რა გველოდება Wi-Fi 7-ში, IEEE 802.11be-ში?

ბოლო დროს ბაზარზე შემოვიდა Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) ტექნოლოგიის მხარდამჭერი მოწყობილობები, რაზეც ბევრს საუბრობენ. მაგრამ ცოტამ თუ იცის, რომ Wi-Fi ტექნოლოგიის ახალი თაობის განვითარება უკვე მიმდინარეობს - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). შეიტყვეთ, როგორი იქნება Wi-Fi 7 ამ სტატიაში.

წინაისტორია

2020 წლის სექტემბერში ჩვენ აღვნიშნავთ IEEE 30 პროექტის 802.11 წლის იუბილეს, რომელმაც მნიშვნელოვნად იმოქმედა ჩვენს ცხოვრებაზე. ამჟამად, Wi-Fi ტექნოლოგია, რომელიც განსაზღვრულია IEEE 802.11 ოჯახის სტანდარტების მიხედვით, არის ყველაზე პოპულარული უკაბელო ტექნოლოგია, რომელიც გამოიყენება ინტერნეტთან დასაკავშირებლად, Wi-Fi-ით ატარებს მომხმარებლის ტრაფიკის ნახევარზე მეტს. მიუხედავად იმისა, რომ ფიჭური ტექნოლოგია ყოველ ათწლეულში რებრენდირდება, როგორიცაა სახელი 4G 5G-ით ჩანაცვლება, Wi-Fi მომხმარებლებისთვის, მონაცემთა სიჩქარის გაუმჯობესება, ისევე როგორც ახალი სერვისებისა და ახალი ფუნქციების დანერგვა, თითქმის შეუმჩნევლად ხდება. რამდენიმე მომხმარებელს აინტერესებს ასოები "n", "ac" ან "ax", რომლებიც მოჰყვება "802.11" აღჭურვილობის ყუთებზე. მაგრამ ეს არ ნიშნავს იმას, რომ Wi-Fi არ ვითარდება.

Wi-Fi-ის ევოლუციის ერთ-ერთი დასტურია მონაცემთა რეიტინგული სიჩქარის მკვეთრი ზრდა: 2 Mbps-დან 1997 წლის ვერსიაში თითქმის 10 Gbps-მდე უახლესი 802.11ax სტანდარტით, ასევე ცნობილი როგორც Wi-Fi 6. თანამედროვე Wi-Fi აღწევს ასეთს. შესრულების მიღწევები უფრო სწრაფი სიგნალისა და კოდის დიზაინის, ფართო არხების და ტექნოლოგიის გამოყენების გამო MIMO.

მაღალსიჩქარიანი უკაბელო ლოკალური ქსელების მთავარი სტრიმინგის გარდა, Wi-Fi-ის ევოლუცია მოიცავს რამდენიმე ნიშურ პროექტს. მაგალითად, Wi-Fi HaLow (802.11ah) იყო Wi-Fi ნივთების უკაბელო ინტერნეტის ბაზარზე შემოტანის მცდელობა. მილიმეტრიანი ტალღის Wi-Fi (802.11ad/ay) მხარს უჭერს მონაცემთა ნომინალურ სიჩქარეს 275 Gbps-მდე, თუმცა ძალიან მცირე დისტანციებზე.

ახალი აპლიკაციები და სერვისები, რომლებიც დაკავშირებულია მაღალი გარჩევადობის ვიდეო სტრიმინგთან, ვირტუალურ და გაფართოებულ რეალობასთან, თამაშებთან, დისტანციურ ოფისთან და ღრუბლოვან გამოთვლებთან, ისევე როგორც უსადენო ქსელებში ინტენსიური ტრაფიკის მქონე მომხმარებლების დიდი რაოდენობის მხარდაჭერის აუცილებლობასთან, მოითხოვს მაღალ შესრულებას.

Wi-Fi 7 გოლი

2019 წლის მაისში, ადგილობრივი და მეტროპოლიტენის ქსელის სტანდარტების კომიტეტის 802.11 სამუშაო ჯგუფის BE (TGbe) ქვეჯგუფმა დაიწყო მუშაობა Wi-Fi სტანდარტის ახალ დამატებაზე, რომელიც გაიზრდება. ნომინალური გამტარუნარიანობა 40 გბიტ/წმ-ზე მეტი "ტიპიური" Wi-Fi დიაპაზონის ერთ სიხშირის არხში <= 7 გჰც. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრ დოკუმენტში ჩამოთვლილია "მაქსიმალური გამტარუნარიანობა მინიმუმ 30 გბიტი/წმ", ახალი ფიზიკური ფენის პროტოკოლი უზრუნველყოფს ნომინალურ სიჩქარეს 40 გბ/წმ-ზე მეტი.

