ProHoster > Blogs > Administrācija > Kas mÅ«s sagaida Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Kas mÅ«s sagaida Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Nesen tirgÅ« ir ienākuÅ”as ierÄ«ces, kas atbalsta Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) tehnoloÄ£iju, par ko tiek runāts daudz. Taču daži cilvēki zina, ka jau tiek izstrādāta jaunas paaudzes Wi-Fi tehnoloÄ£ija - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). Uzziniet, kāds bÅ«s Wi-Fi 7, Å”ajā rakstā.

Kas mÅ«s sagaida Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Aizvēsture

2020. gada septembrÄ« mēs atzÄ«mēsim IEEE 30 projekta 802.11. gadadienu, kas ir bÅ«tiski ietekmējis mÅ«su dzÄ«vi. PaÅ”laik Wi-Fi tehnoloÄ£ija, ko nosaka IEEE 802.11 standartu saime, ir vispopulārākā bezvadu tehnoloÄ£ija, ko izmanto, lai izveidotu savienojumu ar internetu, un Wi-Fi pārraida vairāk nekā pusi no lietotāju trafika. Kamēr mobilās tehnoloÄ£ijas ik pēc desmit gadiem maina savu zÄ«molu, piemēram, aizstājot nosaukumu 4G ar 5G, Wi-Fi lietotājiem datu ātruma uzlabojumi, kā arÄ« jaunu pakalpojumu un jaunu funkciju ievieÅ”ana notiek gandrÄ«z nemanot. Tikai daži klienti rÅ«pējas par burtiem "n", "ac" vai "ax", kas seko "802.11" uz aprÄ«kojuma kastēm. Bet tas nenozÄ«mē, ka Wi-Fi neattÄ«stās.

Viens no Wi-Fi evolÅ«cijas pierādÄ«jumiem ir dramatiskais nominālā datu ātruma pieaugums: no 2 Mbps 1997. gada versijā lÄ«dz gandrÄ«z 10 Gbps jaunākajā 802.11ax standartā, kas pazÄ«stams arÄ« kā Wi-Fi 6. MÅ«sdienu Wi-Fi sasniedz Ŕādus veiktspējas pieaugums, pateicoties ātrākam signālu un koda dizainam, plaŔākiem kanāliem un tehnoloÄ£iju izmantoÅ”anai MIMO.

Papildus ātrdarbÄ«gu bezvadu lokālo tÄ«klu galvenajai plÅ«smai Wi-Fi attÄ«stÄ«ba ietver vairākus niÅ”as projektus. Piemēram, Wi-Fi HaLow (802.11ah) bija mēģinājums ieviest Wi-Fi bezvadu lietiskā interneta tirgÅ«. Milimetru viļņu Wi-Fi (802.11ad/ay) atbalsta nominālo datu pārraides ātrumu lÄ«dz 275 Gb/s, lai gan ļoti mazos attālumos.

Jaunām lietojumprogrammām un pakalpojumiem, kas saistÄ«ti ar augstas izŔķirtspējas video straumÄ“Å”anu, virtuālo un paplaÅ”ināto realitāti, spēlēm, attālo biroju un mākoņdatoÅ”anu, kā arÄ« vajadzÄ«bu atbalstÄ«t lielu skaitu lietotāju ar intensÄ«vu trafiku bezvadu tÄ«klos, ir nepiecieÅ”ama augsta veiktspēja.

Wi-Fi 7 mērÄ·i

2019. gada maijā Vietējo un lielpilsētu tÄ«klu standartu komitejas 802.11 darba grupas BE (TGbe) apakÅ”grupa sāka darbu pie jauna Wi-Fi standarta papildinājuma, kas palielināsies. nominālā caurlaidspēja lÄ«dz vairāk nekā 40 Gbit/s vienā frekvenču kanālā ā€œtipiskāā€ Wi-Fi diapazonā <= 7 GHz. Lai gan daudzos dokumentos ir norādÄ«ta "maksimālā caurlaidspēja vismaz 30 Gbps", jaunais fiziskā slāņa protokols nodroÅ”inās nominālo ātrumu, kas pārsniedz 40 Gbps.

