Соңғы кезде көп айтылып жүрген Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) технологиясын қолдайтын құрылғылар нарыққа жақында шықты. Бірақ Wi-Fi технологиясының жаңа буынын - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be) дамуының қазірдің өзінде жүріп жатқанын аз адамдар біледі. Осы мақалада Wi-Fi 7 қандай болатынын біліңіз.
тарихын
2020 жылдың қыркүйегінде біз өмірімізге айтарлықтай әсер еткен IEEE 30 жобасының 802.11 жылдығын атап өтеміз. Қазіргі уақытта IEEE 802.11 стандарттар тобымен анықталған Wi-Fi технологиясы Интернетке қосылу үшін пайдаланылатын ең танымал сымсыз технология болып табылады, Wi-Fi пайдаланушы трафигінің жартысынан көбін тасымалдайды. Ұялы технология әр онжылдықта 4G атауын 5G-ге ауыстыру сияқты ребрендинг жасап жатқанымен, Wi-Fi пайдаланушылары үшін деректер жылдамдығының жақсаруы, сондай-ақ жаңа қызметтер мен жаңа мүмкіндіктердің енгізілуі байқалмайды. Жабдық қораптарындағы «802.11» таңбасынан кейінгі «n», «ac» немесе «ax» әріптері аз тұтынушыларға мән береді. Бірақ бұл Wi-Fi дамымайды дегенді білдірмейді.
Wi-Fi эволюциясының бір дәлелі деректердің номиналды жылдамдығының күрт артуы болып табылады: 2 жылғы нұсқадағы 1997 Мбит/с-тен Wi-Fi 10 деп те аталатын соңғы 802.11ax стандартында 6 Гбит/с-қа дейін. Қазіргі заманғы Wi-Fi осындай деңгейге жетеді. жылдамырақ сигнал және код конструкциялары, кеңірек арналар және технологияны пайдалану арқасында өнімділік артады .
Жоғары жылдамдықты сымсыз жергілікті желілердің негізгі ағымынан басқа, Wi-Fi эволюциясы бірнеше тауашалық жобаларды қамтиды. Мысалы, Wi-Fi HaLow (802.11ah) Wi-Fi желісін заттардың сымсыз интернеті нарығына шығару әрекеті болды. Миллиметрлік толқынды Wi-Fi (802.11ad/ay) өте қысқа қашықтықта болса да, 275 Гбит/с дейінгі номиналды деректер жылдамдығын қолдайды.
Ажыратымдылығы жоғары бейне ағынына, виртуалды және толықтырылған шындыққа, ойынға, қашықтағы кеңсеге және бұлтты есептеулерге, сондай-ақ сымсыз желілерде қарқынды трафигі бар пайдаланушылардың үлкен санын қолдау қажеттілігіне қатысты жаңа қолданбалар мен қызметтер жоғары өнімділікті талап етеді.
Wi-Fi 7 мақсаты
2019 жылдың мамыр айында Жергілікті және елордалық желілер стандарттары комитетінің 802.11 жұмыс тобының BE (TGbe) кіші тобы Wi-Fi стандартына жаңа толықтыру бойынша жұмысты бастады, ол ұлғаяды. номиналды өткізу қабілеті 40 Гбит/с астам «әдеттегі» Wi-Fi диапазонының бір жиілік арнасында <= 7 ГГц. Көптеген құжаттарда «кемінде 30 Гбит/с максималды өткізу қабілеті» көрсетілгенімен, жаңа физикалық деңгей хаттамасы 40 Гбит/с асатын номиналды жылдамдықты қамтамасыз етеді.
Wi-Fi 7 үшін тағы бір маңызды даму бағыты болып табылады нақты уақыттағы қолданбаларды қолдау (ойындар, виртуалды және толықтырылған шындық, роботты басқару). Бір қызығы, Wi-Fi аудио және бейне трафигін ерекше түрде өңдесе де, Wi-Fi желілерінде стандартты деңгейде кепілдік берілген төмен кідірісті (миллисекундтар) қамтамасыз ету, сонымен қатар «Уақытқа сезімтал желі» деп те белгілі болғаны бұрыннан бар. мүмкін емес. 2017 жылдың қараша айында IITP RAS және Ұлттық зерттеу университетінің жоғары экономика мектебінің командасы (оны PR үшін қабылдамаңыз) IEEE 802.11 тобында сәйкес ұсыныс жасады. Ұсыныс үлкен қызығушылық тудырды және мәселені одан әрі зерттеу үшін 2018 жылдың шілдесінде арнайы кіші топ іске қосылды. Нақты уақыттағы қолданбаларды қолдау жоғары номиналды деректер жылдамдығын және кеңейтілген сілтеме қабатының функционалдығын талап ететіндіктен, 802.11 жұмыс тобы Wi-Fi 7 ішінде нақты уақыттағы қолданбаларды қолдау әдістерін әзірлеуге шешім қабылдады.