Wi-Fi 7-ის განვითარების კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მიმართულებაა რეალურ დროში აპლიკაციების მხარდაჭერა (თამაშები, ვირტუალური და გაძლიერებული რეალობა, რობოტის კონტროლი). აღსანიშნავია, რომ მიუხედავად იმისა, რომ Wi-Fi აუდიო და ვიდეო ტრაფიკს სპეციალურად ამუშავებს, დიდი ხანია სჯეროდა, რომ Wi-Fi ქსელებში სტანდარტული დონის გარანტირებული დაბალი შეყოვნების (მილიწამები), ასევე ცნობილი როგორც დროის მგრძნობიარე ქსელი, ფუნდამენტურად არის უზრუნველყოფილი. შეუძლებელია. 2017 წლის ნოემბერში, ჩვენმა გუნდმა IITP RAS-დან და ეროვნული კვლევითი უნივერსიტეტის ეკონომიკის უმაღლესი სკოლისგან (ნუ მიიღებთ ამას PR-ისთვის) შესაბამისი წინადადება გაკეთდა IEEE 802.11 ჯგუფში. წინადადებამ დიდი ინტერესი გამოიწვია და 2018 წლის ივლისში შეიქმნა სპეციალური ქვეჯგუფი ამ საკითხის შემდგომი შესასწავლად. იმის გამო, რომ რეალურ დროში აპლიკაციების მხარდაჭერა მოითხოვს როგორც მონაცემთა მაღალ ნომინალურ სიჩქარეს, ასევე ბმულის ფენის გაძლიერებულ ფუნქციონირებას, 802.11 სამუშაო ჯგუფმა გადაწყვიტა შეემუშავებინა მეთოდები რეალურ დროში აპლიკაციების მხარდასაჭერად Wi-Fi 7-ში.

Wi-Fi 7-ის მნიშვნელოვანი საკითხია მისი თანაარსებობა ფიჭური ქსელის ტექნოლოგიებთან (4G/5G), რომელიც შემუშავებულია 3GPP-ის მიერ და მუშაობს იმავე არალიცენზირებულ სიხშირის დიაპაზონში. საუბარია LTE-LAA/NR-U-ზე. Wi-Fi და ფიჭური ქსელების თანაარსებობასთან დაკავშირებული პრობლემების შესასწავლად IEEE 802.11-მა შექმნა თანაარსებობის მუდმივი კომიტეტი (Coex SC). მიუხედავად მრავალი შეხვედრისა და 3GPP და IEEE 802.11 მონაწილეთა ერთობლივი სემინარის მიუხედავად 2019 წლის ივლისში ვენაში, ტექნიკური გადაწყვეტილებები ჯერ არ არის დამტკიცებული. ამ უაზრობის შესაძლო ახსნა არის ის, რომ ორივე IEEE 802 და 3GPP არ სურთ შეცვალონ საკუთარი ტექნოლოგიები სხვასთან შესაბამისობაში. ამრიგად, ამჟამად გაურკვეველია, გავლენას მოახდენს თუ არა Coex SC დისკუსიები Wi-Fi 7 სტანდარტზე.

განვითარების პროცესი

მიუხედავად იმისა, რომ Wi-Fi 7-ის განვითარების პროცესი ძალიან ადრეულ ეტაპებზეა, დღეისათვის იყო დაახლოებით 500 წინადადება ახალი ფუნქციონირებისთვის მომავალი Wi-Fi 7-ისთვის, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც IEEE 802.11be. იდეების უმეტესობა მხოლოდ be ქვეჯგუფში განიხილება და მათზე გადაწყვეტილება ჯერ მიღებული არ არის. სხვა იდეები ახლახან დამტკიცდა. ქვემოთ მკაფიოდ იქნება მითითებული, თუ რომელი წინადადებებია დამტკიცებული და რომელი მხოლოდ განხილვის პროცესშია.

თავდაპირველად იგეგმებოდა, რომ ძირითადი ახალი მექანიზმების შემუშავება დასრულებულიყო 2021 წლის მარტისთვის. სტანდარტის საბოლოო ვერსია მოსალოდნელია 2024 წლის დასაწყისში. 2020 წლის იანვარში, 11be-მა გამოთქვა შეშფოთება იმის შესახებ, დარჩება თუ არა განვითარება გრაფიკზე სამუშაოს ამჟამინდელი ტემპით. სტანდარტული განვითარების პროცესის დასაჩქარებლად, ქვეჯგუფი შეთანხმდა, რომ შეარჩიოს მაღალი პრიორიტეტული ფუნქციების მცირე ნაკრები, რომელიც შეიძლება გამოვიდეს 2021 წლისთვის (გამოშვება 1) და დანარჩენი დატოვოს გამოშვებაში 2. მაღალი პრიორიტეტული ფუნქციები უნდა უზრუნველყოფდეს შესრულების ძირითად მიღწევებს. და მოიცავს 320 MHz, 4K-QAM მხარდაჭერას, OFDMA-ს აშკარა გაუმჯობესებას Wi-Fi 6-დან, MU-MIMO 16 ნაკადით.