Vēl viens svarÄ«gs Wi-Fi 7 attÄ«stÄ«bas virziens ir atbalsts reāllaika lietojumprogrammām (spēles, virtuālā un paplaÅ”inātā realitāte, robotu vadÄ«ba). JāatzÄ«mē, ka, lai gan Wi-Fi audio un video trafiku apstrādā Ä«paŔā veidā, jau sen tiek uzskatÄ«ts, ka standarta lÄ«meņa garantēta zema latentuma (milisekundes), kas pazÄ«stama arÄ« kā laika jutÄ«gais tÄ«kls, nodroÅ”ināŔana Wi-Fi tÄ«klos ir ļoti svarÄ«ga. neiespējami. 2017. gada novembrÄ« mÅ«su komanda no IITP RAS un Nacionālās pētniecÄ«bas universitātes Ekonomikas augstskolas (neuzskatiet to par PR) iesniedza atbilstoÅ”u priekÅ”likumu IEEE 802.11 grupā. PriekÅ”likums izraisÄ«ja lielu interesi, un 2018. gada jÅ«lijā tika izveidota Ä«paÅ”a apakÅ”grupa, lai turpinātu Ŕī jautājuma izpēti. Tā kā reāllaika lietojumprogrammu atbalstam ir nepiecieÅ”ams gan liels nominālais datu pārraides ātrums, gan uzlabota saiÅ”u slāņa funkcionalitāte, 802.11 darba grupa nolēma izstrādāt metodes reāllaika lietojumprogrammu atbalstam Wi-Fi 7.

SvarÄ«ga problēma saistÄ«bā ar Wi-Fi 7 ir tā lÄ«dzāspastāvÄ“Å”ana ar mobilo tÄ«klu tehnoloÄ£ijām (4G/5G), ko izstrādā 3GPP un kas darbojas tajās paŔās nelicencētajās frekvenču joslās. Mēs runājam par LTE-LAA/NR-U. Lai izpētÄ«tu problēmas, kas saistÄ«tas ar Wi-Fi un mobilo tÄ«klu lÄ«dzāspastāvÄ“Å”anu, IEEE 802.11 izveidoja lÄ«dzāspastāvÄ“Å”anas pastāvÄ«go komiteju (Coexisting SC). Neskatoties uz daudzajām sanāksmēm un pat kopÄ«gu 3GPP un IEEE 802.11 dalÄ«bnieku semināru 2019. gada jÅ«lijā VÄ«nē, tehniskie risinājumi vēl nav apstiprināti. Å Ä«s bezjēdzÄ«bas iespējamais izskaidrojums ir tāds, ka gan IEEE 802, gan 3GPP nevēlas mainÄ«t savas tehnoloÄ£ijas, lai tās atbilstu otrai. Tādējādi PaÅ”laik nav skaidrs, vai Coex SC diskusijas ietekmēs Wi-Fi 7 standartu.

Attīstības process

Lai gan Wi-Fi 7 izstrādes process ir ļoti agrÄ«nā stadijā, lÄ«dz Å”im ir bijuÅ”i gandrÄ«z 500 priekÅ”likumi par jaunu funkcionalitāti gaidāmajam Wi-Fi 7, kas pazÄ«stams arÄ« kā IEEE 802.11be. Lielākā daļa ideju vēl tikai tiek apspriestas be apakÅ”grupā un lēmums par tām vēl nav pieņemts. Citas idejas nesen tika apstiprinātas. Zemāk bÅ«s skaidri norādÄ«ts, kuri priekÅ”likumi ir apstiprināti un kuri tikai tiek apspriesti.

