Gần đây, các thiết bị hỗ trợ công nghệ Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) đang được nhắc đến nhiều cũng đã có mặt trên thị trường. Nhưng ít người biết rằng sự phát triển của thế hệ công nghệ Wi-Fi mới đang được tiến hành - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). Hãy cùng tìm hiểu Wi-Fi 7 sẽ như thế nào trong bài viết này nhé.
thời tiền sử
Vào tháng 2020 năm 30, chúng tôi sẽ kỷ niệm 802.11 năm dự án IEEE 802.11, dự án đã tác động đáng kể đến cuộc sống của chúng ta. Hiện tại, công nghệ Wi-Fi, được xác định theo dòng tiêu chuẩn IEEE 4, là công nghệ không dây phổ biến nhất được sử dụng để kết nối với Internet, trong đó Wi-Fi chiếm hơn một nửa lưu lượng truy cập của người dùng. Trong khi công nghệ di động tự đổi tên mỗi thập kỷ, chẳng hạn như thay thế tên 5G bằng 802.11G, đối với người dùng Wi-Fi, những cải tiến về tốc độ dữ liệu cũng như việc giới thiệu các dịch vụ và tính năng mới hầu như không được chú ý. Rất ít khách hàng quan tâm đến các chữ cái “n”, “ac” hay “ax” theo sau “XNUMX” trên hộp thiết bị. Nhưng điều đó không có nghĩa là Wi-Fi không phát triển.
Một bằng chứng về sự phát triển của Wi-Fi là sự gia tăng đáng kể về tốc độ dữ liệu định mức: từ 2 Mbps ở phiên bản 1997 lên gần 10 Gbps ở chuẩn 802.11ax mới nhất, còn được gọi là Wi-Fi 6. Wi-Fi hiện đại đạt đến mức đó tăng hiệu suất nhờ thiết kế tín hiệu và mã nhanh hơn, kênh rộng hơn và sử dụng công nghệ .
Ngoài xu hướng chủ đạo của mạng cục bộ không dây tốc độ cao, sự phát triển của Wi-Fi còn bao gồm một số dự án thích hợp. Ví dụ: Wi-Fi HaLow (802.11ah) là một nỗ lực đưa Wi-Fi đến thị trường Internet of Things không dây. Wi-Fi sóng milimet (802.11ad/ay) hỗ trợ tốc độ dữ liệu danh nghĩa lên tới 275 Gbps, mặc dù ở khoảng cách rất ngắn.
Các ứng dụng và dịch vụ mới liên quan đến truyền phát video độ phân giải cao, thực tế ảo và tăng cường, chơi game, văn phòng từ xa và điện toán đám mây cũng như nhu cầu hỗ trợ số lượng lớn người dùng với lưu lượng truy cập lớn trên mạng không dây, đòi hỏi hiệu suất cao.
Mục tiêu Wi-Fi 7
Vào tháng 2019 năm 802.11, nhóm con BE (TGbe) của Nhóm làm việc XNUMX của Ủy ban Tiêu chuẩn Mạng Khu vực Đô thị và Địa phương đã bắt đầu nghiên cứu một bổ sung mới cho tiêu chuẩn Wi-Fi sẽ tăng thông lượng danh nghĩa lên tới hơn 40 Gbit/s trong một kênh tần số của dải Wi-Fi “điển hình” <= 7 GHz. Mặc dù nhiều tài liệu liệt kê “thông lượng tối đa ít nhất là 30 Gbps”, giao thức lớp vật lý mới sẽ cung cấp tốc độ danh nghĩa vượt quá 40 Gbps.
Một hướng phát triển quan trọng khác của Wi-Fi 7 là hỗ trợ cho các ứng dụng thời gian thực (trò chơi, thực tế ảo và tăng cường, điều khiển robot). Đáng chú ý là mặc dù Wi-Fi xử lý lưu lượng âm thanh và video theo một cách đặc biệt, nhưng từ lâu người ta đã tin rằng việc cung cấp độ trễ thấp (mili giây) được đảm bảo ở mức tiêu chuẩn, còn được gọi là Mạng nhạy cảm với thời gian, trong mạng Wi-Fi về cơ bản là không thể nào. Vào tháng 2017 năm 802.11, nhóm của chúng tôi từ IITP RAS và Trường Kinh tế Cao cấp thuộc Đại học Nghiên cứu Quốc gia (không coi đó là PR) đã đưa ra một đề xuất tương ứng trong nhóm IEEE 2018. Đề xuất này đã thu hút rất nhiều sự quan tâm và một nhóm nhỏ đặc biệt đã được thành lập vào tháng 802.11 năm 7 để nghiên cứu sâu hơn về vấn đề này. Vì việc hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực đòi hỏi cả tốc độ dữ liệu danh nghĩa cao và chức năng lớp liên kết nâng cao nên Nhóm làm việc XNUMX đã quyết định phát triển các phương pháp hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực trong Wi-Fi XNUMX.
