á gagnahraða, sem og innleiðing nýrrar þjónustu og nýrra eiginleika, nánast óséður. Fáum viðskiptavinum er sama um stafina „n“, „ac“ eða „ax“ sem koma á eftir „802.11“ á búnaðarboxum. En það þýðir ekki að Wi-Fi sé ekki að þróast.

Ein sönnun fyrir þróun Wi-Fi er stórkostleg aukning á nafngreindum gagnahraða: úr 2 Mbps í 1997 útgáfunni í næstum 10 Gbps í nýjasta 802.11ax staðlinum, einnig þekktur sem Wi-Fi 6. Nútíma Wi-Fi nær t.d. árangursaukning vegna hraðari merkja- og kóðahönnunar, breiðari rása og notkunar tækni MIMO.

Til viðbótar við almenna háhraða þráðlausa staðarneta, felur þróun Wi-Fi í sér nokkur sessverkefni. Til dæmis var Wi-Fi HaLow (802.11ah) tilraun til að koma Wi-Fi á þráðlausa Internet of Things markaðinn. Millimeter wave Wi-Fi (802.11ad/ay) styður nafngagnahraða allt að 275 Gbps, þó yfir mjög stuttar vegalengdir.

Ný forrit og þjónusta tengd háskerpuvídeóstraumi, sýndarveruleika og auknum veruleika, leikjum, ytri skrifstofu- og skýjatölvu, sem og þörfinni á að styðja fjölda notenda með mikla umferð á þráðlausum netum, krefjast mikillar afkasta.

Wi-Fi 7 mörk

Í maí 2019 hóf BE (TGbe) undirhópur 802.11 vinnuhóps staðlanefndar sveitarfélaga og höfuðborgarsvæðisins vinnu við nýja viðbót við Wi-Fi staðalinn sem mun aukast. nafnafköst allt að meira en 40 Gbit/s í einni tíðnirás af „venjulegu“ Wi-Fi sviðinu <= 7 GHz. Þrátt fyrir að mörg skjöl skrái „hámarks afköst að minnsta kosti 30 Gbps“, mun nýja líkamlega lagsferlið veita nafnhraða umfram 40 Gbps.

Önnur mikilvæg þróunarstefna fyrir Wi-Fi 7 er stuðningur við rauntímaforrit (leikir, sýndar- og aukinn veruleiki, vélmennastýring). Það er athyglisvert að þó að Wi-Fi annist hljóð- og myndumferð á sérstakan hátt, hefur lengi verið talið að það að veita stöðluðu lágmarks leynd (millisekúndur), einnig þekkt sem tímanæm netkerfi, í Wi-Fi netum sé grundvallaratriði. ómögulegt. Í nóvember 2017 gerði teymi okkar frá IITP RAS og National Research University Higher School of Economics (ekki taka það fyrir PR) samsvarandi tillögu í IEEE 802.11 hópnum. Tillagan vakti mikinn áhuga og var sérstakur undirhópur settur af stað í júlí 2018 til að kynna sér málið frekar. Vegna þess að stuðningur við rauntímaforrit krefst bæði hás nafngagnahraða og aukinnar hlekkjalagsvirkni ákvað 802.11 vinnuhópurinn að þróa aðferðir til að styðja rauntímaforrit innan Wi-Fi 7.

Mikilvægt mál með Wi-Fi 7 er sambúð þess við farsímakerfistækni (4G/5G) sem er þróuð af 3GPP og starfar á sömu óleyfilegu tíðnisviðunum. Við erum að tala um LTE-LAA/NR-U. Til að rannsaka vandamálin sem tengjast samlífi Wi-Fi og farsímakerfa, setti IEEE 802.11 af stað Sambúðarfastanefndin (Coex SC). Þrátt fyrir fjölmarga fundi og jafnvel sameiginlega vinnustofu 3GPP og IEEE 802.11 þátttakenda í júlí 2019 í Vín, hafa tæknilausnir ekki enn verið samþykktar. Hugsanleg skýring á þessu tilgangsleysi er sú að bæði IEEE 802 og 3GPP eru tregir til að breyta eigin tækni til að vera í samræmi við hina. Þannig, Eins og er er óljóst hvort Coex SC umræður muni hafa áhrif á Wi-Fi 7 staðalinn.

Þróunarferli

Þrátt fyrir að Wi-Fi 7 þróunarferlið sé á mjög fyrstu stigum, hafa komið fram næstum 500 tillögur um nýja virkni fyrir væntanlegt Wi-Fi 7, einnig þekkt sem IEEE 802.11be, til þessa. Flestar hugmyndirnar eru bara til umræðu í be undirhópnum og hefur ekki enn verið tekin ákvörðun um þær. Aðrar hugmyndir hafa nýlega verið samþykktar. Hér að neðan kemur skýrt fram hvaða tillögur eru samþykktar og hverjar eru eingöngu til umræðu.