Kas mÅ«s sagaida Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Sākotnēji tika plānots, ka galveno jauno mehānismu izstrāde tiks pabeigta lÄ«dz 2021. gada martam. Standarta galÄ«gā versija ir gaidāma 2024. gada sākumā. 2020. gada janvārÄ« 11be pauda bažas par to, vai paÅ”reizējā darba tempā attÄ«stÄ«ba turpināsies pēc grafika. Lai paātrinātu standarta izstrādes procesu, apakÅ”grupa vienojās atlasÄ«t nelielu augstas prioritātes lÄ«dzekļu kopu, kas varētu tikt izlaista lÄ«dz 2021. gadam (1. izlaidums), un pārējo atstāt 2. izlaidumā. Augstas prioritātes lÄ«dzekļiem jānodroÅ”ina galvenie veiktspējas uzlabojumi. un ietver atbalstu 320 MHz, 4K-QAM, acÄ«mredzamus OFDMA uzlabojumus no Wi-Fi 6, MU-MIMO ar 16 straumēm.

KoronavÄ«rusa dēļ grupa Å”obrÄ«d klātienē nesatiekas, bet regulāri rÄ«ko telekonferences. Tādējādi attÄ«stÄ«ba nedaudz palēninājās, bet neapstājās.

Tehnoloģijas detaļas

Apskatīsim galvenos Wi-Fi 7 jauninājumus.

