Son dönemde çokça konuşulan Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) teknolojisini destekleyen cihazlar da son dönemde pazara girmiştir. Ancak çok az kişi yeni nesil Wi-Fi teknolojisinin - Wi-Fi 7'nin (IEEE 802.11be) geliştirilmesinin zaten devam ettiğini biliyor. Bu makalede Wi-Fi 7'nin nasıl olacağını öğrenin.
tarih öncesi
Hayatımızı önemli ölçüde etkileyen IEEE 2020 projesinin 30 yılının Eylül ayında 802.11. yılını kutlayacağız. Şu anda, IEEE 802.11 standart ailesi tarafından tanımlanan Wi-Fi teknolojisi, internete bağlanmak için kullanılan en popüler kablosuz teknolojidir ve Wi-Fi, kullanıcı trafiğinin yarısından fazlasını taşır. Wi-Fi kullanıcıları için hücresel teknoloji her on yılda bir kendini yeniden markalaştırırken, Wi-Fi kullanıcıları için 4G adının 5G ile değiştirilmesi gibi, veri hızlarındaki gelişmelerin yanı sıra yeni hizmetlerin ve yeni özelliklerin tanıtılması neredeyse fark edilmeden gerçekleşmektedir. Ekipman kutularındaki "802.11"den sonra gelen "n", "ac" veya "ax" harflerini çok az müşteri önemser. Ancak bu, Wi-Fi'nin gelişmediği anlamına gelmiyor.
Wi-Fi'nin evriminin bir kanıtı, nominal veri hızlarındaki çarpıcı artıştır: 2 sürümünde 1997 Mbps'den, Wi-Fi 10 olarak da bilinen en son 802.11ax standardında neredeyse 6 Gbps'ye. Modern Wi-Fi bu seviyeye ulaşıyor Daha hızlı sinyal ve kod tasarımları, daha geniş kanallar ve teknoloji kullanımı sayesinde performans kazanımları .
Ana akım yüksek hızlı kablosuz yerel alan ağlarına ek olarak, Wi-Fi'nin gelişimi çeşitli niş projeleri de içermektedir. Örneğin, Wi-Fi HaLow (802.11ah), Wi-Fi'yi kablosuz Nesnelerin İnterneti pazarına getirme girişimiydi. Milimetre dalga Wi-Fi (802.11ad/ay), çok kısa mesafelerde de olsa 275 Gbps'ye kadar nominal veri hızlarını destekler.
Yüksek çözünürlüklü video akışı, sanal ve artırılmış gerçeklik, oyun, uzak ofis ve bulut bilişim ile ilgili yeni uygulama ve hizmetlerin yanı sıra kablosuz ağlarda yoğun trafiğe sahip çok sayıda kullanıcıyı destekleme ihtiyacı, yüksek performans gerektirir.
Wi-Fi 7 hedef
Mayıs 2019'da Yerel ve Metropol Alan Ağı Standartları Komitesi 802.11 Çalışma Grubunun BE (TGbe) alt grubu, Wi-Fi standardına artıracak yeni bir eklenti üzerinde çalışmaya başladı. 40 Gbit/s'den fazla nominal verim “tipik” Wi-Fi aralığının <= 7 GHz'inin bir frekans kanalında. Birçok belgede "en az 30 Gbps'lik maksimum verim" listelenmesine rağmen, yeni fiziksel katman protokolü 40 Gbps'yi aşan nominal hızlar sağlayacaktır.
Wi-Fi 7'nin bir diğer önemli gelişme yönü ise gerçek zamanlı uygulamalar için destek (oyunlar, sanal ve artırılmış gerçeklik, robot kontrolü). Wi-Fi'nin ses ve video trafiğini özel bir şekilde yönetmesine rağmen, Wi-Fi ağlarında Zamana Duyarlı Ağ İletişimi olarak da bilinen standart düzeyde garantili düşük gecikme süresinin (milisaniye) sağlanmasının temel olarak uzun süredir inanıldığı dikkate değerdir. imkansız. Kasım 2017'de IITP RAS ve Ulusal Araştırma Üniversitesi Ekonomi Yüksek Okulu'ndan ekibimiz (bunu PR olarak kabul etmeyin) IEEE 802.11 grubunda buna karşılık gelen bir teklifte bulundu. Teklif büyük ilgi uyandırdı ve konuyu daha ayrıntılı incelemek için Temmuz 2018'de özel bir alt grup oluşturuldu. Gerçek zamanlı uygulamaları desteklemek hem yüksek nominal veri hızlarını hem de gelişmiş bağlantı katmanı işlevselliğini gerektirdiğinden, 802.11 Çalışma Grubu Wi-Fi 7 içindeki gerçek zamanlı uygulamaları destekleyecek yöntemler geliştirmeye karar verdi.
