Wi-Fi 7, IEEE 802.11be मध्ये आमची काय प्रतीक्षा आहे?

अलीकडे, वाय-फाय 6 (IEEE 802.11ax) तंत्रज्ञानाला सपोर्ट करणारी उपकरणे, ज्याबद्दल खूप चर्चा केली जात आहे, अलीकडेच बाजारात प्रवेश केला आहे. परंतु काही लोकांना माहित आहे की वाय-फाय तंत्रज्ञानाच्या नवीन पिढीचा विकास आधीच सुरू आहे - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). या लेखात वाय-फाय 7 कसे असेल ते शोधा.

prehistory

सप्टेंबर 2020 मध्ये, आम्ही IEEE 30 प्रकल्पाचा 802.11 वा वर्धापन दिन साजरा करू, ज्याने आमच्या जीवनावर लक्षणीय परिणाम केला आहे. सध्या, Wi-Fi तंत्रज्ञान, IEEE 802.11 मानकांच्या कुटुंबाद्वारे परिभाषित केलेले, इंटरनेटशी कनेक्ट करण्यासाठी वापरले जाणारे सर्वात लोकप्रिय वायरलेस तंत्रज्ञान आहे, ज्यामध्ये Wi-Fi वापरकर्ता रहदारीच्या अर्ध्याहून अधिक वाहून नेतो. वाय-फाय वापरकर्त्यांसाठी 4G हे नाव 5G सह बदलणे, डेटा गतीमध्ये सुधारणा तसेच नवीन सेवा आणि नवीन वैशिष्ट्यांचा परिचय यासारखे सेल्युलर तंत्रज्ञान प्रत्येक दशकात स्वतःचे रीब्रँड करत असताना, जवळजवळ कोणाच्याही लक्षात आले नाही. काही ग्राहक उपकरणांच्या बॉक्सवर "802.11" चे अनुसरण करणार्‍या "n", "ac" किंवा "ax" अक्षरांची काळजी घेतात. परंतु याचा अर्थ असा नाही की वाय-फाय विकसित होत नाही.

वाय-फायच्या उत्क्रांतीचा एक पुरावा म्हणजे रेट केलेल्या डेटा स्पीडमध्ये नाटकीय वाढ: 2 च्या आवृत्तीमध्ये 1997 Mbps वरून नवीनतम 10ax स्टँडर्डमध्ये जवळजवळ 802.11 Gbps पर्यंत, ज्याला वाय-फाय 6 असेही म्हणतात. आधुनिक वाय-फाय अशापर्यंत पोहोचते वेगवान सिग्नल आणि कोड डिझाईन्स, विस्तीर्ण चॅनेल आणि तंत्रज्ञानाच्या वापरामुळे कामगिरी वाढली मिमो.

हाय-स्पीड वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्कच्या मुख्य प्रवाहाव्यतिरिक्त, वाय-फायच्या उत्क्रांतीत अनेक विशिष्ट प्रकल्पांचा समावेश आहे. उदाहरणार्थ, Wi-Fi HaLow (802.11ah) हा वायरलेस इंटरनेट ऑफ थिंग्ज मार्केटमध्ये वाय-फाय आणण्याचा प्रयत्न होता. मिलिमीटर वेव्ह वाय-फाय (802.11ad/ay) 275 Gbps पर्यंत नाममात्र डेटा दरांना समर्थन देते, जरी अगदी कमी अंतरावर.

हाय-डेफिनिशन व्हिडिओ स्ट्रीमिंग, व्हर्च्युअल आणि ऑगमेंटेड रिअॅलिटी, गेमिंग, रिमोट ऑफिस आणि क्लाउड कॉम्प्युटिंगशी संबंधित नवीन अॅप्लिकेशन्स आणि सेवा, तसेच वायरलेस नेटवर्क्सवर प्रखर रहदारी असलेल्या मोठ्या संख्येने वापरकर्त्यांना समर्थन देण्याची गरज, उच्च कार्यक्षमतेची आवश्यकता आहे.