  1. Jaunais fiziskā slāņa protokols ir Wi-Fi 6 protokola attÄ«stÄ«ba ar divkārÅ”u pieaugumu joslas platums lÄ«dz 320 MHz, divkārÅ”s telpisko MU-MIMO straumju skaits, kas palielina nominālo caurlaidspēju 2 Ɨ 2 = 4 reizes. Wi-Fi 7 arÄ« sāk izmantot modulāciju 4K-QAM, kas palielina nominālo caurlaidspēju vēl par 20%. Tāpēc Wi-Fi 7 nodroÅ”inās 2x2x1,2 = 4,8 reizes lielāku datu pārraides ātrumu nekā Wi-Fi 6: Wi-Fi 7 maksimālā nominālā caurlaidspēja ir 9,6 Gbps x 4,8 = 46 Gbit/s. Turklāt tiks veiktas revolucionāras izmaiņas fiziskā slāņa protokolā, lai nodroÅ”inātu saderÄ«bu ar turpmākajām Wi-Fi versijām, taču tas lietotājiem paliks neredzams.
  2. Kanāla piekļuves metodes maiņa reāllaika lietojumprogrammu atbalsts tiks veikta, ņemot vērā IEEE 802 TSN pieredzi vadu tÄ«kliem. Standartu komitejā notiekoŔās diskusijas attiecas uz nejauÅ”u atkāpÅ”anās procedÅ«ru kanāla piekļuvei, trafika pakalpojumu kategorijām un tādējādi atseviŔķām reāllaika trafika rindām un pakeÅ”u pakalpojumu politikām.
  3. Ieviests Wi-Fi 6 (802.11ax) OFDMA paplaÅ”inājums ā€“ laika un frekvenču dalÄ«Å”anas kanālu piekļuves metode (lÄ«dzÄ«ga 4G un 5G tÄ«klos izmantotajai) ā€“ sniedz jaunas iespējas optimālai resursu sadalei. Tomēr 11ax OFDMA nav pietiekami elastÄ«ga. Pirmkārt, tas ļauj piekļuves punktam klienta ierÄ«cei pieŔķirt tikai vienu iepriekÅ” noteikta izmēra resursu bloku. Otrkārt, tas neatbalsta tieÅ”u pārraidi starp klientu stacijām. Abi trÅ«kumi samazina spektrālo efektivitāti. Turklāt mantotā Wi-Fi 6 OFDMA elastÄ«bas trÅ«kums pasliktina veiktspēju blÄ«vos tÄ«klos un palielina latentumu, kas ir ļoti svarÄ«gi reāllaika lietojumprogrammām. 11be atrisinās Ŕīs OFDMA problēmas.
  4. Viena no apstiprinātajām revolucionārajām Wi-Fi 7 izmaiņām ir vietējais atbalsts vienlaicÄ«ga vairāku paralēlu savienojumu izmantoÅ”ana dažādās frekvencēs, kas ir ļoti noderÄ«gs gan lielam datu pārraides ātrumam, gan ārkārtÄ«gi zemam latentumam. Lai gan mÅ«sdienu mikroshēmojumos jau var izmantot vairākus savienojumus vienlaikus, piemēram, 2.4 un 5 GHz joslās, Å”ie savienojumi ir neatkarÄ«gi, kas ierobežo Ŕādas darbÄ«bas efektivitāti. 11be tiks atrasts sinhronizācijas lÄ«menis starp kanāliem, kas ļauj efektÄ«vi izmantot kanālu resursus un radÄ«s bÅ«tiskas izmaiņas kanāla piekļuves protokola noteikumos.
  5. Ä»oti plaÅ”u kanālu un liela skaita telpisko straumju izmantoÅ”ana rada lielas pieskaitāmās izmaksas, kas saistÄ«tas ar kanāla stāvokļa novērtÄ“Å”anas procedÅ«ru, kas nepiecieÅ”ama MIMO un OFDMA. Å Ä«s pieskaitāmās izmaksas atceļ jebkādus ieguvumus no nominālā datu pārraides ātruma palielināŔanas. To gaidÄ«ja tiks pārskatÄ«ta kanāla stāvokļa novērtÄ“Å”anas procedÅ«ra.
  6. SaistÄ«bā ar Wi-Fi 7 standartu komiteja apspriež dažu "uzlabotu" datu pārsÅ«tÄ«Å”anas metožu izmantoÅ”anu. Teorētiski Ŕīs metodes uzlabo spektrālo efektivitāti atkārtotu pārraides mēģinājumu gadÄ«jumā, kā arÄ« vienlaicÄ«gu pārraidi tajos paÅ”os vai pretējos virzienos. Tie ietver hibrÄ«da automātiskās atkārtoÅ”anas pieprasÄ«jumu (HARQ), ko paÅ”laik izmanto mobilajos tÄ«klos, pilnduplekso režīmu un neortogonālo daudzkārtējo piekļuvi (NOMA). Å Ä«s metodes teorētiski ir labi pētÄ«tas literatÅ«rā, taču vēl nav skaidrs, vai to nodroÅ”inātais produktivitātes pieaugums bÅ«s tā vērtas, lai tās ieviestu.
    • Izmantot HARQ sarežģī Ŕāda problēma. Wi-Fi tÄ«klā paketes tiek salÄ«mētas kopā, lai samazinātu pieskaitāmās izmaksas. PaÅ”reizējās Wi-Fi versijās tiek apstiprināta katras paketes piegāde lÄ«mētajā iekÅ”pusē un, ja apstiprinājums nenāk, paketes pārraide tiek atkārtota, izmantojot kanāla piekļuves protokola metodes. HARQ pārvieto atkārtojumus no datu saites uz fizisko slāni, kur vairs nav pakeÅ”u, bet ir tikai koda vārdi, un koda vārdu robežas nesakrÄ«t ar pakeÅ”u robežām. Å Ä« desinhronizācija apgrÅ«tina HARQ ievieÅ”anu Wi-Fi tÄ«klā.