Wi-Fi 7'nin önemli bir sorunu, 4GPP tarafından geliştirilen ve aynı lisanssız frekans bantlarında çalışan hücresel ağ teknolojileriyle (5G/3G) bir arada bulunmasıdır. LTE-LAA/NR-U'dan bahsediyoruz. Wi-Fi ve hücresel ağların bir arada bulunmasıyla ilgili sorunları incelemek için IEEE 802.11, Birlikte Var Olan Daimi Komite'yi (Coex SC) başlattı. Temmuz 3'da Viyana'da 802.11GPP ve IEEE 2019 katılımcılarının katıldığı çok sayıda toplantıya ve hatta ortak çalıştaya rağmen teknik çözümler henüz onaylanmadı. Bu yararsızlığın olası bir açıklaması, hem IEEE 802'nin hem de 3GPP'nin kendi teknolojilerini diğerine uyacak şekilde değiştirme konusunda isteksiz olmalarıdır. Böylece, Coex SC tartışmalarının Wi-Fi 7 standardını etkileyip etkilemeyeceği şu anda belli değil.
Gelişme süreci
Wi-Fi 7'nin geliştirme süreci çok erken aşamalarında olmasına rağmen, IEEE 500be olarak da bilinen Wi-Fi 7'nin yeni işlevlerine yönelik bugüne kadar 802.11'e yakın teklif geldi. Fikirlerin çoğu henüz alt grupta tartışılıyor ve bunlar hakkında henüz bir karar verilmedi. Diğer fikirler yakın zamanda onaylandı. Aşağıda hangi tekliflerin onaylandığı ve hangilerinin yalnızca tartışıldığı açıkça belirtilecektir.
Başlangıçta yeni ana mekanizmaların geliştirilmesinin Mart 2021'e kadar tamamlanması planlanmıştı. Standardın son versiyonunun 2024'ün başlarında çıkması bekleniyor. Ocak 2020'de 11be, mevcut çalışma temposunda gelişimin planlandığı gibi devam edip etmeyeceği konusundaki endişelerini dile getirdi. Standart geliştirme sürecini hızlandırmak için alt grup, 2021 yılına kadar yayınlanabilecek küçük bir dizi yüksek öncelikli özellik seçmeyi (Sürüm 1) ve gerisini Sürüm 2'de bırakmayı kabul etti. Yüksek öncelikli özellikler ana performans kazanımlarını sağlamalıdır. ve 320 MHz, 4K-QAM desteği, Wi-Fi 6 ve 16 akışlı MU-MIMO'dan OFDMA'ya yönelik belirgin iyileştirmeler içerir.
Grup, koronavirüs nedeniyle şu anda şahsen buluşmuyor ancak düzenli olarak telekonferanslar düzenliyor. Böylece gelişme biraz yavaşladı ama durmadı.
Teknoloji ayrıntıları
Wi-Fi 7'nin ana yeniliklerine bakalım.
- Yeni fiziksel katman protokolü, Wi-Fi 6 protokolünün iki kat artışla geliştirilmiş halidir 320 MHz'e kadar bant genişliği, uzaysal MU-MIMO akışlarının sayısını iki katına çıkarınBu, nominal verimi 2×2 = 4 kat artırır. Wi-Fi 7 ayrıca modülasyonu kullanmaya başlıyor 4K-QAMBu, nominal üretime %20 daha ekler. Bu nedenle Wi-Fi 7, Wi-Fi 2'nın nominal veri hızının 2x1,2x4,8 = 6 katını sağlayacaktır: Wi-Fi 7'nin maksimum nominal verimi 9,6 Gbps x 4,8 = 46 Gbit/s'dir. Ayrıca Wi-Fi'nin gelecekteki sürümleriyle uyumluluğun sağlanması için fiziksel katman protokolünde devrim niteliğinde bir değişiklik yapılacak, ancak bu değişiklik kullanıcılar tarafından görülmeyecek.