კორონავირუსის გამო ჯგუფი ამჟამად არ იკრიბება პირადად, მაგრამ რეგულარულად მართავს ტელეკონფერენციებს. ამრიგად, განვითარება გარკვეულწილად შენელდა, მაგრამ არ შეჩერებულა.

ტექნოლოგიის დეტალები

მოდით შევხედოთ Wi-Fi 7-ის მთავარ სიახლეებს.

1. ახალი ფიზიკური ფენის პროტოკოლი არის Wi-Fi 6 პროტოკოლის განვითარება ორჯერ გაზრდით გამტარობა 320 MHz-მდე, გაორმაგებულია სივრცითი MU-MIMO ნაკადების რაოდენობა, რომელიც ზრდის ნომინალურ გამტარუნარიანობას 2×2 = 4-ჯერ. Wi-Fi 7 ასევე იწყებს მოდულაციის გამოყენებას 4K-QAM, რაც კიდევ 20%-ს უმატებს ნომინალურ გამტარუნარიანობას. ამიტომ, Wi-Fi 7 უზრუნველყოფს 2x2x1,2 = 4,8-ჯერ აღემატება Wi-Fi 6-ის რეიტინგულ სიჩქარეს: Wi-Fi 7-ის მაქსიმალური ნომინალური გამტარუნარიანობა არის 9,6 გბიტი/წმ x 4,8 = 46 გბიტი/წმ. გარდა ამისა, იქნება რევოლუციური ცვლილება ფიზიკური ფენის პროტოკოლში Wi-Fi-ის მომავალ ვერსიებთან თავსებადობის უზრუნველსაყოფად, მაგრამ ის მომხმარებლებისთვის უხილავი დარჩება.
2. არხზე წვდომის მეთოდის შეცვლა რეალურ დროში განაცხადის მხარდაჭერა განხორციელდება სადენიანი ქსელებისთვის IEEE 802 TSN გამოცდილების გათვალისწინებით. სტანდარტების კომიტეტში მიმდინარე დისკუსიები ეხება არხზე წვდომის შემთხვევითი უკან დახევის პროცედურას, ტრაფიკის სერვისების კატეგორიებს და, შესაბამისად, განცალკევებულ რიგებს რეალურ დროში ტრაფიკისთვის და პაკეტების მომსახურების პოლიტიკას.
3. წარმოდგენილია Wi-Fi 6-ში (802.11ax) OFDMA – დროისა და სიხშირის გაყოფის არხების წვდომის მეთოდი (მსგავსი, რაც გამოიყენება 4G და 5G ქსელებში) – იძლევა ახალ შესაძლებლობებს რესურსების ოპტიმალური განაწილებისთვის. თუმცა, 11ax-ში, OFDMA არ არის საკმარისად მოქნილი. პირველი, ის საშუალებას აძლევს წვდომის წერტილს გამოყოს მხოლოდ ერთი წინასწარ განსაზღვრული ზომის რესურსის ბლოკი კლიენტის მოწყობილობაზე. მეორეც, ის არ უჭერს მხარს პირდაპირ გადაცემას კლიენტის სადგურებს შორის. ორივე მინუსი ამცირებს სპექტრულ ეფექტურობას. გარდა ამისა, მოძველებული Wi-Fi 6 OFDMA-ის მოქნილობის ნაკლებობა ამცირებს მუშაობას მკვრივ ქსელებში და ზრდის შეყოვნებას, რაც გადამწყვეტია რეალურ დროში აპლიკაციებისთვის. 11be მოაგვარებს ამ OFDMA პრობლემებს.
4. Wi-Fi 7-ის ერთ-ერთი დადასტურებული რევოლუციური ცვლილება არის მშობლიური მხარდაჭერა რამდენიმე პარალელური კავშირის ერთდროული გამოყენება სხვადასხვა სიხშირეზე, რომელიც ძალიან სასარგებლოა როგორც მონაცემთა დიდი სიჩქარისთვის, ასევე უკიდურესად დაბალი შეყოვნებისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ თანამედროვე ჩიპსეტებს უკვე შეუძლიათ რამდენიმე კავშირის გამოყენება ერთდროულად, მაგალითად, 2.4 და 5 გჰც დიაპაზონში, ეს კავშირები დამოუკიდებელია, რაც ზღუდავს ასეთი ოპერაციის ეფექტურობას. 11be-ში მოიძებნება არხებს შორის სინქრონიზაციის დონე, რომელიც საშუალებას აძლევს არხის რესურსების ეფექტურად გამოყენებას და გამოიწვევს მნიშვნელოვან ცვლილებებს არხზე წვდომის პროტოკოლის წესებში.
