ProHoster > Blog > Pentadbiran > Apa yang menanti kita dalam Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Apa yang menanti kita dalam Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Baru-baru ini, peranti yang menyokong teknologi Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax), yang sedang banyak diperkatakan, telah memasuki pasaran baru-baru ini. Tetapi hanya sedikit orang yang tahu bahawa pembangunan teknologi Wi-Fi generasi baharu sedang dijalankan - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). Ketahui keadaan Wi-Fi 7 dalam artikel ini.

Apa yang menanti kita dalam Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

prasejarah

Pada September 2020, kami akan menyambut ulang tahun ke-30 projek IEEE 802.11, yang telah memberi kesan yang ketara kepada kehidupan kami. Pada masa ini, teknologi Wi-Fi, yang ditakrifkan oleh keluarga standard IEEE 802.11, ialah teknologi wayarles paling popular yang digunakan untuk menyambung ke Internet, dengan Wi-Fi membawa lebih separuh daripada trafik pengguna. Walaupun teknologi selular menjenamakan semula dirinya setiap dekad, seperti menggantikan nama 4G dengan 5G, untuk pengguna Wi-Fi, peningkatan dalam kelajuan data, serta pengenalan perkhidmatan baharu dan ciri baharu, berlaku hampir tanpa disedari. Beberapa pelanggan mengambil berat tentang huruf "n", "ac" atau "kapak" yang mengikuti "802.11" pada kotak peralatan. Tetapi itu tidak bermakna Wi-Fi tidak berkembang.

Satu bukti evolusi Wi-Fi ialah peningkatan mendadak dalam kelajuan data undian: daripada 2 Mbps dalam versi 1997 kepada hampir 10 Gbps dalam standard 802.11ax terkini, juga dikenali sebagai Wi-Fi 6. Wi-Fi moden mencapai tahap sedemikian. peningkatan prestasi disebabkan oleh reka bentuk isyarat dan kod yang lebih pantas, saluran yang lebih luas dan penggunaan teknologi MIMO.

Sebagai tambahan kepada arus perdana rangkaian kawasan tempatan tanpa wayar berkelajuan tinggi, evolusi Wi-Fi termasuk beberapa projek khusus. Contohnya, Wi-Fi HaLow (802.11ah) ialah percubaan untuk membawa Wi-Fi ke pasaran Internet Perkara tanpa wayar. Wi-Fi gelombang milimeter (802.11ad/ay) menyokong kadar data nominal sehingga 275 Gbps, walaupun dalam jarak yang sangat singkat.

Aplikasi dan perkhidmatan baharu yang berkaitan dengan penstriman video definisi tinggi, realiti maya dan tambahan, permainan, pejabat jauh dan pengkomputeran awan, serta keperluan untuk menyokong sejumlah besar pengguna dengan trafik yang sengit pada rangkaian wayarles, memerlukan prestasi tinggi.

Wi-Fi 7 matlamat

Pada Mei 2019, subkumpulan BE (TGbe) bagi Kumpulan Kerja 802.11 Jawatankuasa Piawaian Rangkaian Kawasan Setempat dan Metropolitan mula mengusahakan tambahan baharu pada standard Wi-Fi yang akan meningkat daya pengeluaran nominal sehingga lebih daripada 40 Gbit/s dalam satu saluran frekuensi julat Wi-Fi "biasa" <= 7 GHz. Walaupun banyak dokumen menyenaraikan "proses pengeluaran maksimum sekurang-kurangnya 30 Gbps", protokol lapisan fizikal baharu akan memberikan kelajuan nominal melebihi 40 Gbps.

Satu lagi arah pembangunan penting untuk Wi-Fi 7 ialah sokongan untuk aplikasi masa nyata (permainan, realiti maya dan tambahan, kawalan robot). Perlu diperhatikan bahawa walaupun Wi-Fi mengendalikan trafik audio dan video dengan cara yang istimewa, telah lama dipercayai bahawa menyediakan kependaman rendah (milisaat) terjamin tahap standard, juga dikenali sebagai Rangkaian Sensitif Masa, dalam rangkaian Wi-Fi adalah asasnya. mustahil. Pada November 2017, pasukan kami dari IITP RAS dan Sekolah Tinggi Ekonomi Universiti Penyelidikan Nasional (jangan ambil untuk PR) membuat cadangan yang sepadan dalam kumpulan IEEE 802.11. Cadangan itu menjana banyak minat dan subkumpulan khas telah dilancarkan pada Julai 2018 untuk mengkaji isu itu dengan lebih lanjut. Oleh kerana menyokong aplikasi masa nyata memerlukan kedua-dua kadar data nominal yang tinggi dan kefungsian lapisan pautan yang dipertingkatkan, Kumpulan Kerja 802.11 memutuskan untuk membangunkan kaedah untuk menyokong aplikasi masa nyata dalam Wi-Fi 7.