Upphaflega var áætlað að þróun helstu nýju aðferðanna yrði lokið í mars 2021. Endanleg útgáfa af staðlinum er væntanleg í byrjun árs 2024. Í janúar 2020, 11be varpað fram áhyggjum af því hvort uppbygging yrði áfram á áætlun við núverandi vinnuhraða. Til að flýta fyrir stöðluðu þróunarferlinu samþykkti undirhópurinn að velja lítið sett af forgangseiginleikum sem gætu verið gefin út fyrir 2021 (útgáfu 1), og láta afganginn vera í útgáfu 2. Eiginleikar með háan forgang ættu að veita helstu frammistöðuaukningu og innihalda stuðning fyrir 320 MHz, 4K- QAM, augljósar endurbætur á OFDMA frá Wi-Fi 6, MU-MIMO með 16 straumum.

Vegna kórónuveirunnar hittist hópurinn ekki í eigin persónu sem stendur heldur heldur reglulega fjarfundi. Þannig hægði nokkuð á þróuninni en stöðvaðist ekki.

Tækni upplýsingar

Við skulum skoða helstu nýjungar Wi-Fi 7.

1. Nýja samskiptareglan um líkamlegt lag er þróun á Wi-Fi 6 samskiptareglunum með tvöföldun bandbreidd allt að 320 MHz, tvöfaldur fjöldi staðbundinna MU-MIMO strauma, sem eykur nafnafköst um 2×2 = 4 sinnum. Wi-Fi 7 byrjar líka að nota mótun 4K-QAM, sem bætir öðrum 20% við nafnafköst. Þess vegna mun Wi-Fi 7 veita 2x2x1,2 = 4,8 sinnum hlutfallsgagnahraða Wi-Fi 6: Hámarkshlutfall Wi-Fi 7 er 9,6 Gbps x 4,8 = 46 Gbit/s. Að auki verður byltingarkennd breyting á samskiptareglunum um líkamlegt lag til að tryggja samhæfni við framtíðarútgáfur af Wi-Fi, en hún verður áfram ósýnileg notendum.
2. Að breyta rásaraðgangsaðferð fyrir stuðningur við forrit í rauntíma verður framkvæmt með hliðsjón af reynslu IEEE 802 TSN fyrir hlerunarnet. Áframhaldandi umræður í staðlanefndinni lúta að handahófskenndu bakfærsluferli fyrir rásaaðgang, flokka umferðarþjónustu og þar af leiðandi aðskildar biðraðir fyrir rauntímaumferð og pakkaþjónustustefnur.
3. Kynnt í Wi-Fi 6 (802.11ax) OFDMA – tíma- og tíðniskipting rás aðgangsaðferð (svipuð og notuð er í 4G og 5G netkerfum) – veitir ný tækifæri fyrir bestu auðlindaúthlutun. Hins vegar, í 11ax, er OFDMA ekki nógu sveigjanlegt. Í fyrsta lagi gerir það aðgangsstaðnum kleift að úthluta aðeins einum auðlindablokk af fyrirfram ákveðinni stærð til biðlarabúnaðarins. Í öðru lagi styður það ekki beina sendingu milli viðskiptavinarstöðva. Báðir ókostirnir draga úr litrófsvirkni. Að auki dregur skortur á sveigjanleika eldri Wi-Fi 6 OFDMA niður árangur í þéttum netum og eykur leynd, sem er mikilvægt fyrir rauntímaforrit. 11be mun leysa þessi OFDMA vandamál.
4. Ein af staðfestu byltingarkenndu breytingunum á Wi-Fi 7 er innfæddur stuðningur samtímis notkun nokkurra samhliða tenginga á mismunandi tíðni, sem er mjög gagnlegt fyrir bæði mikla gagnahraða og mjög litla leynd. Þrátt fyrir að nútíma flísar geti nú þegar notað margar tengingar samtímis, til dæmis á 2.4 og 5 GHz böndunum, eru þessar tengingar óháðar, sem takmarkar skilvirkni slíkrar aðgerðar. Í 11be verður að finna stig samstillingar milli rása sem gerir skilvirka notkun rásarauðlinda og mun hafa í för með sér verulegar breytingar á reglum rásaaðgangssamskiptareglunnar.
5. Notkun á mjög breiðum rásum og miklum fjölda landstrauma leiðir til vandans vegna mikils kostnaðar sem tengist matsferli rásaástands sem krafist er fyrir MIMO og OFDMA. Þessi kostnaður dregur úr öllum ávinningi af því að hækka nafngagnahraða. Bjóst við því málsmeðferð við ástandsmat á rásum verður endurskoðuð.
6. Í tengslum við Wi-Fi 7 fjallar staðlanefndin um notkun nokkurra „háþróaðra“ gagnaflutningsaðferða. Fræðilega séð bæta þessar aðferðir litrófsnýtni þegar um er að ræða endurteknar sendingartilraunir, sem og samtímasendingar í sömu eða gagnstæðar áttir. Við erum að tala um hybrid Automatic repeat request (HARQ), sem nú er notað í farsímakerfum, full-duplex háttur og non-orthogonal multiple access (NOMA). Þessar aðferðir hafa verið vel rannsakaðar í bókmenntum í orði, en það er ekki enn ljóst hvort framleiðniaukningin sem þeir veita muni vera þess virði að framkvæma þær.