5. ძალიან ფართო არხების გამოყენება და სივრცითი ნაკადების დიდი რაოდენობა იწვევს მაღალი ზედნადების პრობლემას, რომელიც დაკავშირებულია არხის მდგომარეობის შეფასების პროცედურასთან, რომელიც საჭიროა MIMO და OFDMA-სთვის. ეს ზედნადები აუქმებს ნებისმიერ მოგებას ნომინალური მონაცემთა განაკვეთების გაზრდით. ამას მოელოდა არხის მდგომარეობის შეფასების პროცედურა გადაიხედება.
6. Wi-Fi 7-ის კონტექსტში, სტანდარტების კომიტეტი განიხილავს მონაცემთა გადაცემის ზოგიერთი „მოწინავე“ მეთოდის გამოყენებას. თეორიულად, ეს მეთოდები აუმჯობესებს სპექტრულ ეფექტურობას განმეორებითი გადაცემის მცდელობების შემთხვევაში, ისევე როგორც ერთდროული გადაცემა იმავე ან საპირისპირო მიმართულებით. საუბარია ჰიბრიდულ ავტომატურ განმეორებით მოთხოვნაზე (HARQ), რომელიც ამჟამად გამოიყენება ფიჭურ ქსელებში, სრულ დუპლექს რეჟიმში და არაორთოგონალურ მრავალჯერადი წვდომაზე (NOMA). ეს ტექნიკა თეორიულად კარგად არის შესწავლილი ლიტერატურაში, მაგრამ ჯერ არ არის ნათელი, ღირს თუ არა მათ მიერ მოწოდებული პროდუქტიულობის მიღწევები მათი განხორციელებისთვის.
   • გამოიყენეთ HARQ გართულებულია შემდეგი პრობლემით. Wi-Fi-ში პაკეტები ერთმანეთზეა მიბმული, რათა შემცირდეს ზედნადები. Wi-Fi-ის მიმდინარე ვერსიებში, თითოეული პაკეტის მიწოდება წებოვანის შიგნით დადასტურებულია და, თუ დადასტურება არ მოდის, პაკეტის გადაცემა მეორდება არხზე წვდომის პროტოკოლის მეთოდების გამოყენებით. HARQ გადააქვს ხელახალი ცდები მონაცემთა ბმულიდან ფიზიკურ ფენაში, სადაც აღარ არის პაკეტები, არამედ მხოლოდ კოდის სიტყვები და კოდის სიტყვების საზღვრები არ ემთხვევა პაკეტების საზღვრებს. ეს დესინქრონიზაცია ართულებს HARQ-ის განხორციელებას Wi-Fi-ში.
   • რაც შეეხება Სრული დუპლექსი, მაშინ ამჟამად არც ფიჭურ ქსელებში და არც Wi-Fi ქსელებში შეუძლებელია მონაცემთა ერთდროული გადაცემა იმავე სიხშირის არხში დაშვების წერტილამდე (საბაზო სადგურამდე). ტექნიკური თვალსაზრისით, ეს გამოწვეულია გადაცემული და მიღებული სიგნალის სიმძლავრის დიდი სხვაობით. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს პროტოტიპები, რომლებიც აერთიანებენ გადაცემული სიგნალის ციფრულ და ანალოგურ გამოკლებას მიღებული სიგნალიდან და შეუძლიათ მიიღონ Wi-Fi სიგნალი მისი გადაცემის დროს, პრაქტიკაში მიღებული მოგება შეიძლება უმნიშვნელო იყოს იმის გამო, რომ ნებისმიერ დროს ქვემო დინება არ არის აღმავალის ტოლი (საშუალოდ „საავადმყოფოში“ დაღმავალი საგრძნობლად მეტია). უფრო მეტიც, ასეთი ორმხრივი გადაცემა მნიშვნელოვნად გაართულებს პროტოკოლს.