- Kanal erişim yöntemini değiştirme gerçek zamanlı uygulama desteği kablolu ağlara yönelik IEEE 802 TSN deneyimi dikkate alınarak gerçekleştirilecektir. Standartlar komitesinde devam eden tartışmalar, kanal erişimi için rastgele geri alma prosedürü, trafik hizmeti kategorileri ve dolayısıyla gerçek zamanlı trafik için ayrı kuyruklar ve paket hizmet politikaları ile ilgilidir.
- Wi-Fi 6'da (802.11ax) tanıtıldı OFDMA uzantısı – zaman ve frekans bölmeli kanal erişim yöntemi (4G ve 5G ağlarında kullanılana benzer) – optimum kaynak tahsisi için yeni fırsatlar sağlar. Ancak 11ax'te OFDMA yeterince esnek değildir. İlk olarak, erişim noktasının istemci cihaza önceden belirlenmiş boyutta yalnızca bir kaynak bloğu tahsis etmesine olanak tanır. İkincisi, istemci istasyonlar arasında doğrudan aktarımı desteklemez. Her iki dezavantaj da spektral verimliliği azaltır. Ayrıca eski Wi-Fi 6 OFDMA'nın esnekliğinin olmayışı, yoğun ağlarda performansı düşürür ve gerçek zamanlı uygulamalar için kritik olan gecikme süresini artırır. 11be bu OFDMA sorunlarını çözecektir.
- Wi-Fi 7'nin onaylanmış devrim niteliğindeki değişikliklerinden biri yerel destektir farklı frekanslarda birkaç paralel bağlantının eşzamanlı kullanımıBu, hem büyük veri hızları hem de son derece düşük gecikme süresi açısından çok kullanışlıdır. Modern yonga setleri halihazırda birden fazla bağlantıyı (örneğin 2.4 ve 5 GHz bantlarında) aynı anda kullanabilse de, bu bağlantılar bağımsızdır ve bu da böyle bir işlemin etkinliğini sınırlar. 11be'de, kanal kaynaklarının verimli kullanımına olanak tanıyan ve kanal erişim protokolünün kurallarında önemli değişiklikler gerektirecek kanallar arasında bir senkronizasyon düzeyi bulunacaktır.
- Çok geniş kanalların ve çok sayıda uzamsal akışın kullanılması, MIMO ve OFDMA için gereken kanal durumu tahmin prosedürüyle ilişkili yüksek ek yük sorununa yol açmaktadır. Bu ek yük, artan nominal veri hızlarından elde edilecek kazançları iptal eder. Bunu bekliyordum Kanal durumu değerlendirme prosedürü revize edilecek.
- Wi-Fi 7 bağlamında standartlar komitesi bazı "gelişmiş" veri aktarım yöntemlerinin kullanımını tartışıyor. Teorik olarak bu yöntemler, tekrarlanan iletim girişimlerinin yanı sıra aynı veya zıt yönlerde eşzamanlı iletim durumunda spektral verimliliği artırır. Bunlar, halihazırda hücresel ağlarda kullanılan hibrit otomatik tekrar isteğini (HARQ), tam çift yönlü modu ve ortogonal olmayan çoklu erişimi (NOMA) içerir. Bu teknikler literatürde teorik olarak iyi bir şekilde incelenmiştir, ancak sağladıkları verimlilik kazanımlarının bunları uygulamak için harcanan çabaya değip değmeyeceği henüz belli değildir.
- kullanımı HARQ Aşağıdaki sorun nedeniyle karmaşık. Wi-Fi'de, ek yükü azaltmak için paketler birbirine yapıştırılır. Wi-Fi'nin mevcut sürümlerinde, yapıştırılmış paketin içindeki her paketin teslimi onaylanır ve onay gelmezse paketin iletimi kanal erişim protokolü yöntemleri kullanılarak tekrarlanır. HARQ, yeniden denemeleri veri bağlantısından, daha fazla paketin olmadığı, yalnızca kod sözcüklerinin bulunduğu ve kod sözcüklerinin sınırlarının paketlerin sınırlarıyla çakışmadığı fiziksel katmana taşır. Bu senkronizasyonun bozulması, HARQ'un Wi-Fi'de uygulanmasını zorlaştırır.