Wi-Fi 7 गोल

मे 2019 मध्ये, स्थानिक आणि मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क मानक समितीच्या 802.11 वर्किंग ग्रुपच्या BE (TGbe) उपसमूहाने वाय-फाय मानकांमध्ये नवीन जोडण्यावर काम सुरू केले जे वाढेल. नाममात्र थ्रूपुट 40 Gbit/s पेक्षा जास्त “नमुनेदार” वाय-फाय श्रेणीच्या एका वारंवारता चॅनेलमध्ये <= 7 GHz. जरी अनेक दस्तऐवजांमध्ये "कमीतकमी 30 Gbps चे कमाल थ्रूपुट" सूचीबद्ध असले तरी, नवीन भौतिक स्तर प्रोटोकॉल 40 Gbps पेक्षा अधिक नाममात्र गती प्रदान करेल.

Wi-Fi 7 साठी आणखी एक महत्त्वाची विकास दिशा आहे रिअल-टाइम अनुप्रयोगांसाठी समर्थन (गेम, आभासी आणि संवर्धित वास्तव, रोबोट नियंत्रण). हे लक्षात घेण्याजोगे आहे की जरी वाय-फाय ऑडिओ आणि व्हिडिओ ट्रॅफिक एका विशिष्ट पद्धतीने हाताळते, असे मानले जात आहे की वाय-फाय नेटवर्कमध्ये मानक-स्तर हमी कमी विलंब (मिलीसेकंद) प्रदान करणे, ज्याला वेळ-संवेदनशील नेटवर्किंग देखील म्हटले जाते, मूलभूतपणे अशक्य नोव्हेंबर २०१७ मध्ये, आयआयटीपी आरएएस आणि नॅशनल रिसर्च युनिव्हर्सिटी हायर स्कूल ऑफ इकॉनॉमिक्स (पीआरसाठी घेऊ नका) मधील आमच्या टीमने IEEE 2017 गटात संबंधित प्रस्ताव दिला. या प्रस्तावाने खूप उत्सुकता निर्माण केली आणि या समस्येचा अधिक अभ्यास करण्यासाठी जुलै 802.11 मध्ये एक विशेष उपसमूह सुरू करण्यात आला. रिअल-टाइम ऍप्लिकेशन्सना समर्थन देण्यासाठी उच्च नाममात्र डेटा दर आणि वर्धित लिंक-लेयर कार्यक्षमता दोन्ही आवश्यक असल्याने, 2018 वर्किंग ग्रुपने Wi-Fi 802.11 मध्ये रिअल-टाइम ऍप्लिकेशन्सना समर्थन देण्यासाठी पद्धती विकसित करण्याचा निर्णय घेतला.

वाय-फाय 7 मधील महत्त्वाची समस्या म्हणजे 4GPP द्वारे विकसित केलेल्या सेल्युलर नेटवर्क तंत्रज्ञानासह (5G/3G) सहअस्तित्व आणि त्याच विना परवाना फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये कार्य करणे. आम्ही LTE-LAA/NR-U बद्दल बोलत आहोत. वाय-फाय आणि सेल्युलर नेटवर्कच्या सहअस्तित्वाशी संबंधित समस्यांचा अभ्यास करण्यासाठी, IEEE 802.11 ने सहअस्तित्व स्थायी समिती (Coex SC) लाँच केली. व्हिएन्ना येथे जुलै 3 मध्ये असंख्य बैठका आणि 802.11GPP आणि IEEE 2019 सहभागींची संयुक्त कार्यशाळा असूनही, तांत्रिक उपायांना अद्याप मंजुरी मिळालेली नाही. या निरर्थकतेचे संभाव्य स्पष्टीकरण असे आहे की IEEE 802 आणि 3GPP दोघेही एकमेकांशी सुसंगत होण्यासाठी त्यांचे स्वतःचे तंत्रज्ञान बदलण्यास नाखूष आहेत. अशा प्रकारे, Coex SC चर्चेचा Wi-Fi 7 मानकांवर परिणाम होईल की नाही हे सध्या अस्पष्ट आहे.

विकास प्रक्रिया

वाय-फाय 7 विकास प्रक्रिया अगदी सुरुवातीच्या टप्प्यात असली तरी, आगामी वाय-फाय 500 साठी नवीन कार्यक्षमतेसाठी जवळपास 7 प्रस्ताव आले आहेत, ज्याला IEEE 802.11be म्हणूनही ओळखले जाते. बर्‍याच कल्पनांवर फक्त उपसमूहात चर्चा केली जात आहे आणि त्यावर अद्याप निर्णय झालेला नाही. इतर कल्पनांना अलीकडेच मान्यता देण्यात आली आहे. खाली स्पष्टपणे सूचित केले जाईल की कोणते प्रस्ताव मंजूर आहेत आणि कोणते फक्त चर्चा होत आहेत.

मुख्य नवीन यंत्रणांचा विकास मार्च 2021 पर्यंत पूर्ण होईल असे नियोजित होते. मानकाची अंतिम आवृत्ती 2024 च्या सुरुवातीला अपेक्षित आहे. जानेवारी 2020 मध्ये, सध्याच्या कामाच्या वेगाने विकास शेड्यूलनुसार राहील की नाही याबद्दल चिंता व्यक्त केली जाईल. मानक विकास प्रक्रियेला गती देण्यासाठी, उपसमूहाने 11 (रिलीझ 2021) पर्यंत रिलीज होऊ शकणार्‍या उच्च-प्राधान्य वैशिष्ट्यांचा एक छोटा संच निवडण्यास सहमती दर्शविली आणि बाकीचे रिलीज 1 वर सोडले. उच्च-प्राधान्य वैशिष्ट्यांनी मुख्य कार्यप्रदर्शन लाभ प्रदान केले पाहिजेत आणि 2 MHz, 320K- QAM साठी समर्थन, Wi-Fi 4 वरून OFDMA मध्ये स्पष्ट सुधारणा, 6 प्रवाहांसह MU-MIMO समाविष्ट करा.

कोरोनाव्हायरसमुळे, गट सध्या वैयक्तिकरित्या भेटत नाही, परंतु नियमितपणे टेलिकॉन्फरन्स आयोजित करतो. त्यामुळे विकास काहीसा मंदावला, पण थांबला नाही.

तंत्रज्ञान तपशील

चला वाय-फाय 7 चे मुख्य नवकल्पना पाहू.