Wi-Fi 7-ге қатысты маңызды мәселе оның 4GPP әзірлеген және бірдей лицензияланбаған жиілік диапазонында жұмыс істейтін ұялы желі технологияларымен (5G/3G) қатар өмір сүруі болып табылады. Біз LTE-LAA/NR-U туралы айтып отырмыз. Wi-Fi және ұялы желілердің қатар өмір сүруіне байланысты мәселелерді зерттеу үшін IEEE 802.11 Бірлескен тұрақты комитетті (Coex SC) іске қосты. Көптеген кездесулерге және тіпті 3 жылдың шілдесінде Венада 802.11GPP және IEEE 2019 қатысушыларының бірлескен семинарына қарамастан, техникалық шешімдер әлі мақұлданған жоқ. Бұл пайдасыздықтың ықтимал түсіндірмесі IEEE 802 және 3GPP екеуі де басқаларына сәйкес болу үшін өз технологияларын өзгертуге құлықсыз. Осылайша, Қазіргі уақытта Coex SC талқылаулары Wi-Fi 7 стандартына әсер ететіні белгісіз.
Даму процесі
Wi-Fi 7 әзірлеу процесі өзінің өте ерте кезеңдерінде болса да, бүгінгі күні IEEE 500be деп те белгілі, алдағы Wi-Fi 7 үшін жаңа функционалдылық бойынша 802.11-ге жуық ұсыныстар болды. Идеялардың көпшілігі be шағын тобында енді ғана талқылануда және олар бойынша шешім әлі қабылданған жоқ. Басқа идеялар жақында мақұлданды. Төменде қандай ұсыныстар мақұлданып, қайсысы тек талқыланып жатқаны нақты көрсетіледі.
Бастапқыда негізгі жаңа тетіктерді әзірлеу 2021 жылдың наурызына дейін аяқталады деп жоспарланған болатын. Стандарттың соңғы нұсқасы 2024 жылдың басында күтілуде. 2020 жылдың қаңтарында 11 қазіргі жұмыс қарқынында даму кестеге сай қала ма деген алаңдаушылық білдірді. Стандартты әзірлеу процесін жылдамдату үшін ішкі топ 2021 жылға дейін шығарылуы мүмкін (1-шығарылым) жоғары басымдықты мүмкіндіктердің шағын жинағын таңдауға келісті, ал қалғандарын 2-шығарылымда қалдыруға келісті. Жоғары басым мүмкіндіктер негізгі өнімділік өсімдерін қамтамасыз етуі керек. және 320 МГц, 4K- QAM қолдауын, Wi-Fi 6, 16 ағыны бар MU-MIMO-дан OFDMA-ға айқын жақсартуларды қамтиды.
Коронавирусқа байланысты топ қазіргі уақытта жеке кездеспейді, бірақ үнемі телеконференциялар өткізеді. Осылайша, даму біршама баяулады, бірақ тоқтаған жоқ.
Технология мәліметтері
Wi-Fi 7-нің негізгі инновацияларын қарастырайық.
- Жаңа физикалық деңгей хаттамасы екі есе ұлғайған Wi-Fi 6 протоколының дамуы болып табылады өткізу қабілеттілігі 320 МГц дейін, кеңістіктік MU-MIMO ағындарының санын екі есеге арттыру, бұл номиналды өткізу қабілеттілігін 2×2 = 4 есе арттырады. Wi-Fi 7 де модуляцияны пайдалана бастайды 4K-QAM, бұл номиналды өткізу қабілетіне тағы 20% қосады. Демек, Wi-Fi 7 Wi-Fi 2 деректерінің номиналды жылдамдығынан 2x1,2x4,8 = 6 есе жоғары болады: Wi-Fi 7 максималды номиналды өткізу қабілеті 9,6 Гбит/с x 4,8 = 46 Гбит/с. Сонымен қатар, Wi-Fi-дың болашақ нұсқаларымен үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін физикалық деңгей протоколында революциялық өзгеріс болады, бірақ ол пайдаланушыларға көрінбейтін болып қалады.
