Çfarë na pret në Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Së fundmi, në treg kanë dalë pajisje që mbështesin teknologjinë Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax), për të cilën flitet shumë. Por pak janë ata që dinë se tashmë është duke u zhvilluar një brez i ri i teknologjisë Wi-Fi — Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). Për atë që do të përfaqësojë Wi-Fi 7, flitet në këtë artikull.

Pas historia

Në Shtator 2020 do të festojmë 30-vjetorin e projektit IEEE 802.11, i cili ka ndikuar ndjeshëm në jetën tonë. Në këtë moment, teknologjia Wi-Fi, e cila përcaktohet nga familja e standartëve IEEE 802.11, është teknologjia më e popullarizuar pa tela që përdoret për të u lidhur me internetin: Wi-Fi transmeton më shumë se gjysma e trafikut të përdoruesve. Ndërsa teknologjitë celulare bëjnë ribrandim çdo njëzet vjet, për shembull, duke zëvendësuar emrin 4G me 5G, për përdoruesit, rritja e shpejtësisë së transmetimit të të dhënave, si dhe zbatimi i shërbimeve dhe veçorive të reja ndodhin thuajse pa u vënë re. Vetëm një numër i vogël klientësh i kushtojnë rëndësi shkronjave "n", "ac" ose "ax" që ndjekin "802.11" në kutitë e pajisjeve. Por kjo nuk do të thotë se Wi-Fi nuk po zhvillohet.

Një nga provat e zhvillimit të Wi-Fi është rritja drastike e shpejtësive nominale të transmetimit të të dhënave: nga 2 Mbit/s në versionin e vitit 1997 deri në pothuajse 10 Gbit/s në standardin më të ri 802.11ax, i njohur gjithashtu si Wi-Fi 6. Wi-Fi moderne arrin këtë rritje të performancës falë konstrukcioneve më të shpejta të sinjalit dhe kodit, kanaleve më të gjera dhe përdorimit të teknologjive. MIMO.

Përveç drejtimit kryesor të rrjetave lokale pa tela me shpejtësi të lartë, evolucioni i Wi-Fi përfshin disa projekte ngushtore. Për shembull, Wi-Fi HaLow (802.11ah) u bë një përpjekje për të futur Wi-Fi në tregun e Internetit të gjërave pa tela. Wi-Fi në frekuencat milimetrike (802.11ad/ay) mbështet shpejtësi transmetimi deri në 275 Gbit/s, megjithatë në distanca shumë të vogla.

Aplikacionet dhe shërbimet e reja të lidhura me transmetimin e videove me përkufizim të lartë, realitetin virtual dhe të shtuar, lojërat, zyrat në distancë dhe llogaritë në re, si dhe nevoja për të mbështetur një numër të madh përdoruesish me trafik intensiv në rrjetet pa tela kërkojnë performancë të lartë.

Qëllimet e Wi-Fi 7

Në maj 2019, një grup nën-grupi BE (TGbe) i grupit të punës 802.11 të komitetit për standardizimin e rrjeteve lokale dhe urbane filloi punën mbi një shtesë të re për standardin Wi-Fi që do të rrisë kapacitetin nominal mbi 40 Gbit/s në një kanal frekuencash të "tipit" për Wi-Fi në gamën <= 7 GHz. Megjithëse në shumë dokumente përmendet "kapaciteti maksimal jo më pak se 30 Gbit/s", protokolli i ri i nivelit fizik do të sigurojë një shpejtësi nominale mbi 40 Gbit/s.

Një drejtim tjetër i rëndësishëm në zhvillimin e Wi-Fi 7 është mbështetje për aplikacione në kohë reale (loja, realitet virtual dhe të shtuar, menaxhimi i robotëve). Është interesante se, ndonëse Wi-Fi shërben në mënyrë të veçantë për trafikun audio dhe video, për një kohë të gjatë është menduar se sigurimi i nivelit standard të vonesave të vogla (në disa milisekonda), gjithashtu e njohur si Rrjetet me Ndjeshmëri ndaj Kohës, në rrjetet Wi-Fi është në thelb i pamundur. Në nëntor 2017, ekipi ynë nga IPPI RAN dhe HSE (mos e konsideroni si propagandë) paraqiti një propozuar përkatës në grupin IEEE 802.11. Propozimi krijoi një interes të madh, dhe në korrik 2018 u nis një nënpublik për të studiuar më tej këtë çështje. Pasi për të mbështetur aplikacionet në kohë reale kërkohen si shpejtësi të larta nominale të transferimit të të dhënave, ashtu edhe zgjerimi i funksionalitetit të nivelit të kanalit, grupi i punës 802.11 vendosi të zhvillojë metoda për mbështetje të aplikacioneve në kohë reale brenda Wi-Fi 7.