1. नवीन भौतिक स्तर प्रोटोकॉल हा Wi-Fi 6 प्रोटोकॉलचा दुप्पट वाढीसह विकास आहे 320 MHz पर्यंत बँडविड्थ, अवकाशीय MU-MIMO प्रवाहांची संख्या दुप्पट, जे नाममात्र थ्रुपुट 2×2 = 4 पट वाढवते. Wi-Fi 7 देखील मॉड्यूलेशन वापरण्यास प्रारंभ करते 4K-QAM, जे नाममात्र थ्रूपुटमध्ये आणखी 20% जोडते. म्हणून, वाय-फाय 7 वाय-फाय 2 च्या 2x1,2x4,8 = 6 पट रेट डेटा प्रदान करेल: Wi-Fi 7 चे कमाल रेट केलेले थ्रूपुट 9,6 Gbps x 4,8 = 46 Gbit/s आहे. याव्यतिरिक्त, वाय-फायच्या भविष्यातील आवृत्त्यांशी सुसंगतता सुनिश्चित करण्यासाठी भौतिक स्तर प्रोटोकॉलमध्ये क्रांतिकारक बदल होईल, परंतु ते वापरकर्त्यांसाठी अदृश्य राहील.
2. साठी चॅनेल प्रवेश पद्धत बदलत आहे रिअल-टाइम अनुप्रयोग समर्थन वायर्ड नेटवर्कसाठी IEEE 802 TSN चा अनुभव लक्षात घेऊन केला जाईल. मानक समितीमध्ये चालू असलेल्या चर्चा चॅनेल प्रवेशासाठी यादृच्छिक बॅकऑफ प्रक्रियेशी संबंधित आहेत, रहदारी सेवा श्रेणी आणि त्यामुळे रिअल-टाइम रहदारीसाठी स्वतंत्र रांगा आणि पॅकेट सेवा धोरणे.
3. Wi-Fi 6 (802.11ax) मध्ये सादर केले ऑफडीएमए – वेळ- आणि वारंवारता-विभागणी चॅनेल ऍक्सेस पद्धत (4G आणि 5G नेटवर्कमध्ये वापरल्या जाणार्‍या) – इष्टतम संसाधन वाटपासाठी नवीन संधी प्रदान करते. तथापि, 11ax मध्ये, OFDMA पुरेसे लवचिक नाही. प्रथम, हे ऍक्सेस पॉईंटला क्लायंट डिव्हाइसला पूर्वनिर्धारित आकाराचे फक्त एक संसाधन ब्लॉक वाटप करण्यास अनुमती देते. दुसरे म्हणजे, ते क्लायंट स्टेशन्स दरम्यान थेट प्रसारणास समर्थन देत नाही. दोन्ही तोटे वर्णक्रमीय कार्यक्षमता कमी करतात. याव्यतिरिक्त, लीगेसी Wi-Fi 6 OFDMA च्या लवचिकतेचा अभाव दाट नेटवर्कमधील कार्यप्रदर्शन कमी करते आणि लेटन्सी वाढवते, जे रिअल-टाइम अनुप्रयोगांसाठी महत्त्वपूर्ण आहे. 11be या OFDMA समस्यांचे निराकरण करेल.
4. Wi-Fi 7 च्या पुष्टी केलेल्या क्रांतिकारक बदलांपैकी एक म्हणजे मूळ समर्थन वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीवर अनेक समांतर कनेक्शनचा एकाच वेळी वापर, जे प्रचंड डेटा दर आणि अत्यंत कमी विलंब दोन्हीसाठी अतिशय उपयुक्त आहे. जरी आधुनिक चिपसेट आधीपासूनच एकाच वेळी अनेक कनेक्शन वापरू शकतात, उदाहरणार्थ, 2.4 आणि 5 GHz बँडमध्ये, हे कनेक्शन स्वतंत्र आहेत, जे अशा ऑपरेशनची प्रभावीता मर्यादित करते. 11be मध्ये, चॅनेलमधील सिंक्रोनाइझेशनचा स्तर आढळेल जो चॅनेल संसाधनांचा कार्यक्षम वापर करण्यास अनुमती देईल आणि चॅनेल प्रवेश प्रोटोकॉलच्या नियमांमध्ये महत्त्वपूर्ण बदल करेल.
5. खूप रुंद चॅनेल आणि मोठ्या संख्येने अवकाशीय प्रवाहांचा वापर केल्यामुळे MIMO आणि OFDMA साठी आवश्यक असलेल्या चॅनेल स्टेट अंदाज प्रक्रियेशी संबंधित उच्च ओव्हरहेडची समस्या उद्भवते. हे ओव्हरहेड नाममात्र डेटा दर वाढवण्यापासून होणारे कोणतेही नफा रद्द करते. अशी अपेक्षा होती चॅनेल स्थिती मूल्यांकन प्रक्रिया सुधारित केली जाईल.
