Apa sing nunggu kita ing Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Bubar, piranti sing ndhukung teknologi Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax), sing diomongake akeh, bubar mlebu pasar. Nanging sawetara wong ngerti manawa pangembangan teknologi Wi-Fi generasi anyar wis ditindakake - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). Temokake kaya apa Wi-Fi 7 ing artikel iki.

prasejarah

Ing wulan September 2020, kita bakal ngrayakake ulang taun kaping 30 proyek IEEE 802.11, sing nduwe pengaruh gedhe ing urip kita. Saiki, teknologi Wi-Fi, sing ditemtokake dening kulawarga standar IEEE 802.11, minangka teknologi nirkabel sing paling populer sing digunakake kanggo nyambung menyang Internet, kanthi Wi-Fi nggawa luwih saka setengah lalu lintas pangguna. Nalika teknologi seluler rebranding dhewe saben dasawarsa, kayata ngganti jeneng 4G karo 5G, kanggo pangguna Wi-Fi, dandan ing kacepetan data, uga introduksi saka layanan anyar lan fitur anyar, dumadi meh unnoticed. Sawetara pelanggan peduli karo huruf "n", "ac" utawa "kapak" sing ngetutake "802.11" ing kothak peralatan. Nanging iki ora ateges Wi-Fi ora berkembang.

Salah sawijining bukti evolusi Wi-Fi yaiku peningkatan dramatis ing kecepatan data sing dirating: saka 2 Mbps ing versi 1997 nganti meh 10 Gbps ing standar 802.11ax paling anyar, uga dikenal minangka Wi-Fi 6. Wi-Fi modern tekan kuwi. hasil kinerja amarga sinyal lan kode designs luwih cepet, saluran luwih akeh lan nggunakake teknologi Mimo.

Saliyane mainstream jaringan area lokal nirkabel berkecepatan tinggi, evolusi Wi-Fi kalebu sawetara proyek khusus. Contone, Wi-Fi HaLow (802.11ah) minangka upaya kanggo nggawa Wi-Fi menyang pasar Internet of Things nirkabel. Wi-Fi gelombang milimeter (802.11ad/ay) ndhukung tarif data nominal nganti 275 Gbps, sanajan ing jarak sing cendhak banget.

Aplikasi lan layanan anyar sing ana gandhengane karo streaming video definisi dhuwur, kasunyatan virtual lan ditambah, game, kantor remot lan komputasi awan, uga kabutuhan kanggo ndhukung akeh pangguna kanthi lalu lintas sing kuat ing jaringan nirkabel, mbutuhake kinerja sing dhuwur.

Wi-Fi 7 gol

Ing Mei 2019, subkelompok BE (TGbe) saka Kelompok Kerja 802.11 Komite Standar Jaringan Area Lokal lan Metropolitan wiwit nggarap tambahan anyar kanggo standar Wi-Fi sing bakal nambah. throughput nominal nganti luwih saka 40 Gbit / s ing siji saluran frekuensi saka "khas" kisaran Wi-Fi <= 7 GHz. Sanajan akeh dokumen dhaptar "throughput maksimal paling sethithik 30 Gbps", protokol lapisan fisik anyar bakal nyedhiyakake kecepatan nominal luwih saka 40 Gbps.

Arah pangembangan penting liyane kanggo Wi-Fi 7 yaiku dhukungan kanggo aplikasi wektu nyata (game, virtual lan augmented reality, kontrol robot). Wigati dicathet yen sanajan Wi-Fi nangani lalu lintas audio lan video kanthi cara khusus, wis suwe dipercaya nyedhiyakake latensi rendah (milidetik) sing dijamin tingkat standar, uga dikenal minangka Jaringan Sensitif Wektu, ing jaringan Wi-Fi dhasar. mokal. Ing November 2017, tim kita saka IITP RAS lan Sekolah Tinggi Ekonomi Universitas Riset Nasional (aja njupuk kanggo PR) nggawe proposal sing cocog ing grup IEEE 802.11. Proposal kasebut ngasilake akeh minat lan subkelompok khusus diluncurake ing Juli 2018 kanggo sinau masalah kasebut luwih lanjut. Amarga ndhukung aplikasi wektu nyata mbutuhake tingkat data nominal sing dhuwur lan fungsionalitas link-layer sing ditingkatake, Kelompok Kerja 802.11 mutusake kanggo ngembangake metode kanggo ndhukung aplikasi wektu nyata ing Wi-Fi 7.