Một vấn đề quan trọng với Wi-Fi 7 là nó cùng tồn tại với các công nghệ mạng di động (4G/5G) đang được 3GPP phát triển và hoạt động trong cùng dải tần không được cấp phép. Chúng ta đang nói về LTE-LAA/NR-U. Để nghiên cứu các vấn đề liên quan đến sự cùng tồn tại của Wi-Fi và mạng di động, IEEE 802.11 đã thành lập Ủy ban thường trực cùng tồn tại (Coex SC). Mặc dù đã có nhiều cuộc họp và thậm chí là hội thảo chung giữa những người tham gia 3GPP và IEEE 802.11 vào tháng 2019 năm 802 tại Vienna, các giải pháp kỹ thuật vẫn chưa được phê duyệt. Một lời giải thích khả dĩ cho sự vô ích này là cả IEEE 3 và XNUMXGPP đều miễn cưỡng thay đổi công nghệ của mình để phù hợp với công nghệ kia. Như vậy, Hiện vẫn chưa rõ liệu các cuộc thảo luận của Coex SC có ảnh hưởng đến tiêu chuẩn Wi-Fi 7 hay không.
Quá trình phát triển
Mặc dù quá trình phát triển Wi-Fi 7 đang ở giai đoạn đầu nhưng cho đến nay đã có gần 500 đề xuất về chức năng mới cho Wi-Fi 7 sắp ra mắt, còn được gọi là IEEE 802.11be. Hầu hết các ý tưởng chỉ đang được thảo luận trong nhóm be và quyết định về chúng vẫn chưa được đưa ra. Những ý tưởng khác gần đây đã được phê duyệt. Dưới đây sẽ chỉ rõ những đề xuất nào được phê duyệt và những đề xuất nào chỉ đang được thảo luận.
Theo kế hoạch ban đầu, việc phát triển các cơ chế chính mới sẽ được hoàn thành vào tháng 2021 năm 2024. Phiên bản cuối cùng của tiêu chuẩn dự kiến sẽ ra mắt vào đầu năm 2020. Vào tháng 11 năm 2021, 1be nêu lên mối lo ngại về việc liệu việc phát triển có giữ đúng tiến độ với tốc độ làm việc hiện tại hay không. Để đẩy nhanh quá trình phát triển tiêu chuẩn, nhóm phụ đã đồng ý chọn một tập hợp nhỏ các tính năng có mức độ ưu tiên cao có thể được phát hành vào năm 2 (Bản phát hành 320) và để phần còn lại ở Bản phát hành 4. Các tính năng có mức độ ưu tiên cao sẽ mang lại hiệu suất chính đạt được và bao gồm hỗ trợ 6 MHz, 16K-QAM, những cải tiến rõ ràng đối với OFDMA từ Wi-Fi XNUMX, MU-MIMO với XNUMX luồng.
Do virus coronavirus, nhóm hiện không gặp mặt trực tiếp mà thường xuyên tổ chức các cuộc họp từ xa. Vì vậy, sự phát triển có phần chậm lại nhưng không dừng lại.
Chi tiết công nghệ
Hãy cùng xem những cải tiến chính của Wi-Fi 7.
- Giao thức lớp vật lý mới là sự phát triển của giao thức Wi-Fi 6 với mức tăng gấp đôi băng thông lên tới 320 MHz, gấp đôi số luồng MU-MIMO không gian, làm tăng thông lượng danh nghĩa lên 2×2 = 4 lần. Wi-Fi 7 cũng bắt đầu sử dụng chế độ điều chế 4K-QAM, bổ sung thêm 20% vào thông lượng danh nghĩa. Do đó, Wi-Fi 7 sẽ cung cấp 2x2x1,2 = 4,8 lần tốc độ dữ liệu định mức của Wi-Fi 6: Thông lượng định mức tối đa của Wi-Fi 7 là 9,6 Gbps x 4,8 = 46 Gbit/s. Ngoài ra, sẽ có một sự thay đổi mang tính cách mạng trong giao thức lớp vật lý để đảm bảo khả năng tương thích với các phiên bản Wi-Fi trong tương lai, nhưng nó sẽ vẫn ẩn đối với người dùng.
- Thay đổi phương thức truy cập kênh cho hỗ trợ ứng dụng thời gian thực sẽ được thực hiện có tính đến trải nghiệm của IEEE 802 TSN dành cho mạng có dây. Các cuộc thảo luận đang diễn ra trong ủy ban tiêu chuẩn liên quan đến thủ tục dự phòng ngẫu nhiên cho truy cập kênh, các loại dịch vụ lưu lượng và do đó tách các hàng đợi cho lưu lượng thời gian thực và các chính sách dịch vụ gói.