- Арнаға кіру әдісін өзгерту нақты уақыттағы қолданбаларды қолдау сымды желілерге арналған IEEE 802 TSN тәжірибесін ескере отырып жүзеге асырылатын болады. Стандарттар комитетіндегі ағымдағы талқылаулар арнаға қол жеткізудің кездейсоқ кері қайтару процедурасына, трафик қызметінің санаттарына, сондықтан нақты уақыттағы трафик үшін бөлек кезектерге және пакеттік қызмет көрсету саясаттарына қатысты.
- Wi-Fi 6 (802.11ax) жүйесінде енгізілген OFDMA – уақытты және жиілікті бөлу арнасына қол жеткізу әдісі (4G және 5G желілерінде қолданылатынға ұқсас) – ресурстарды оңтайлы бөлудің жаңа мүмкіндіктерін береді. Дегенмен, 11ax жүйесінде OFDMA жеткілікті икемді емес. Біріншіден, ол кіру нүктесіне клиенттік құрылғыға алдын ала белгіленген өлшемдегі бір ғана ресурс блогын бөлуге мүмкіндік береді. Екіншіден, ол клиенттік станциялар арасында тікелей жіберуді қолдамайды. Екі кемшіліктер спектрлік тиімділікті төмендетеді. Бұған қоса, бұрынғы Wi-Fi 6 OFDMA икемділігінің болмауы тығыз желілердегі өнімділікті төмендетеді және нақты уақыттағы қолданбалар үшін өте маңызды болып табылатын кідіріс уақытын арттырады. 11be осы OFDMA мәселелерін шешеді.
- Wi-Fi 7-нің расталған революциялық өзгерістерінің бірі - жергілікті қолдау әртүрлі жиіліктегі бірнеше параллель қосылымдарды бір уақытта пайдалану, бұл үлкен деректер жылдамдығы үшін де, өте төмен кідіріс үшін де өте пайдалы. Қазіргі микросхемалар қазірдің өзінде бірнеше қосылымдарды бір уақытта пайдалана алады, мысалы, 2.4 және 5 ГГц диапазонында, бұл қосылымдар тәуелсіз, бұл мұндай операцияның тиімділігін шектейді. 11be-де арна ресурстарын тиімді пайдалануға мүмкіндік беретін және арнаға қатынау хаттамасының ережелеріне елеулі өзгерістер әкелетін арналар арасындағы синхрондау деңгейі анықталады.
- Өте кең арналарды және кеңістіктік ағындардың үлкен санын пайдалану MIMO және OFDMA үшін қажетті арна күйін бағалау процедурасымен байланысты жоғары үстеме шығындар мәселесіне әкеледі. Бұл үстеме шығындар номиналды деректер жылдамдығын арттырудан түсетін пайданы болдырмайды. Соны күткен арна жағдайын бағалау процедурасы қайта қаралады.
- Wi-Fi 7 контекстінде стандарттар комитеті деректерді берудің кейбір «озық» әдістерін пайдалануды талқылайды. Теориялық тұрғыдан бұл әдістер қайталанатын жіберу әрекеттері кезінде, сондай-ақ бірдей немесе қарама-қарсы бағытта бір мезгілде жіберу кезінде спектрлік тиімділікті жақсартады. Біз қазіргі уақытта ұялы желілерде, толық дуплексті режимде және ортогональды емес көптік қатынаста (NOMA) қолданылатын гибридті автоматты қайталау сұрауы (HARQ) туралы айтып отырмыз. Бұл әдістер әдебиетте теориялық тұрғыдан жақсы зерттелген, бірақ олар қамтамасыз ететін өнімділік ұлғаюы оларды жүзеге асыру үшін күш салуға тұрарлық-болмайтыны әлі анық емес.
- Пайдаланыңыз HARQ келесі мәселемен күрделене түседі. Wi-Fi жүйесінде үстеме шығындарды азайту үшін пакеттер бір-біріне жабыстырылады. Wi-Fi-дың ағымдағы нұсқаларында желімделген пакеттің ішіндегі әрбір пакеттің жеткізілуі расталады және растау келмесе, арнаға кіру протоколының әдістерін қолдану арқылы пакетті беру қайталанады. HARQ қайталауларды деректер сілтемесінен физикалық деңгейге жылжытады, мұнда пакеттер жоқ, тек кодтық сөздер ғана болады, ал код сөздерінің шекаралары пакеттердің шекараларымен сәйкес келмейді. Бұл десинхронизация Wi-Fi желісінде HARQ енгізуді қиындатады.