- göre Tam Dubleks, o zaman şu anda ne hücresel ağlarda ne de Wi-Fi ağlarında aynı frekans kanalındaki verileri erişim noktasına (baz istasyonuna) ve bu noktadan aynı anda iletmek mümkün değildir. Teknik açıdan bakıldığında bu, iletilen ve alınan sinyalin gücündeki büyük farktan kaynaklanmaktadır. İletilen sinyalin alınan sinyalden dijital ve analog olarak çıkarılmasını birleştiren, iletimi sırasında bir Wi-Fi sinyali alabilen prototipler olmasına rağmen, bunların pratikte sağlayabileceği kazanç, herhangi bir zamanda göz ardı edilebilir. aşağı akış, yükselen olana eşit değildir (ortalama olarak “hastanede” azalan olan önemli ölçüde daha fazladır). Üstelik bu tür iki yönlü iletim, protokolü önemli ölçüde karmaşıklaştıracaktır.
- MIMO kullanarak birden fazla akışın iletilmesi, gönderen ve alıcı için birden fazla anten gerektirirken, dikey olmayan erişimle erişim noktası, tek bir antenden aynı anda iki alıcıya veri iletebilir. En son 5G spesifikasyonlarında çeşitli ortogonal olmayan erişim seçenekleri bulunmaktadır. Prototip NOMA Wi-Fi ilk olarak 2018 yılında IITP RAS'ta oluşturuldu (yine PR olarak düşünmeyin). %30-40 performans artışı gösterdi. Geliştirilen teknolojinin avantajı geriye dönük uyumluluğudur: İki alıcıdan biri, Wi-Fi 7'yi desteklemeyen eski bir cihaz olabilir. Genel olarak, farklı nesil cihazlar aynı anda çalışabildiğinden geriye dönük uyumluluk sorunu çok önemlidir. bir Wi-Fi ağında. Şu anda dünya çapında birçok ekip, NOMA ve MU-MIMO'nun birleşik kullanımının etkinliğini analiz ediyor ve bunun sonuçları, yaklaşımın gelecekteki kaderini belirleyecek. Ayrıca prototip üzerinde çalışmaya devam ediyoruz: Bir sonraki sürümü Temmuz 2020'de IEEE INFOCOM konferansında sunulacak.
- Son olarak, kaderi belirsiz olan bir diğer önemli yenilik ise erişim noktalarının koordineli çalışması. Birçok satıcının kurumsal Wi-Fi ağları için kendi merkezi denetleyicileri olmasına rağmen, bu tür denetleyicilerin yetenekleri genellikle uzun vadeli parametre yapılandırması ve kanal seçimiyle sınırlıdır. Standartlar komitesi, koordineli iletim planlaması, ışın oluşturma ve hatta dağıtılmış MIMO sistemlerini içeren komşu erişim noktaları arasında daha yakın işbirliğini tartışıyor. Göz önünde bulundurulan yaklaşımlardan bazıları sıralı girişim iptalini kullanıyor (NOMA'dakiyle hemen hemen aynı). 11be koordinasyonuna yönelik yaklaşımlar henüz geliştirilmemiş olsa da, standardın, farklı üreticilerin erişim noktalarının, karşılıklı paraziti azaltmak amacıyla iletim programlarını birbirleriyle koordine etmesine olanak sağlayacağına şüphe yoktur. Grubun bazı üyeleri Sürüm 2'de bunu yapmaya kararlı olsa da diğer, daha karmaşık yaklaşımların (dağıtılmış MU-MIMO gibi) standarda uygulanması daha zor olacaktır. Sonuç ne olursa olsun, erişim noktası koordinasyon yöntemlerinin kaderi belirsizdir. Standardın kapsamına girse bile pazara ulaşamayabilirler. HCCA (11e) ve HCCA TXOP Negotiation (11be) gibi çözümleri kullanarak Wi-Fi iletimlerine düzen getirmeye çalışırken de benzer bir şey yaşanmıştı.
Özetle, ilk beş grupla ilgili tekliflerin çoğunun Wi-Fi 7'nin parçası olacağı, son iki grupla ilgili tekliflerin ise etkililiğini kanıtlamak için önemli ek araştırmalara ihtiyaç duyduğu görülüyor.
Daha fazla teknik detay
Wi-Fi 7 ile ilgili teknik detaylar okunabilir (İngilizce)
Kaynak: habr.com