Isu penting dengan Wi-Fi 7 ialah kewujudan bersama dengan teknologi rangkaian selular (4G/5G) yang dibangunkan oleh 3GPP dan beroperasi dalam jalur frekuensi tidak berlesen yang sama. Kita bercakap tentang LTE-LAA/NR-U. Untuk mengkaji masalah yang berkaitan dengan kewujudan bersama Wi-Fi dan rangkaian selular, IEEE 802.11 melancarkan Jawatankuasa Tetap Bersama (Coex SC). Walaupun terdapat banyak mesyuarat dan juga bengkel bersama peserta 3GPP dan IEEE 802.11 pada Julai 2019 di Vienna, penyelesaian teknikal masih belum diluluskan. Penjelasan yang mungkin untuk kesia-siaan ini ialah kedua-dua IEEE 802 dan 3GPP enggan menukar teknologi mereka sendiri untuk mematuhi yang lain. Oleh itu, Pada masa ini tidak jelas sama ada perbincangan Coex SC akan memberi kesan kepada standard Wi-Fi 7.

Proses pembangunan

Walaupun proses pembangunan Wi-Fi 7 berada di peringkat awal, terdapat hampir 500 cadangan untuk fungsi baharu untuk Wi-Fi 7 yang akan datang, juga dikenali sebagai IEEE 802.11be, setakat ini. Kebanyakan idea hanya dibincangkan dalam subkumpulan be dan keputusan mengenainya masih belum dibuat. Idea lain telah diluluskan baru-baru ini. Di bawah ini akan ditunjukkan dengan jelas cadangan mana yang diluluskan dan mana yang hanya dibincangkan.

Apa yang menanti kita dalam Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Ia pada asalnya dirancang bahawa pembangunan mekanisme baharu utama akan selesai menjelang Mac 2021. Versi akhir standard dijangka pada awal 2024. Pada Januari 2020, 11be membangkitkan kebimbangan sama ada pembangunan akan kekal mengikut jadual pada kadar kerja semasa. Untuk mempercepatkan proses pembangunan standard, subkumpulan bersetuju untuk memilih satu set kecil ciri keutamaan tinggi yang boleh dikeluarkan menjelang 2021 (Keluaran 1), dan meninggalkan selebihnya di Keluaran 2. Ciri keutamaan tinggi harus memberikan keuntungan prestasi utama dan termasuk sokongan untuk 320 MHz, 4K- QAM, peningkatan yang jelas kepada OFDMA daripada Wi-Fi 6, MU-MIMO dengan 16 strim.

Disebabkan oleh coronavirus, kumpulan itu pada masa ini tidak bertemu secara peribadi, tetapi kerap mengadakan telesidang. Oleh itu, pembangunan agak perlahan, tetapi tidak berhenti.

Butiran teknologi

Mari lihat inovasi utama Wi-Fi 7.