   • Nota HARQ flókið af eftirfarandi vandamáli. Í Wi-Fi eru pakkar límdir saman til að draga úr kostnaði. Í núverandi útgáfum af Wi-Fi er afhending hvers pakka inni í þeim límda staðfest og ef staðfesting kemur ekki er sending pakkans endurtekin með því að nota rásaaðgangssamskiptareglur. HARQ færir endurtilraunir úr gagnatengingunni yfir í líkamlega lagið, þar sem ekki eru fleiri pakkar, heldur aðeins kóðaorð, og mörk kóðaorðanna falla ekki saman við mörk pakkana. Þessi afsamstilling flækir innleiðingu HARQ í Wi-Fi.
   • Eins varðar Fullt tvíbýli, þá er í augnablikinu hvorki í farsímakerfum né Wi-Fi netum mögulegt að senda gögn samtímis á sömu tíðnirás til og frá aðgangsstaðnum (grunnstöð). Frá tæknilegu sjónarmiði er þetta vegna mikils munar á krafti sends og móttekins merkis. Þrátt fyrir að það séu til frumgerðir sem sameina stafræna og hliðræna frádrátt á sendu merkinu frá mótteknu merkinu, sem geta tekið á móti Wi-Fi merki meðan á sendingu þess stendur, getur hagnaðurinn sem þeir geta veitt í reynd verið hverfandi vegna þess að á hverjum tíma niðurstreymið er ekki jafnt og hækkandi (að meðaltali „á sjúkrahúsi“ er sá lækkandi umtalsvert meiri). Þar að auki mun slík tvíhliða sending flækja samskiptaregluna verulega.
   • Þó að senda marga strauma með MIMO krefst margra loftneta fyrir sendanda og viðtakanda, með hornréttum aðgangi getur aðgangsstaðurinn sent gögn samtímis til tveggja viðtakenda frá einu loftneti. Ýmsir aðgangsvalkostir sem ekki eru hornréttir eru innifalin í nýjustu 5G forskriftunum. Frumgerð NEI EN Wi-Fi var fyrst búið til árið 2018 á IITP RAS (aftur, ekki líta á það sem PR). Það sýndi frammistöðuaukningu um 30-40%. Kosturinn við þróaðri tækni er afturábakssamhæfi hennar: annar af tveimur viðtakendum gæti verið úrelt tæki sem styður ekki Wi-Fi 7. Almennt séð er vandamálið við afturábak eindrægni mjög mikilvægt þar sem tæki af mismunandi kynslóðum geta starfað samtímis á Wi-Fi neti. Eins og er, eru nokkur teymi um allan heim að greina skilvirkni samsettrar notkunar NOMA og MU-MIMO, en niðurstöður þeirra munu ákvarða framtíðar örlög nálgunarinnar. Við höldum líka áfram að vinna að frumgerðinni: næsta útgáfa hennar verður kynnt á IEEE INFOCOM ráðstefnunni í júlí 2020.
7. Að lokum, önnur mikilvæg nýjung, en með óljós örlög, er samræmdan rekstur aðgangsstaða. Þrátt fyrir að margir framleiðendur séu með sína eigin miðstýrða stýringar fyrir Wi-Fi netkerfi fyrirtækja, hefur getu slíkra stýringa almennt verið takmörkuð við langtímastillingu breytu og val á rásum. Staðlanefndin er að fjalla um nánara samstarf nálægra aðgangsstaða, sem felur í sér samræmda sendingaáætlun, geislamótun og jafnvel dreifð MIMO kerfi. Sumar aðferðirnar sem eru til skoðunar nota raðbundna truflunafpöntun (um það bil það sama og í NOMA). Þó að nálganir fyrir 11be samhæfingu hafi ekki enn verið þróaðar er enginn vafi á því að staðallinn mun leyfa aðgangsstöðum frá mismunandi framleiðendum að samræma sendingaráætlanir sín á milli til að draga úr gagnkvæmum truflunum. Aðrar, flóknari aðferðir (eins og dreifður MU-MIMO) verður erfiðara að innleiða í staðlinum, þó að sumir meðlimir hópsins séu staðráðnir í að gera það innan útgáfu 2. Óháð niðurstöðunni, örlög samhæfingaraðferða aðgangsstaða er óljóst. Jafnvel þótt þau séu innifalin í staðlinum gætu þau ekki náð á markaðinn. Svipað hefur gerst áður þegar reynt er að koma reglu á Wi-Fi sendingar með lausnum eins og HCCA (11e) og HCCA TXOP Negotiation (11be).

Í stuttu máli virðist sem flestar tillögur sem tengjast fyrstu fimm hópunum verði hluti af Wi-Fi 7, á meðan tillögurnar sem tengjast tveimur síðustu hópunum krefjast verulegra viðbótarrannsókna til að sanna árangur þeirra.

Fleiri tæknilegar upplýsingar

Hægt er að lesa tæknilegar upplýsingar um Wi-Fi 7 hér (á ensku)

Heimild: www.habr.com