Një çështje e rëndësishme në lidhje me Wi-Fi 7 është bashkëekzistenca e saj me teknologjitë e rrjeteve celulare (4G/5G), që po zhvillohen nga 3GPP dhe funksionojnë në të njëjtat brezava të pa licencuara. Këtu flitet për LTE-LAA/NR-U. Për të studiuar problemet që lidhen me bashkëekzistencën e Wi-Fi dhe rrjeteve celulare, IEEE 802.11 ka krijuar Komitetin e qëndrueshëm për bashkëekzistencën (Coex SC). Pavarësisht shumë takimeve dhe madje një seminari të përbashkët midis pjesëmarrësve të 3GPP dhe IEEE 802.11 në korrik 2019 në Vjenë, zgjidhjet teknike ende nuk janë miratuar. Një shpjegim i mundshëm i këtij aktiviteti të pafrytshëm është që si IEEE 802 ashtu edhe 3GPP nuk dëshirojnë të ndryshojnë teknologjitë e tyre për t'i përputhur ato me njëra-tjetrën. Prandaj, aktualisht nuk është e qartë nëse diskutimet brenda Coex SC do të ndikojnë në standardin Wi-Fi 7.

Procesi i zhvillimit

Megjithëse procesi i zhvillimit të Wi-Fi 7 është në fazën e tij më të hershme, deri më tani janë paraqitur rreth 500 propozime për funksionalitete të reja për Wi-Fi 7 të ardhshëm, gjithashtu i njohur si IEEE 802.11be. Shumica e ideve janë ende në diskutim në nën-grupin be dhe vendimi për to nuk është marrë akoma. Ide të tjera janë miratuar së fundmi. Më poshtë do të specifikohet qartë se cilat propozime janë miratuar dhe cilat janë ende në diskutim.

Fillimisht, ishte planifikuar që zhvillimi i mekanizmave të rinj kryesorë të përfundojë deri në mars 2021. Versioni përfundimtar i standardit pritet të dalë në fillim të vitit 2024. Në janar 2020, në nën-grupin 11be, u shpreh shqetësimi nëse zhvillimi do të përfundojë sipas grafikut me tempin aktual të punës. Për të përshpejtuar procesin e zhvillimit të standardit, nën-grupi ra dakord të përzgjedhë një grup të vogël funksionesh me përprioritet të lartë, të cilat mund të lëshoheshin deri në vitin 2021 (Shpërthimi 1), ndërsa të tjerat të lihen për Shpërthimin 2. Funksionet me përprioritet të lartë duhet të ofrojnë një rritje të rëndësishme të performancës dhe përfshijnë mbështetje për 320 MHz, 4K-QAM, përmirësime të dukshme të OFDMA nga Wi-Fi 6, MU-MIMO me 16 rrjedha.

Për shkak të coronavirusit, grupi nuk takohet tani fizikisht, por organizon rregullisht telekonferenca. Kështu, zhvillimi është pritur disi, por nuk është ndalur.

Detajet e teknologjisë

Të shqyrtojmë risitë kryesore të Wi-Fi 7.