    • AttiecÄ«bā Pilna dupleksa, tad Å”obrÄ«d ne mobilajos tÄ«klos, ne Wi-Fi tÄ«klos nav iespējams vienlaicÄ«gi pārraidÄ«t datus vienā frekvences kanālā uz un no piekļuves punkta (bāzes stacijas). No tehniskā viedokļa tas ir saistÄ«ts ar lielo pārraidÄ«tā un saņemtā signāla jaudas atŔķirÄ«bu. Lai gan ir prototipi, kas apvieno pārraidÄ«tā signāla digitālo un analogo atņemÅ”anu no saņemtā signāla, kas spēj uztvert Wi-Fi signālu tā pārraides laikā, pastiprinājums, ko tie var nodroÅ”ināt praksē, var bÅ«t niecÄ«gs, jo jebkurā brÄ«dÄ« lejtece nav vienāda ar augÅ”upejoÅ”o (vidēji ā€œslimnÄ«cāā€ lejupejoÅ”ais ir ievērojami lielāks). Turklāt Ŕāda divvirzienu pārraide ievērojami sarežģīs protokolu.
    • Lai gan, lai pārraidÄ«tu vairākas straumes, izmantojot MIMO, sÅ«tÄ«tājam un saņēmējam ir nepiecieÅ”amas vairākas antenas, ar neortogonālu piekļuvi piekļuves punkts var vienlaikus pārsÅ«tÄ«t datus diviem adresātiem no vienas antenas. Jaunākajās 5G specifikācijās ir iekļautas dažādas neortogonālas piekļuves iespējas. Prototips NĒ BET Wi-Fi pirmo reizi tika izveidots 2018. gadā IITP RAS (atkal neuzskatiet to par PR). Tas demonstrēja 30ā€“40% veiktspējas pieaugumu. Izstrādātās tehnoloÄ£ijas priekÅ”rocÄ«ba ir tās atgriezeniskā savietojamÄ«ba: viens no diviem adresātiem var bÅ«t novecojusi ierÄ«ce, kas neatbalsta Wi-Fi 7. Kopumā atgriezeniskās saderÄ«bas problēma ir ļoti svarÄ«ga, jo vienlaikus var darboties dažādu paaudžu ierÄ«ces. Wi-Fi tÄ«klā. Å obrÄ«d vairākas komandas visā pasaulē analizē NOMA un MU-MIMO kombinētās izmantoÅ”anas efektivitāti, kuras rezultāti noteiks pieejas turpmāko likteni. Mēs arÄ« turpinām darbu pie prototipa: tā nākamā versija tiks prezentēta IEEE INFOCOM konferencē 2020. gada jÅ«lijā.
  7. Visbeidzot, ir vēl viens svarÄ«gs jauninājums, taču ar neskaidru likteni piekļuves punktu koordinēta darbÄ«ba. Lai gan daudziem pārdevējiem ir savi centralizētie kontrolleri uzņēmumu Wi-Fi tÄ«kliem, Ŕādu kontrolieru iespējas parasti ir ierobežotas lÄ«dz ilgtermiņa parametru konfigurācijai un kanālu izvēlei. Standartu komiteja apspriež cieŔāku sadarbÄ«bu starp blakus esoÅ”ajiem piekļuves punktiem, kas ietver koordinētu pārraides plānoÅ”anu, staru kūļa formÄ“Å”anu un pat izplatÄ«tas MIMO sistēmas. Dažās aplÅ«kotajās pieejās tiek izmantota secÄ«ga traucējumu atcelÅ”ana (apmēram tāda pati kā NOMA). Lai gan 11be koordinācijas pieejas vēl nav izstrādātas, nav Å”aubu, ka standarts ļaus dažādu ražotāju piekļuves punktiem savstarpēji saskaņot pārraides grafikus, lai samazinātu savstarpējos traucējumus. Citas, sarežģītākas pieejas (piemēram, izplatÄ«to MU-MIMO) bÅ«s grÅ«tāk ieviest standartā, lai gan daži grupas locekļi ir apņēmÄ«bas pilni to darÄ«t 2. laidienā. NeatkarÄ«gi no iznākuma piekļuves punktu koordinācijas metožu liktenis ir neskaidrs. Pat ja tie ir iekļauti standartā, tie var nenonākt tirgÅ«. LÄ«dzÄ«gi ir noticis arÄ« iepriekÅ”, mēģinot ieviest kārtÄ«bu Wi-Fi pārraidēs, izmantojot tādus risinājumus kā HCCA (11e) un HCCA TXOP Negotiation (11be).

Rezumējot, Ŕķiet, ka lielākā daļa priekÅ”likumu, kas saistÄ«ti ar pirmajām piecām grupām, kļūs par daļu no Wi-Fi 7, savukārt priekÅ”likumiem, kas saistÄ«ti ar pēdējām divām grupām, ir nepiecieÅ”ama ievērojama papildu izpēte, lai pierādÄ«tu to efektivitāti.

Sīkāka tehniskā informācija

Tehnisko informāciju par Wi-Fi 7 var lasīt Ŕeit (angliski)

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru