Недавно су на тржиште изашли уређаји који подржавају Ви-Фи 6 (ИЕЕЕ 802.11ак) технологију, о којој се много прича. Али мало људи зна да је развој нове генерације Ви-Фи технологије већ у току - Ви-Фи 7 (ИЕЕЕ 802.11бе). У овом чланку сазнајте какав ће бити Ви-Фи 7.
praistorija
У септембру 2020. прославићемо 30. годишњицу пројекта ИЕЕЕ 802.11, који је значајно утицао на наше животе. Тренутно, Ви-Фи технологија, дефинисана породицом стандарда ИЕЕЕ 802.11, је најпопуларнија бежична технологија која се користи за повезивање на Интернет, при чему Ви-Фи преноси више од половине корисничког саобраћаја. Док се мобилна технологија мења сваке деценије, као што је замена имена 4Г са 5Г, за кориснике Ви-Фи мреже, побољшања у брзинама података, као и увођење нових услуга и нових функција, дешавају се готово непримећено. Мало купаца брине о словима "н", "ац" или "ак" која прате "802.11" на кутијама опреме. Али то не значи да се Ви-Фи не развија.
Један доказ еволуције Ви-Фи-ја је драматично повећање номиналних брзина преноса података: са 2 Мбпс у верзији из 1997. до скоро 10 Гбпс у најновијем стандарду 802.11ак, такође познатом као Ви-Фи 6. Модерни Ви-Фи достиже такве повећање перформанси због бржег дизајна сигнала и кода, ширих канала и употребе технологије .
Поред главне струје бежичних локалних мрежа велике брзине, еволуција Ви-Фи укључује неколико нишних пројеката. На пример, Ви-Фи ХаЛов (802.11ах) је био покушај да се Ви-Фи доведе на тржиште бежичног Интернета ствари. Ви-Фи милиметарског таласа (802.11ад/аи) подржава номиналне брзине преноса података до 275 Гбпс, иако на веома кратким удаљеностима.
Нове апликације и услуге које се односе на видео стримовање високе дефиниције, виртуелну и проширену стварност, игре, удаљену канцеларију и рачунарство у облаку, као и потребу да се подржи велики број корисника са интензивним саобраћајем на бежичним мрежама, захтевају високе перформансе.
Ви-Фи 7 голова
У мају 2019. године, БЕ (ТГбе) подгрупа 802.11 Радне групе Комитета за стандарде локалних и градских мрежа почела је рад на новом додатку Ви-Фи стандарду који ће се повећати номинални проток до више од 40 Гбит/с у једном фреквентном каналу „типичног“ Ви-Фи опсега <= 7 ГХз. Иако многи документи наводе „максимални проток од најмање 30 Гбпс“, нови протокол физичког слоја ће обезбедити номиналне брзине веће од 40 Гбпс.
Још један важан правац развоја за Ви-Фи 7 је подршка за апликације у реалном времену (игре, виртуелна и проширена стварност, контрола робота). Важно је напоменути да иако Ви-Фи управља аудио и видео саобраћајем на посебан начин, дуго се веровало да је обезбеђивање стандардног нивоа загарантоване ниске латенције (милисекунди), такође познато као Тиме-Сенситиве Нетворкинг, у Ви-Фи мрежама у основи немогуће. У новембру 2017, наш тим са ИИТП РАС и Високе школе економије Националног истраживачког универзитета (не узимајте то за ПР) дао је одговарајући предлог у групи ИЕЕЕ 802.11. Предлог је изазвао велико интересовање и специјална подгрупа је покренута у јулу 2018. да даље проучава ово питање. Пошто подршка апликацијама у реалном времену захтева и високе номиналне брзине преноса података и побољшану функционалност слоја везе, Радна група 802.11 одлучила је да развије методе за подршку апликацијама у реалном времену у оквиру Ви-Фи 7.
Важан проблем са Ви-Фи 7 је коегзистенција са технологијама мобилне мреже (4Г/5Г) које развија 3ГПП и раде у истим нелиценцираним фреквентним опсезима. Говоримо о ЛТЕ-ЛАА/НР-У. Да би проучавао проблеме повезане са коегзистенцијом Ви-Фи и целуларних мрежа, ИЕЕЕ 802.11 је покренуо Коегзистирајући стални комитет (Цоек СЦ). Упркос бројним састанцима, па чак и заједничкој радионици учесника 3ГПП и ИЕЕЕ 802.11 у јулу 2019. у Бечу, техничка решења још нису одобрена. Могуће објашњење за ову бескорисност је да и ИЕЕЕ 802 и 3ГПП нерадо мењају сопствене технологије како би се прилагодиле другима. Тако, Тренутно је нејасно да ли ће дискусије Цоек СЦ утицати на стандард Ви-Фи 7.
Процес развоја
Иако је процес развоја Ви-Фи 7 у врло раној фази, до данас је било скоро 500 предлога за нове функционалности за надолазећи Ви-Фи 7, такође познат као ИЕЕЕ 802.11бе. О већини идеја се тек расправља у подгрупи бе и одлука о њима још није донета. Друге идеје су недавно одобрене. У наставку ће бити јасно назначено који су предлози одобрени, а о којима се тек расправља.
Првобитно је било планирано да развој главних нових механизама буде завршен до марта 2021. године. Коначна верзија стандарда се очекује почетком 2024. године. У јануару 2020. године, 11бе је изразио забринутост да ли ће развој остати по плану тренутним темпом рада. Да би се убрзао стандардни развојни процес, подгрупа се сложила да изабере мали скуп функција високог приоритета које би могле бити објављене до 2021. године (издање 1), а остале оставити у издању 2. Карактеристике високог приоритета треба да обезбеде главни добитак у перформансама и укључују подршку за 320 МХз, 4К-КАМ, очигледна побољшања ОФДМА од Ви-Фи 6, МУ-МИМО са 16 токова.
Због корона вируса, група се тренутно не састаје лично, али редовно одржава телеконференције. Тако је развој донекле успорен, али није стао.
Детаљи о технологији
Погледајмо главне иновације Ви-Фи 7.
- Нови протокол физичког слоја је развој Ви-Фи 6 протокола са двоструким повећањем пропусни опсег до 320 МХз, дупло већи број просторних МУ-МИМО токова, што повећава номинални проток за 2×2 = 4 пута. Ви-Фи 7 такође почиње да користи модулацију 4К-КАМ, што додаје још 20% номиналној пропусности. Према томе, Ви-Фи 7 ће обезбедити 2к2к1,2 = 4,8 пута већу брзину преноса података у односу на Ви-Фи 6: максимална оцењена пропусност Ви-Фи 7 је 9,6 Гбпс к 4,8 = 46 Гбит/с. Поред тога, доћи ће до револуционарне промене у протоколу физичког слоја како би се осигурала компатибилност са будућим верзијама Ви-Фи-ја, али ће остати невидљив за кориснике.
- Промена начина приступа каналу за подршка апликацијама у реалном времену биће спроведено узимајући у обзир искуство ИЕЕЕ 802 ТСН за жичане мреже. Текуће дискусије у одбору за стандарде односе се на насумичну процедуру повлачења за приступ каналу, категорије саобраћајних услуга и стога одвојене редове за саобраћај у реалном времену и политике пакетних услуга.
- Уведено у Ви-Фи 6 (802.11ак) ОФДМА – метода приступа каналу са временском и фреквенцијском поделом (слично оној која се користи у 4Г и 5Г мрежама) – пружа нове могућности за оптималну алокацију ресурса. Међутим, у 11ак, ОФДМА није довољно флексибилан. Прво, омогућава приступној тачки да клијентском уређају додели само један блок ресурса унапред одређене величине. Друго, не подржава директан пренос између клијентских станица. Оба недостатка смањују спектралну ефикасност. Поред тога, недостатак флексибилности застарелог Ви-Фи 6 ОФДМА деградира перформансе у густим мрежама и повећава кашњење, што је критично за апликације у реалном времену. 11бе ће решити ове ОФДМА проблеме.
- Једна од потврђених револуционарних промена Ви-Фи 7 је изворна подршка истовремена употреба више паралелних веза на различитим фреквенцијама, што је веома корисно и за велике брзине преноса података и за изузетно мало кашњење. Иако савремени чипсетови већ могу да користе више веза истовремено, на пример, у опсезима од 2.4 и 5 ГХз, ове везе су независне, што ограничава ефикасност такве операције. У 11бе ће се наћи ниво синхронизације између канала који омогућава ефикасно коришћење ресурса канала и подразумева значајне промене у правилима протокола за приступ каналу.
- Употреба веома широких канала и великог броја просторних токова доводи до проблема великих надметања повезаних са процедуром процене стања канала која је потребна за МИМО и ОФДМА. Ови трошкови поништавају све добитке од повећања номиналних брзина преноса података. Очекивао то поступак процене стања канала биће ревидиран.
- У контексту Ви-Фи 7, одбор за стандарде расправља о употреби неких "напредних" метода преноса података. У теорији, ове методе побољшавају спектралну ефикасност у случају поновљених покушаја преноса, као и истовремених преноса у истим или супротним смеровима. То укључује хибридни аутоматски захтев за понављање (ХАРК), који се тренутно користи у ћелијским мрежама, фулл-дуплек режим и неортогонални вишеструки приступ (НОМА). Ове технике су добро проучене у литератури у теорији, али још увек није јасно да ли ће добици у продуктивности које пружају бити вредни труда за њихову примену.
- Коришћење ХАРК компликовано следећим проблемом. У Ви-Фи-ју, пакети су залепљени заједно да би се смањили трошкови. У тренутним верзијама Ви-Фи-ја, испорука сваког пакета унутар залепљеног је потврђена и, ако потврда не дође, пренос пакета се понавља коришћењем метода протокола за приступ каналу. ХАРК премешта поновне покушаје са везе података на физички слој, где више нема пакета, већ само кодних речи, а границе кодних речи се не поклапају са границама пакета. Ова десинхронизација компликује имплементацију ХАРК-а у Ви-Фи.
- Што се тиче Фулл-Дуплек, тада тренутно ни у ћелијским мрежама ни у Ви-Фи мрежама није могуће истовремено преносити податке на истом фреквенцијском каналу до и од приступне тачке (базне станице). Са техничке тачке гледишта, то је због велике разлике у снази емитованог и примљеног сигнала. Иако постоје прототипови који комбинују дигитално и аналогно одузимање емитованог сигнала од примљеног сигнала, способни да приме Ви-Фи сигнал током његовог преноса, добитак који могу да пруже у пракси може бити занемарљив због чињенице да у било ком тренутку низводни није једнак узлазном (у просеку „у болници” је силазни знатно већи). Штавише, такав двосмерни пренос ће значајно искомпликовати протокол.
- Док пренос вишеструких токова помоћу МИМО захтева више антена за пошиљаоца и примаоца, са неортогоналним приступом приступна тачка може истовремено да преноси податке до два примаоца са једне антене. Различите опције неортогоналног приступа укључене су у најновије 5Г спецификације. Прототип НЕ АЛИ Ви-Фи је први пут креиран 2018. године у ИИТП РАС (опет, немојте то сматрати ПР). Показао је повећање перформанси од 30-40%. Предност развијене технологије је њена компатибилност уназад: један од два примаоца може бити застарели уређај који не подржава Ви-Фи 7. Генерално, проблем компатибилности уназад је веома важан, јер уређаји различитих генерација могу истовремено да раде на Ви-Фи мрежи. Тренутно неколико тимова широм света анализира ефикасност комбиноване употребе НОМА и МУ-МИМО, чији ће резултати одредити будућу судбину приступа. Такође настављамо да радимо на прототипу: његова следећа верзија биће представљена на ИЕЕЕ ИНФОЦОМ конференцији у јулу 2020.
- Коначно, још једна важна иновација, али са нејасном судбином, јесте координисан рад приступних тачака. Иако многи добављачи имају своје централизоване контролере за пословне Ви-Фи мреже, могућности таквих контролера су генерално ограничене на дугорочну конфигурацију параметара и избор канала. Одбор за стандарде расправља о ближој сарадњи између суседних приступних тачака, што укључује координирано распоређивање преноса, формирање снопа, па чак и дистрибуиране МИМО системе. Неки од приступа који се разматрају користе секвенцијално поништавање сметњи (отприлике исто као у НОМА). Иако приступи за координацију 11бе још нису развијени, нема сумње да ће стандард омогућити приступним тачкама различитих произвођача да међусобно усклађују распореде преноса како би се смањиле међусобне сметње. Други, сложенији приступи (као што је дистрибуирани МУ-МИМО) биће теже имплементирати у стандард, иако су неки чланови групе одлучни да то учине у оквиру издања 2. Без обзира на исход, судбина метода координације приступних тачака је нејасно. Чак и ако су укључени у стандард, можда неће стићи на тржиште. Слична ствар се дешавала раније када смо покушавали да уведемо ред у Ви-Фи преносе користећи решења као што су ХЦЦА (11е) и ХЦЦА ТКСОП Неготиатион (11бе).
Укратко, чини се да ће већина предлога повезаних са првих пет група постати део Ви-Фи 7, док предлози повезани са последње две групе захтевају значајно додатно истраживање како би се доказала њихова ефикасност.
Више техничких детаља
Технички детаљи о Ви-Фи 7 могу се прочитати (на енглеском)
Извор: ввв.хабр.цом