1. Protokolli i ri i nivelit fizik është një zhvillim i protokollit Wi-Fi 6 me një rritje dyfish të gjerësisë së brezit deri në 320 MHz, dyfishimin e numrit të kanaleve hapësinore MU-MIMO, çka rrit kapacitetin nominal të kalimit me 2×2 = 4 herë. Wi-Fi 7 gjithashtu fillon të përdorë modulimin 4K-QAM, që shton 20% më shumë në kapacitetin nominal. Kështu, Wi-Fi 7 do të ofrojë një shpejtësi nominale transferimi 2x2x1.2 = 4.8 herë më të lartë krahasuar me Wi-Fi 6: kapaciteti maksimal nominal i Wi-Fi 7 është 9.6 Gbit/s x 4.8 = 46 Gbit/s. Për më tepër, do të ketë një ndryshim revolucionar në protokollin e nivelit fizik, i lidhur me sigurimin e përputhshmërisë me versionet e ardhshme të Wi-Fi, por ai do të mbetet i pahetuar për përdoruesit.
2. Ndryshimi i metodës së qasjes në kanal për mbështetje të aplikacioneve në kohë reale do të zhvillohet duke marrë parasysh përvojën e IEEE 802 TSN për rrjetet e kabllit. Diskutimet e vazhdueshme në komitetin e standardizimit lidhen me procedurën e vonesës rastësore në qasje në kanal, kategoritë e shërbimit të trafikut dhe, përkatësisht, radhët e ndara për trafikun në kohë reale, si dhe politikat e shërbimit të paketave.
3. E futur në Wi-Fi 6 (802.11ax) OFDMA – një metodë e qasjes në kanal e ndarë sipas kohës dhe frekuencës (e ngjashme me atë që përdoret në rrjetet 4G dhe 5G) – ofron mundësi të reja për shpërndarje optimale të burimeve. Megjithatë, në 11ax OFDMA nuk është mjaft fleksibile. Në radhë të parë, lejon pikën e qasjes të alokojë për pajisjen klient vetëm një bllok burimesh me madhësi të caktuar paraprakisht. Në të dytë, nuk mbështet transmetimin e drejtpërdrejtë midis stacioneve të klientëve. Të dy këto disavantazhe ul efektivitetin spektral. Për më tepër, mungesa e fleksibilitetit e trashëguar nga OFDMA Wi-Fi 6 përkeqëson performancën në rrjetet e dendura dhe rrit vonesën, që është kritike për aplikacionet në kohë reale. 11be do të zgjidhë këto probleme të OFDMA.
4. Një nga ndryshimet revolucionare të miratuara në Wi-Fi 7 është mbështetje e ndërtuar për përdorimin e shumë lidhjeve paralele në frekuenca të ndryshme, që është shumë e dobishme për shpejtësi të jashtëzakonshme të transferimit të të dhënave dhe vonesa jashtëzakonisht të ulët. Megjithëse chipsetet moderne tashmë mund të përdorin disa lidhje njëkohësisht, për shembull, në bandat 2.4 dhe 5 GHz, këto lidhje janë të pavarura, gjë që kufizon efikasitetin e një operacioni të tillë. Në 11be do të gjendet një nivel i tillë sinkronizimi midis kanaleve, që lejon të shfrytëzohen në mënyrë efektive burimet e kanalit dhe do të sjellë ndryshime të rëndësishme në rregullat e protokollit të qasjes në kanal.
5. Përdorimi i kanaleve shumë të gjera dhe një numri të madh të rrjedhave hapësinore çon në problem të kostove të larta që lidhen me procedurën e vlerësimit të gjendjes së kanalit, e nevojshme për MIMO dhe OFDMA. Këto kostot anashkalojnë përfitimin nga rritja e shpejtësive nominale të transferimit të të dhënave. Pritet që procedura e vlerësimit të gjendjes së kanalit të rishikohet.
6. Në kontekstin e Wi-Fi 7, në komitetin për standardizim po diskutohet përdorimi i disa metodave "të avancuara" të transmetimit të të dhënave. Në teori, këto metoda rrisin efikasitetin spektral në rastin e përsëritjeve të dërgesave, si dhe gjatë transmetimeve të njëkohshme në një drejtim ose në drejtime të kundërta. Bëhet fjalë për kërkesën hibride automatike të përsëritjes (HARQ), që tani përdoret në rrjetet celulare, për mënyrën full-duplex dhe për qasjen e shumëfishtë joortogonale (NOMA). Këto metoda janë studiuar mirë në literaturë nga ana teorike, megjithatë ende nuk është e qartë nëse rritja e performancës që ato ofrojnë do ta justifikojë përpjekjen për implementimin e tyre.
   • Përdorimi HARQ është e ndërlikuar nga problemi në vijim. Në Wi-Fi, për të reduktuar kostot, paketat bashkohen. Në versionet aktuale të Wi-Fi, dorëzimi i çdo pakete brenda të bashkuar konfirmohet dhe, nëse konfirmimi nuk arrin, përsëritja e dërgimit të paketave bëhet me metodologjitë e protokollit të qasjes në kanal. HARQ përcjell përpjekjet e ripërsëritura nga niveli i kanalit në atë fizik, ku nuk ka më Paketa, por ka fjalë koduese, dhe kufijtë e fjalëve koduese nuk përputhen me kufijtë e paketave. Kjo çështje e sinkronizimit e komplikon implementimin e HARQ në Wi-Fi.