6. Wi-Fi 7 च्या संदर्भात, मानक समिती काही "प्रगत" डेटा ट्रान्सफर पद्धतींच्या वापरावर चर्चा करत आहे. सैद्धांतिकदृष्ट्या, या पद्धती वारंवार प्रसारित करण्याच्या प्रयत्नांच्या बाबतीत, तसेच त्याच किंवा विरुद्ध दिशेने एकाचवेळी प्रसारित करण्याच्या बाबतीत वर्णक्रमीय कार्यक्षमता सुधारतात. आम्ही हायब्रिड ऑटोमॅटिक रिपीट रिक्वेस्ट (HARQ) बद्दल बोलत आहोत, सध्या सेल्युलर नेटवर्क्समध्ये वापरल्या जाणार्‍या, फुल-डुप्लेक्स मोड आणि नॉन-ऑर्थोगोनल मल्टीपल ऍक्सेस (NOMA). या तंत्रांचा सैद्धांतिक साहित्यात चांगला अभ्यास केला गेला आहे, परंतु त्यांनी दिलेले उत्पादकता नफा त्यांना लागू करण्यासाठी प्रयत्न करणे योग्य ठरेल की नाही हे अद्याप स्पष्ट झालेले नाही.
   • वापरा HARQ खालील समस्येमुळे गुंतागुंतीचे. वाय-फाय मध्ये, ओव्हरहेड कमी करण्यासाठी पॅकेट एकत्र चिकटवले जातात. वाय-फायच्या सध्याच्या आवृत्त्यांमध्ये, प्रत्येक पॅकेटच्या गोंदलेल्या आत डिलिव्हरीची पुष्टी केली जाते आणि पुष्टी न मिळाल्यास, चॅनेल ऍक्सेस प्रोटोकॉल पद्धती वापरून पॅकेटचे प्रसारण पुनरावृत्ती होते. HARQ डेटा लिंकवरून पुन्हा प्रयत्नांना भौतिक स्तरावर हलवते, जेथे आणखी पॅकेट नाहीत, परंतु फक्त कोडवर्ड आहेत आणि कोडवर्डच्या सीमा पॅकेटच्या सीमांशी जुळत नाहीत. हे डिसिंक्रोनाइझेशन वाय-फाय मध्ये HARQ ची अंमलबजावणी गुंतागुंतीचे करते.
   • संबंधित आहे संपूर्णत: दुमजली, नंतर सध्या सेल्युलर नेटवर्कमध्ये किंवा वाय-फाय नेटवर्कमध्ये एकाच वेळी एकाच फ्रिक्वेंसी चॅनेलमध्ये प्रवेश बिंदू (बेस स्टेशन) वरून डेटा प्रसारित करणे शक्य आहे. तांत्रिक दृष्टिकोनातून, हे प्रसारित आणि प्राप्त सिग्नलच्या सामर्थ्यामध्ये मोठ्या फरकामुळे आहे. प्राप्त सिग्नलमधून प्रसारित सिग्नलची डिजिटल आणि अॅनालॉग वजाबाकी एकत्रित करणारे प्रोटोटाइप असले तरी, त्याच्या प्रसारणादरम्यान वाय-फाय सिग्नल प्राप्त करण्यास सक्षम असले तरी, ते सरावात प्रदान करू शकणारा फायदा कोणत्याही वेळी या वस्तुस्थितीमुळे नगण्य असू शकतो. डाउनस्ट्रीम चढत्याच्या बरोबरीचा नाही (सरासरी "रुग्णालयात" उतरणारा एक लक्षणीय मोठा आहे). शिवाय, अशा द्वि-मार्गी प्रेषण प्रोटोकॉलमध्ये लक्षणीयरीत्या गुंतागुंत होईल.