  1. Protokol lapisan fizikal baharu ialah pembangunan protokol Wi-Fi 6 dengan peningkatan dua kali ganda lebar jalur sehingga 320 MHz, dua kali ganda bilangan aliran MU-MIMO spatial, yang meningkatkan daya pengeluaran nominal sebanyak 2Γ—2 = 4 kali. Wi-Fi 7 juga mula menggunakan modulasi 4K-QAM, yang menambah 20% lagi kepada daya pemprosesan nominal. Oleh itu, Wi-Fi 7 akan memberikan 2x2x1,2 = 4,8 kali kadar data yang dinilai Wi-Fi 6: Daya pemprosesan maksimum yang dinilai Wi-Fi 7 ialah 9,6 Gbps x 4,8 = 46 Gbit/s. Di samping itu, akan terdapat perubahan revolusioner dalam protokol lapisan fizikal untuk memastikan keserasian dengan versi Wi-Fi akan datang, tetapi ia akan kekal tidak kelihatan kepada pengguna.
  2. Menukar kaedah akses saluran untuk sokongan aplikasi masa nyata akan dijalankan dengan mengambil kira pengalaman IEEE 802 TSN untuk rangkaian berwayar. Perbincangan berterusan dalam jawatankuasa piawaian berkaitan dengan prosedur backoff rawak untuk akses saluran, kategori perkhidmatan trafik dan oleh itu baris gilir berasingan untuk trafik masa nyata dan dasar perkhidmatan paket.
  3. Diperkenalkan dalam Wi-Fi 6 (802.11ax) OFDMA – kaedah capaian saluran pembahagian masa dan kekerapan (sama seperti yang digunakan dalam rangkaian 4G dan 5G) – menyediakan peluang baharu untuk peruntukan sumber yang optimum. Walau bagaimanapun, dalam 11ax, OFDMA tidak cukup fleksibel. Pertama, ia membenarkan pusat akses untuk memperuntukkan hanya satu blok sumber saiz yang telah ditetapkan kepada peranti klien. Kedua, ia tidak menyokong penghantaran terus antara stesen pelanggan. Kedua-dua kelemahan mengurangkan kecekapan spektrum. Selain itu, kekurangan fleksibiliti Wi-Fi 6 OFDMA lama merendahkan prestasi dalam rangkaian padat dan meningkatkan kependaman, yang penting untuk aplikasi masa nyata. 11be akan menyelesaikan masalah OFDMA ini.
  4. Salah satu perubahan revolusioner Wi-Fi 7 yang disahkan ialah sokongan asli penggunaan serentak beberapa sambungan selari pada frekuensi yang berbeza, yang sangat berguna untuk kedua-dua kadar data yang besar dan kependaman yang sangat rendah. Walaupun set cip moden sudah boleh menggunakan berbilang sambungan secara serentak, contohnya, dalam jalur 2.4 dan 5 GHz, sambungan ini adalah bebas, yang mengehadkan keberkesanan operasi sedemikian. Dalam 11be, tahap penyegerakan antara saluran akan ditemui yang membolehkan penggunaan sumber saluran yang cekap dan akan melibatkan perubahan ketara dalam peraturan protokol akses saluran.
  5. Penggunaan saluran yang sangat luas dan sejumlah besar aliran spatial membawa kepada masalah overhed tinggi yang dikaitkan dengan prosedur anggaran keadaan saluran yang diperlukan untuk MIMO dan OFDMA. Overhed ini membatalkan sebarang keuntungan daripada peningkatan kadar data nominal. Dijangka itu prosedur penilaian keadaan saluran akan disemak semula.
  6. Dalam konteks Wi-Fi 7, jawatankuasa piawaian sedang membincangkan penggunaan beberapa kaedah pemindahan data "lanjutan". Secara teori, kaedah ini meningkatkan kecekapan spektrum dalam kes percubaan penghantaran berulang, serta penghantaran serentak dalam arah yang sama atau bertentangan. Kami bercakap tentang permintaan ulangan automatik hibrid (HARQ), yang kini digunakan dalam rangkaian selular, mod dupleks penuh dan akses berbilang bukan ortogon (NOMA). Teknik-teknik ini telah dikaji dengan baik dalam literatur secara teori, tetapi masih belum jelas sama ada keuntungan produktiviti yang mereka sediakan akan berbaloi dengan usaha untuk melaksanakannya.
    • Gunakan HARQ rumit oleh masalah berikut. Dalam Wi-Fi, paket dilekatkan bersama untuk mengurangkan overhed. Dalam versi Wi-Fi semasa, penghantaran setiap paket di dalam yang terpaku disahkan dan, jika pengesahan tidak datang, penghantaran paket diulang menggunakan kaedah protokol akses saluran. HARQ mengalihkan percubaan semula dari pautan data ke lapisan fizikal, di mana tiada lagi paket, tetapi hanya kata kod, dan sempadan kata kod tidak bertepatan dengan sempadan paket. Penyahsegerakan ini merumitkan pelaksanaan HARQ dalam Wi-Fi.