   • Sa i përket Full-Duplex, pra ato nuk mund të transmetohen të dhëna dhe në pikën e qasjes (stacionin bazë), as prej saj, në të njëjtën kanal frekuencash në asnjë rrjet celular ose rrjet Wi-Fi. Nga një pikëpamje teknike, kjo lidhet me një diferencë të madhe në fuqinë e sinjalit të transmetuar dhe të pranuar. Edhe pse ekzistojnë prototipa që kombinojnë zbritjen digjitale dhe analoge të sinjalit të transmetuar nga i pranuari, të cilat janë në gjendje të marrin sinjalin Wi-Fi gjatë transmetimit të tij, fitimi që ato mund të japin në praktikë mund të jetë i papërfillshëm për shkak se në çdo moment fluksi në rënie nuk është i barabartë me atë në ngritje (në mesatarisht ‘për spitalin’, fluksi në rënie është kërkesa më e madhe). Në këtë mënyrë, një transmetim dypasësh do të komplikohej ndjeshëm protokollin.
   • Nëse për transmetimin e disa flukseve duke përdorur MIMO nevojiten disa antena për dërguesin dhe marrësin, në rastin e qasjes joortogonale, pika e qasjes mund të transmetojë të dhëna në të njëjtën kohë për dy marrës me një antenna. Varianta të ndryshme të qasjes joortogonale janë përfshirë në specifikimet e fundit të 5G. Prototipi NOMA Wi-Fi u krijua për herë të parë në vitin 2018 në IPPI RAN (mos e merrni si reklamë). Ai demonstroi një rritje të performancës prej 30-40%. Avantazhet e teknologjisë së zhvilluar përfshijnë kompatibilitetin e saj të prapmë: një nga dy marrësit mund të jetë një pajisje e vjetër, që nuk mbështet Wi-Fi 7. Përgjithësisht, problemi i kompatibilitetit të prapmë është shumë i rëndësishëm, pasi në rrjetin Wi-Fi mund të funksionojnë njëkohësisht pajisje nga breza të ndryshëm. Aktualisht, disa ekipe në botë po analizojnë efektivitetin e përdorimit të përbashkët të NOMA dhe MU-MIMO, rezultatet e së cilës do të përcaktojnë fatin e ardhshëm të këtij qasje. Ne gjithashtu vazhdojmë punën mbi prototipin: versioni tjetër do të paraqitet në konferencën IEEE INFOCOM në korrik 2020.
7. Më në fund, një tjetër novacion i rëndësishëm, por me një të ardhme të paqartë, është punimi i koordinuar i pikave të qasjeve. Megjithëse shumë ofrues kanë kontrolle të centralizuara për rrjetet e korporatave Wi-Fi, kapacitetet e këtyre kontrolleve zakonisht kanë qenë të kufizuara në konfigurimin e parametrave afatgjatë dhe zgjedhjen e kanalit. Komiteti për Standardizimin po diskuton një bashkëpunim më të ngushtë midis acces point-eve fqinjë, që përfshin planifikimin e koordinuar të transmetimeve, beamforming (në drejtimin e transmetimit të sinjalit) dhe madje edhe sisteme të shpërndara MIMO. Disa nga qasjet e shqyrtuara përdorin shuarjen sekondare të interferencës (më shumë ose pak si në NOMA). Megjithëse qasjet për koordinimin e 11be ende nuk janë zhvilluar, nuk ka dyshim se standardi do t'i lejojë accese point-eve të prodhuesve të ndryshëm të koordinojnë midis tyre oraret e transmetimeve për të reduktuar interferencën reciproke. Sa për qasjet e tjera, më të komplikuara (siç është MU-MIMO e shpërndarë), do të jetë më e vështirë të integrohen në standard, edhe pse disa anëtarë të grupit janë të vendosur ta bëjnë këtë në kuadër të Release 2. Pavarësisht nga rezultati, fati i metodave të koordinimit të accese point-eve mbetet i paqartë. Edhe nëse përfshihen në standard, ato mund të mos arrijnë në treg. Një situatë e ngjashme ka ndodhur më parë përpjekjeve për të rregulluar transmetimet Wi-Fi me zgjidhje si HCCA (11e) dhe Negocimi i HCCA TXOP (11be).

Përmbledhshëm, duket se shumica e propozimeve të lidhura me pesë grupet e para do të bëhen pjesë e Wi-Fi 7, ndërsa propozimet e dy grupeve të fundit kërkojnë kërkime të konsiderueshme shtesë për të dëshmuar efikasitetin e tyre.

Më shumë detaje teknike

Detajet teknike mbi Wi-Fi 7 mund të lexohen këtu (në anglisht)

Burimi: habr.com