   • MIMO वापरून एकाधिक प्रवाह प्रसारित करताना प्रेषक आणि प्राप्तकर्त्यासाठी एकाधिक अँटेना आवश्यक आहेत, नॉन-ऑर्थोगोनल ऍक्सेससह ऍक्सेस पॉईंट एकाच वेळी एकाच अँटेनामधून दोन प्राप्तकर्त्यांना डेटा प्रसारित करू शकतो. विविध नॉन-ऑर्थोगोनल ऍक्सेस पर्याय नवीनतम 5G वैशिष्ट्यांमध्ये समाविष्ट केले आहेत. प्रोटोटाइप NOMA वाय-फाय प्रथम 2018 मध्ये IITP RAS मध्ये तयार केले गेले (पुन्हा, त्याला PR समजू नका). याने 30-40% कामगिरी वाढ दाखवली. विकसित तंत्रज्ञानाचा फायदा म्हणजे त्याची बॅकवर्ड सुसंगतता: दोन प्राप्तकर्त्यांपैकी एक जुने डिव्हाइस असू शकते जे वाय-फाय 7 ला समर्थन देत नाही. सर्वसाधारणपणे, बॅकवर्ड कंपॅटिबिलिटीची समस्या खूप महत्वाची आहे, कारण वेगवेगळ्या पिढ्यांचे डिव्हाइस एकाच वेळी ऑपरेट करू शकतात. वाय-फाय नेटवर्कवर. सध्या, जगभरातील अनेक संघ NOMA आणि MU-MIMO च्या एकत्रित वापराच्या परिणामकारकतेचे विश्लेषण करत आहेत, ज्याचे परिणाम या दृष्टिकोनाचे भविष्य निश्चित करतील. आम्ही प्रोटोटाइपवर देखील काम करत आहोत: त्याची पुढील आवृत्ती जुलै 2020 मध्ये IEEE INFOCOM परिषदेत सादर केली जाईल.
7. शेवटी, आणखी एक महत्त्वाचा नवकल्पना, परंतु अस्पष्ट नशिबासह, आहे प्रवेश बिंदूंचे समन्वित ऑपरेशन. एंटरप्राइझ वाय-फाय नेटवर्कसाठी अनेक विक्रेत्यांकडे त्यांचे स्वतःचे केंद्रीकृत नियंत्रक असले तरी, अशा नियंत्रकांची क्षमता सामान्यतः दीर्घकालीन पॅरामीटर कॉन्फिगरेशन आणि चॅनेल निवडीपुरती मर्यादित असते. मानक समिती शेजारच्या ऍक्सेस पॉईंट्समधील जवळच्या सहकार्यावर चर्चा करत आहे, ज्यामध्ये समन्वित ट्रान्समिशन शेड्यूलिंग, बीमफॉर्मिंग आणि अगदी वितरित MIMO सिस्टमचा समावेश आहे. विचाराधीन काही दृष्टिकोन अनुक्रमिक हस्तक्षेप रद्दीकरण वापरतात (NOMA प्रमाणेच). जरी 11be समन्वयासाठी दृष्टीकोन अद्याप विकसित केला गेला नसला तरी, मानक परस्पर हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी भिन्न उत्पादकांकडून प्रवेश बिंदूंना एकमेकांशी ट्रान्समिशन शेड्यूल समन्वयित करण्यास अनुमती देईल यात शंका नाही. इतर, अधिक क्लिष्ट पध्दती (जसे की वितरित MU-MIMO) मानकांमध्ये अंमलात आणणे अधिक कठीण होईल, जरी गटातील काही सदस्यांनी रिलीज 2 मध्ये तसे करण्याचा निर्धार केला आहे. परिणाम काहीही असो, प्रवेश बिंदू समन्वय पद्धतींचे भाग्य अस्पष्ट आहे. मानकांमध्ये समाविष्ट केले तरीही ते बाजारात पोहोचू शकत नाहीत. HCCA (11e) आणि HCCA TXOP निगोशिएशन (11be) सारख्या सोल्यूशन्सचा वापर करून वाय-फाय ट्रान्समिशनमध्ये ऑर्डर आणण्याचा प्रयत्न करताना यापूर्वीही अशीच गोष्ट घडली आहे.

सारांश, असे दिसते की पहिल्या पाच गटांशी संबंधित बहुतेक प्रस्ताव वाय-फाय 7 चा भाग बनतील, तर शेवटच्या दोन गटांशी संबंधित प्रस्तावांना त्यांची प्रभावीता सिद्ध करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण अतिरिक्त संशोधन आवश्यक आहे.

अधिक तांत्रिक तपशील

Wi-Fi 7 बद्दलचे तांत्रिक तपशील वाचले जाऊ शकतात येथे (इंग्रजी मध्ये)

स्त्रोत: www.habr.com