Masalah penting karo Wi-Fi 7 yaiku urip bebarengan karo teknologi jaringan seluler (4G/5G) sing dikembangake dening 3GPP lan beroperasi ing pita frekuensi tanpa lisensi sing padha. Kita ngomong babagan LTE-LAA/NR-U. Kanggo nyinaoni masalah sing ana gandhengane karo urip bebarengan Wi-Fi lan jaringan seluler, IEEE 802.11 ngluncurake Coexisting Standing Committee (Coex SC). Sanajan akeh rapat lan malah bengkel gabungan peserta 3GPP lan IEEE 802.11 ing Juli 2019 ing Wina, solusi teknis durung disetujoni. Panjelasan sing bisa ditindakake kanggo kesia-siaan iki yaiku IEEE 802 lan 3GPP wegah ngganti teknologi dhewe supaya cocog karo liyane. Mangkono, Saiki ora jelas apa diskusi Coex SC bakal mengaruhi standar Wi-Fi 7.

Proses pangembangan

Sanajan proses pangembangan Wi-Fi 7 ana ing tahap awal, ana meh 500 usulan kanggo fungsi anyar kanggo Wi-Fi 7 sing bakal teka, uga dikenal minangka IEEE 802.11be, nganti saiki. Sebagéan gedhé gagasan mung dirembug ing subgrup lan keputusané durung digawé. Gagasan liyane bubar disetujoni. Ing ngisor iki bakal dituduhake kanthi jelas proposal sing disetujoni lan sing mung dibahas.

Wiwitane direncanakake manawa pangembangan mekanisme anyar utama bakal rampung ing Maret 2021. Versi pungkasan standar kasebut diarepake ing awal 2024. Ing Januari 2020, 11 bakal nguwatirake manawa pembangunan bakal tetep ing jadwal kanthi cepet kerja saiki. Kanggo nyepetake proses pangembangan standar, subgrup kasebut sarujuk kanggo milih set cilik fitur prioritas dhuwur sing bisa dirilis ing taun 2021 (Release 1), lan ninggalake liyane ing Rilis 2. Fitur prioritas dhuwur kudu nyedhiyakake keuntungan kinerja utama. lan kalebu support kanggo 320 MHz, 4K- QAM, dandan ketok OFDMA saka Wi-Fi 6, MU-MIMO karo 16 lepen.

Amarga koronavirus, grup kasebut saiki ora ketemu, nanging ajeg nganakake telekonferensi. Mangkono, pembangunan rada alon, nanging ora mandheg.

Rincian teknologi

Ayo goleki inovasi utama Wi-Fi 7.

1. Protokol lapisan fisik anyar yaiku pangembangan protokol Wi-Fi 6 kanthi paningkatan kaping pindho bandwidth nganti 320 MHz, pindho nomer spasial MU-MIMO stream, sing nambah throughput nominal 2×2 = 4 kaping. Wi-Fi 7 uga wiwit nggunakake modulasi 4K-QAM, sing nambah 20% liyane kanggo throughput nominal. Mulane, Wi-Fi 7 bakal nyedhiyakake 2x2x1,2 = 4,8 kaping tingkat data sing dirating saka Wi-Fi 6: Wi-Fi 7's maksimum dirating throughput yaiku 9,6 Gbps x 4,8 = 46 Gbit/s. Kajaba iku, bakal ana owah-owahan revolusioner ing protokol lapisan fisik kanggo njamin kompatibilitas karo versi Wi-Fi sing bakal teka, nanging bakal tetep ora katon kanggo pangguna.
2. Ngganti cara akses saluran kanggo dhukungan aplikasi wektu nyata bakal ditindakake kanthi njupuk pengalaman IEEE 802 TSN kanggo jaringan kabel. Diskusi ing panitia standar ana hubungane karo prosedur backoff acak kanggo akses saluran, kategori layanan lalu lintas lan mulane antrian kapisah kanggo lalu lintas wektu nyata, lan kabijakan layanan paket.
3. Dikenalake ing Wi-Fi 6 (802.11ax) OFDMA - cara akses saluran divisi wektu lan frekuensi (padha karo sing digunakake ing jaringan 4G lan 5G) - menehi kesempatan anyar kanggo alokasi sumber daya sing optimal. Nanging, ing 11ax, OFDMA ora cukup fleksibel. Kaping pisanan, ngidini jalur akses kanggo nyedhiyakake mung siji blok sumber daya saka ukuran sing wis ditemtokake kanggo piranti klien. Kapindho, ora ndhukung transmisi langsung antarane stasiun klien. Loro-lorone kerugian nyuda efisiensi spektral. Kajaba iku, kekurangan keluwesan Wi-Fi 6 OFDMA warisan ngrusak kinerja ing jaringan sing padhet lan nambah latensi, sing penting kanggo aplikasi wektu nyata. 11be bakal ngatasi masalah OFDMA iki.
4. Salah sawijining owah-owahan revolusioner Wi-Fi 7 sing dikonfirmasi yaiku dhukungan asli nggunakake simultaneous sawetara sambungan paralel ing frekuensi beda, sing migunani banget kanggo tingkat data sing ageng lan latensi sing sithik banget. Senajan chipsets modern wis bisa nggunakake sawetara sambungan bebarengan, contone, ing 2.4 lan 5 GHz bands, sambungan iki sawijining, kang mbatesi efektifitas saka operasi kuwi. Ing 11be, tingkat sinkronisasi antarane saluran bakal ditemokake sing ngidini panggunaan sumber daya saluran sing efisien lan bakal mbutuhake owah-owahan sing signifikan ing aturan protokol akses saluran.
5. Panggunaan saluran sing amba banget lan akeh aliran spasial ndadékaké masalah overhead dhuwur sing digandhengake karo prosedur taksiran negara saluran sing dibutuhake kanggo MIMO lan OFDMA. Overhead iki mbatalake kabeh keuntungan saka nambah tarif data nominal. Nyana iku prosedur pambiji kondisi saluran bakal direvisi.
6. Ing konteks Wi-Fi 7, panitia standar ngrembug babagan panggunaan sawetara metode transfer data "maju". Ing teori, cara iki nambah efisiensi spektral ing kasus nyoba transmisi bola-bali, uga transmisi simultan ing arah sing padha utawa ngelawan. Iki kalebu panjalukan ulang otomatis hibrida (HARQ), sing saiki digunakake ing jaringan seluler, mode full-duplex, lan non-orthogonal multiple access (NOMA). Teknik-teknik kasebut wis disinaoni kanthi apik ing literatur kanthi teori, nanging durung jelas apa asil produktivitas sing diwenehake bakal entuk upaya kanggo ngetrapake.
   • Gunakake HARQ rumit dening masalah ing ngisor iki. Ing Wi-Fi, paket disambungake kanggo nyuda nduwur sirah. Ing versi Wi-Fi saiki, pangiriman saben paket ing jero sing terpaku dikonfirmasi lan, yen konfirmasi ora teka, transmisi paket kasebut diulang nggunakake metode protokol akses saluran. HARQ mindhah retries saka link data kanggo lapisan fisik, ngendi ora ana maneh paket, nanging mung codewords, lan wates kode tembung ora pas karo wates paket. Desynchronization iki nggawe rumit implementasine HARQ ing Wi-Fi.