- Қатысты Толық дуплексті, содан кейін қазіргі уақытта ұялы желілерде де, Wi-Fi желілерінде де бір жиілік арнасындағы деректерді кіру нүктесіне (базалық станция) және одан бір уақытта жіберу мүмкін емес. Техникалық тұрғыдан алғанда, бұл жіберілетін және қабылданған сигналдың қуатындағы үлкен айырмашылыққа байланысты. Қабылданған сигналдан берілетін сигналдың цифрлық және аналогтық алынуын біріктіретін, оны беру кезінде Wi-Fi сигналын қабылдауға қабілетті прототиптер бар болғанымен, олар іс жүзінде қамтамасыз ете алатын кіріс кез келген уақытта шамалы болуы мүмкін. төменгі ағыс көтерілуіне тең емес (орташа алғанда «ауруханада» төмендеу айтарлықтай үлкен). Оның үстіне мұндай екі жақты беру хаттаманы айтарлықтай қиындатады.
- MIMO көмегімен бірнеше ағындарды жіберу жіберуші мен алушы үшін бірнеше антеннаны қажет етеді, ортогональды емес қатынасы бар кіру нүктесі деректерді бір антеннадан екі алушыға бір уақытта жібере алады. Әр түрлі ортогоналды емес кіру опциялары соңғы 5G техникалық сипаттамаларына енгізілген. Прототип ЖОҚ БІРАҚ Wi-Fi алғаш рет 2018 жылы IITP RAS-да құрылды (тағы да оны PR деп санамаңыз). Ол өнімділіктің 30-40%-ға артқанын көрсетті. Әзірленген технологияның артықшылығы оның кері үйлесімділігі болып табылады: екі алушының бірі Wi-Fi 7-ге қолдау көрсетпейтін ескірген құрылғы болуы мүмкін. Жалпы алғанда, кері үйлесімділік мәселесі өте маңызды, өйткені әртүрлі буын құрылғылары бір уақытта жұмыс істей алады. Wi-Fi желісінде. Қазіргі уақытта бүкіл әлем бойынша бірнеше команда NOMA және MU-MIMO біріктіріп қолданудың тиімділігін талдауда, оның нәтижелері тәсілдің болашақ тағдырын анықтайды. Біз сондай-ақ прототиппен жұмысты жалғастырудамыз: оның келесі нұсқасы 2020 жылдың шілдесінде IEEE INFOCOM конференциясында ұсынылады.
- Ақырында, тағы бір маңызды жаңалық, бірақ тағдыры түсініксіз кіру нүктелерінің үйлестірілген жұмысы. Көптеген жеткізушілерде кәсіпорынның Wi-Fi желілері үшін өздерінің орталықтандырылған контроллерлері болғанымен, мұндай контроллерлердің мүмкіндіктері әдетте ұзақ мерзімді параметрлерді конфигурациялаумен және арналарды таңдаумен шектелді. Стандарттар жөніндегі комитет көрші қол жеткізу нүктелері арасындағы тығыз ынтымақтастықты талқылап жатыр, оның ішінде келісілген таратуды жоспарлау, сәулені қалыптастыру және тіпті таратылған MIMO жүйелері бар. Қарастырылып отырған кейбір тәсілдер ретті кедергілерді жоюды пайдаланады (NOMA-дағы сияқты). 11be үйлестіру тәсілдері әлі әзірленбегенімен, стандарт әртүрлі өндірушілердің кіру нүктелеріне өзара кедергілерді азайту үшін бір-бірімен тасымалдау кестелерін үйлестіруге мүмкіндік беретіні күмәнсіз. Басқа күрделі тәсілдер (үлестірілген MU-MIMO сияқты) стандартқа енгізу қиынырақ болады, дегенмен топтың кейбір мүшелері мұны 2-шығарылым аясында жасауға бел буады. Нәтижеге қарамастан, кіру нүктесін үйлестіру әдістерінің тағдыры түсініксіз. Стандартқа кіргеннің өзінде олар нарыққа жете алмауы мүмкін. Ұқсас жағдай HCCA (11e) және HCCA TXOP Negotiation (11be) сияқты шешімдерді пайдаланып Wi-Fi берілістерін ретке келтіруге тырысқанда бұрын болған.
Қорытындылай келе, алғашқы бес топпен байланысты ұсыныстардың көпшілігі Wi-Fi 7 бөлігі болады, ал соңғы екі топқа қатысты ұсыныстар олардың тиімділігін дәлелдеу үшін айтарлықтай қосымша зерттеулерді қажет етеді.
Қосымша техникалық мәліметтер
Wi-Fi 7 туралы техникалық мәліметтерді оқуға болады (ағылшын тілінде)
Ақпарат көзі: www.habr.com