    • berkenaan dengan Dupleks Penuh, maka pada masa ini tiada dalam rangkaian selular mahupun dalam rangkaian Wi-Fi adalah mungkin untuk menghantar data secara serentak dalam saluran frekuensi yang sama ke dan dari pusat akses (stesen pangkalan). Dari sudut pandangan teknikal, ini disebabkan oleh perbezaan besar dalam kuasa isyarat yang dihantar dan diterima. Walaupun terdapat prototaip yang menggabungkan penolakan digital dan analog bagi isyarat yang dihantar daripada isyarat yang diterima, mampu menerima isyarat Wi-Fi semasa penghantarannya, keuntungan yang boleh mereka berikan dalam amalan mungkin boleh diabaikan kerana fakta bahawa pada bila-bila masa tertentu. hilir tidak sama dengan yang menaik (secara purata "di hospital" yang menurun adalah jauh lebih besar). Lebih-lebih lagi, penghantaran dua hala sedemikian akan merumitkan protokol dengan ketara.
    • Semasa menghantar berbilang strim menggunakan MIMO memerlukan berbilang antena untuk pengirim dan penerima, dengan akses bukan ortogonal, titik capaian boleh menghantar data secara serentak kepada dua penerima daripada satu antena. Pelbagai pilihan akses bukan ortogon disertakan dalam spesifikasi 5G terkini. Prototaip NOMA Wi-Fi pertama kali dicipta pada 2018 di IITP RAS (sekali lagi, jangan anggap ia PR). Ia menunjukkan peningkatan prestasi 30-40%. Kelebihan teknologi yang dibangunkan ialah keserasian ke belakangnya: salah satu daripada dua penerima mungkin peranti lapuk yang tidak menyokong Wi-Fi 7. Secara umum, masalah keserasian ke belakang adalah sangat penting, kerana peranti generasi berbeza boleh beroperasi secara serentak pada rangkaian Wi-Fi. Pada masa ini, beberapa pasukan di seluruh dunia sedang menganalisis keberkesanan penggunaan gabungan NOMA dan MU-MIMO, yang hasilnya akan menentukan nasib masa depan pendekatan itu. Kami juga terus mengusahakan prototaip: versi seterusnya akan dibentangkan pada persidangan IEEE INFOCOM pada Julai 2020.
  7. Akhirnya, satu lagi inovasi penting, tetapi dengan nasib yang tidak jelas, adalah operasi diselaraskan titik akses. Walaupun banyak vendor mempunyai pengawal terpusat mereka sendiri untuk rangkaian Wi-Fi perusahaan, keupayaan pengawal tersebut secara amnya terhad kepada konfigurasi parameter jangka panjang dan pemilihan saluran. Jawatankuasa piawaian sedang membincangkan kerjasama yang lebih erat antara titik capaian bersebelahan, yang termasuk penjadualan penghantaran yang diselaraskan, pembentukan pancaran, dan juga sistem MIMO yang diedarkan. Beberapa pendekatan yang sedang dipertimbangkan menggunakan pembatalan gangguan berjujukan (kira-kira sama seperti dalam NOMA). Walaupun pendekatan untuk penyelarasan 11be masih belum dibangunkan, tidak syak lagi bahawa piawaian itu akan membenarkan pusat akses daripada pengeluar yang berbeza untuk menyelaraskan jadual penghantaran antara satu sama lain untuk mengurangkan gangguan bersama. Pendekatan lain yang lebih kompleks (seperti MU-MIMO yang diedarkan) akan menjadi lebih sukar untuk dilaksanakan ke dalam standard, walaupun sesetengah ahli kumpulan bertekad untuk berbuat demikian dalam Keluaran 2. Tanpa mengira hasilnya, nasib kaedah penyelarasan titik akses tidak jelas. Walaupun termasuk dalam standard, mereka mungkin tidak mencapai pasaran. Perkara yang sama pernah berlaku sebelum ini apabila cuba mengatur penghantaran Wi-Fi menggunakan penyelesaian seperti HCCA (11e) dan HCCA TXOP Negotiation (11be).

Secara ringkasnya, nampaknya kebanyakan cadangan yang dikaitkan dengan lima kumpulan pertama akan menjadi sebahagian daripada Wi-Fi 7, manakala cadangan yang dikaitkan dengan dua kumpulan terakhir memerlukan penyelidikan tambahan yang ketara untuk membuktikan keberkesanannya.

Butiran lanjut teknikal

Butiran teknikal tentang Wi-Fi 7 boleh dibaca di sini (dalam Bahasa Inggeris)

Sumber: www.habr.com

Tambah komen