   • Kanthi gati Full-Dupleks, banjur saiki ora ana ing jaringan seluler utawa ing jaringan Wi-Fi sing bisa ngirim data ing saluran frekuensi sing padha menyang lan saka titik akses (base station). Saka sudut pandang teknis, iki amarga bedane gedhe ing kekuwatan sinyal sing dikirim lan ditampa. Sanajan ana prototipe sing nggabungake pengurangan digital lan analog saka sinyal sing dikirim saka sinyal sing ditampa, bisa nampa sinyal Wi-Fi sajrone transmisi, gain sing bisa diwenehake ing praktik bisa diabaikan amarga kasunyatane ing wektu tartamtu. hilir ora padha karo munggah (rata-rata "ing rumah sakit" mudhun Ngartekno luwih). Kajaba iku, transmisi rong arah kasebut bakal nggawe rumit protokol kasebut.
   • Nalika ngirim sawetara lepen nggunakake MIMO mbutuhake sawetara antena kanggo pangirim lan panampa, karo akses non-ortogonal titik akses bisa bebarengan ngirim data kanggo loro panampa saka antena siji. Macem-macem opsi akses non-ortogonal kalebu ing spesifikasi 5G paling anyar. Prototipe NOMA Wi-Fi pisanan digawe ing 2018 ing IITP RAS (maneh, aja nganggep PR). Iki nuduhake peningkatan kinerja 30-40%. Kauntungan saka teknologi sing dikembangake yaiku kompatibilitas mundur: salah siji saka rong panampa bisa dadi piranti lawas sing ora ndhukung Wi-Fi 7. Umumé, masalah kompatibilitas mundur penting banget, amarga piranti saka generasi sing beda-beda bisa digunakake ing wektu sing padha. ing jaringan Wi-Fi. Saiki, sawetara tim ing saindenging jagad nganalisa efektifitas panggunaan gabungan NOMA lan MU-MIMO, asil sing bakal nemtokake nasibe pendekatan kasebut. Kita uga terus nggarap prototipe: versi sabanjure bakal ditampilake ing konferensi IEEE INFOCOM ing Juli 2020.
7. Pungkasan, inovasi penting liyane, nanging kanthi nasib sing ora jelas, yaiku operasi koordinasi titik akses. Sanajan akeh vendor duwe pengontrol terpusat dhewe kanggo jaringan Wi-Fi perusahaan, kemampuan pengontrol kasebut umume diwatesi kanggo konfigurasi parameter jangka panjang lan pilihan saluran. Panitia standar ngrembug kerjasama sing luwih cedhak antarane titik akses tetanggan, sing kalebu penjadwalan transmisi terkoordinasi, beamforming, lan uga sistem MIMO sing disebarake. Sawetara pendekatan sing dipikirake nggunakake pembatalan gangguan urutan (kira-kira padha karo NOMA). Sanajan pendekatan kanggo koordinasi 11be durung dikembangake, ora ana keraguan manawa standar kasebut bakal ngidini titik akses saka manufaktur sing beda kanggo koordinasi jadwal transmisi karo saben liyane kanggo nyuda gangguan bebarengan. Liyane, pendekatan sing luwih rumit (kayata MU-MIMO sing disebarake) bakal luwih angel dileksanakake ing standar kasebut, sanajan sawetara anggota grup ditemtokake kanggo nindakake ing Rilis 2. Preduli saka asil, nasib metode koordinasi titik akses ora cetha. Sanajan kalebu ing standar, bisa uga ora tekan pasar. Bab sing padha wis kedadeyan sadurunge nalika nyoba ngatur transmisi Wi-Fi kanthi nggunakake solusi kayata HCCA (11e) lan HCCA TXOP Negotiation (11be).

Ing ringkesan, katon umume proposal sing ana gandhengane karo limang klompok pisanan bakal dadi bagean saka Wi-Fi 7, dene proposal sing ana gandhengane karo rong klompok pungkasan mbutuhake riset tambahan sing signifikan kanggo mbuktekake efektifitase.

Rincian liyane teknis

Rincian teknis babagan Wi-Fi 7 bisa diwaca kene (ing basa Inggris)

Source: www.habr.com