   • მიუხედავად იმისა, რომ MIMO-ს გამოყენებით მრავალჯერადი ნაკადის გადაცემა მოითხოვს მრავალ ანტენას გამგზავნისა და მიმღებისთვის, არაორთოგონალური წვდომით წვდომის წერტილს შეუძლია ერთდროულად გადასცეს მონაცემები ორ მიმღებს ერთი ანტენიდან. 5G-ის უახლეს სპეციფიკაციებში შედის არაორთოგონალური წვდომის სხვადასხვა ვარიანტი. Პროტოტიპი ᲐᲠᲐ ᲛᲐᲒᲠᲐᲛ Wi-Fi პირველად შეიქმნა 2018 წელს IITP RAS-ში (კიდევ ერთხელ, არ ჩათვალოთ ეს PR). მან აჩვენა მუშაობის 30-40% ზრდა. განვითარებული ტექნოლოგიის უპირატესობა არის მისი უკან თავსებადობა: ორი მიმღებიდან ერთი შეიძლება იყოს მოძველებული მოწყობილობა, რომელიც არ უჭერს მხარს Wi-Fi 7-ს. ზოგადად, ჩამორჩენილი თავსებადობის პრობლემა ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან სხვადასხვა თაობის მოწყობილობებს შეუძლიათ ერთდროულად იმუშაონ. Wi-Fi ქსელში. ამჟამად, მსოფლიოს რამდენიმე გუნდი აანალიზებს NOMA-სა და MU-MIMO-ს კომბინირებული გამოყენების ეფექტურობას, რომლის შედეგები განსაზღვრავს მიდგომის მომავალ ბედს. ჩვენ ასევე ვაგრძელებთ პროტოტიპზე მუშაობას: მისი შემდეგი ვერსია წარმოდგენილი იქნება IEEE INFOCOM კონფერენციაზე 2020 წლის ივლისში.
7. და ბოლოს, კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ინოვაცია, მაგრამ გაურკვეველი ბედით, არის წვდომის წერტილების კოორდინირებული მუშაობა. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრ მომწოდებელს აქვს საკუთარი ცენტრალიზებული კონტროლერები საწარმოს Wi-Fi ქსელებისთვის, ასეთი კონტროლერების შესაძლებლობები ზოგადად შემოიფარგლება გრძელვადიანი პარამეტრის კონფიგურაციით და არხის არჩევით. სტანდარტების კომიტეტი განიხილავს მეზობელ წვდომის წერტილებს შორის უფრო მჭიდრო თანამშრომლობას, რომელიც მოიცავს კოორდინირებულ გადაცემის დაგეგმვას, სხივის ფორმირებას და MIMO სისტემებსაც კი. ზოგიერთი განხილული მიდგომა იყენებს თანმიმდევრული ჩარევის გაუქმებას (დაახლოებით იგივე, რაც NOMA-ში). მიუხედავად იმისა, რომ 11be კოორდინაციის მიდგომები ჯერ არ არის შემუშავებული, ეჭვგარეშეა, რომ სტანდარტი საშუალებას მისცემს სხვადასხვა მწარმოებლის წვდომის წერტილებს კოორდინაცია გაუწიონ გადაცემის განრიგს ერთმანეთთან, რათა შემცირდეს ურთიერთჩარევა. სხვა, უფრო რთული მიდგომები (როგორიცაა განაწილებული MU-MIMO) უფრო რთული იქნება სტანდარტში დანერგვა, თუმცა ჯგუფის ზოგიერთ წევრს აქვს გადაწყვეტილი ამის გაკეთება მე-2 გამოშვების ფარგლებში. შედეგის მიუხედავად, წვდომის წერტილის კოორდინაციის მეთოდების ბედი გაურკვეველია. სტანდარტში ჩართვის შემთხვევაშიც კი, ისინი შეიძლება ვერ მიაღწიონ ბაზარზე. მსგავსი რამ ადრეც მოხდა, როდესაც ცდილობდით წესრიგის დამყარებას Wi-Fi ტრანსმისიებში ისეთი გადაწყვეტილებების გამოყენებით, როგორიცაა HCCA (11e) და HCCA TXOP Negotiation (11be).

მოკლედ, როგორც ჩანს, პირველ ხუთ ჯგუფთან დაკავშირებული წინადადებების უმეტესობა გახდება Wi-Fi 7-ის ნაწილი, ხოლო ბოლო ორ ჯგუფთან დაკავშირებული წინადადებები საჭიროებს მნიშვნელოვან დამატებით კვლევას მათი ეფექტურობის დასადასტურებლად.

მეტი ტექნიკური დეტალები

ტექნიკური დეტალები Wi-Fi 7-ის შესახებ შეგიძლიათ წაიკითხოთ აქ (ინგლისურად)

წყარო: www.habr.com