- Được giới thiệu trong Wi-Fi 6 (802.11ax) OFDMA. – phương thức truy cập kênh phân chia theo thời gian và tần số (tương tự như phương thức được sử dụng trong mạng 4G và 5G) – mang lại cơ hội mới để phân bổ tài nguyên tối ưu. Tuy nhiên, ở 11ax, OFDMA không đủ linh hoạt. Đầu tiên, nó cho phép điểm truy cập chỉ phân bổ một khối tài nguyên có kích thước được xác định trước cho thiết bị khách. Thứ hai, nó không hỗ trợ truyền trực tiếp giữa các trạm khách hàng. Cả hai nhược điểm đều làm giảm hiệu suất quang phổ. Ngoài ra, sự thiếu linh hoạt của OFDMA Wi-Fi 6 cũ làm giảm hiệu suất trong các mạng dày đặc và tăng độ trễ, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng thời gian thực. 11be sẽ giải quyết những vấn đề OFDMA này.
- Một trong những thay đổi mang tính cách mạng đã được xác nhận của Wi-Fi 7 là hỗ trợ gốc sử dụng đồng thời một số kết nối song song ở các tần số khác nhau, rất hữu ích cho cả tốc độ dữ liệu lớn và độ trễ cực thấp. Mặc dù các chipset hiện đại đã có thể sử dụng đồng thời nhiều kết nối, chẳng hạn như ở băng tần 2.4 và 5 GHz, các kết nối này độc lập, điều này làm hạn chế tính hiệu quả của hoạt động đó. Trong 11be, sẽ có mức độ đồng bộ hóa giữa các kênh cho phép sử dụng hiệu quả tài nguyên kênh và sẽ kéo theo những thay đổi đáng kể trong các quy tắc của giao thức truy cập kênh.
- Việc sử dụng các kênh rất rộng và số lượng lớn các luồng không gian dẫn đến vấn đề về chi phí cao liên quan đến thủ tục ước tính trạng thái kênh cần thiết cho MIMO và OFDMA. Chi phí này sẽ loại bỏ mọi lợi ích từ việc tăng tốc độ dữ liệu danh nghĩa. Dự kiến rằng thủ tục đánh giá tình trạng kênh sẽ được sửa đổi.
- Trong bối cảnh Wi-Fi 7, ủy ban tiêu chuẩn đang thảo luận về việc sử dụng một số phương thức truyền dữ liệu "tiên tiến". Về lý thuyết, các phương pháp này cải thiện hiệu suất phổ trong trường hợp cố gắng truyền lặp lại, cũng như truyền đồng thời theo cùng hướng hoặc ngược hướng. Chúng bao gồm yêu cầu lặp lại tự động kết hợp (HARQ), hiện được sử dụng trong mạng di động, chế độ song công hoàn toàn và đa truy cập không trực giao (NOMA). Về mặt lý thuyết, những kỹ thuật này đã được nghiên cứu kỹ lưỡng trong tài liệu, nhưng vẫn chưa rõ liệu mức tăng năng suất mà chúng mang lại có xứng đáng với nỗ lực thực hiện chúng hay không.
- Sử dụng HARQ phức tạp bởi vấn đề sau. Trong Wi-Fi, các gói được dán lại với nhau để giảm chi phí. Trong các phiên bản Wi-Fi hiện tại, việc phân phối từng gói bên trong gói được dán sẽ được xác nhận và nếu không có xác nhận, việc truyền gói sẽ được lặp lại bằng các phương thức giao thức truy cập kênh. HARQ chuyển các lần thử lại từ liên kết dữ liệu sang lớp vật lý, nơi không còn gói nào nữa mà chỉ có các từ mã và ranh giới của các từ mã không trùng với ranh giới của các gói. Quá trình giải đồng bộ hóa này làm phức tạp việc triển khai HARQ trong Wi-Fi.
- đối với Full-duplex, thì hiện tại cả mạng di động và mạng Wi-Fi đều không thể truyền dữ liệu đồng thời trên cùng một kênh tần số đến và từ điểm truy cập (trạm gốc). Từ quan điểm kỹ thuật, điều này là do sự khác biệt lớn về công suất của tín hiệu truyền và nhận. Mặc dù có những nguyên mẫu kết hợp phép trừ kỹ thuật số và analog của tín hiệu được truyền khỏi tín hiệu nhận được, có khả năng nhận tín hiệu Wi-Fi trong quá trình truyền, nhưng mức tăng mà chúng có thể mang lại trong thực tế có thể không đáng kể do thực tế là tại bất kỳ thời điểm nào. chiều xuôi không bằng chiều đi lên (trung bình “trong bệnh viện” chiều đi xuống lớn hơn đáng kể). Hơn nữa, việc truyền hai chiều như vậy sẽ làm phức tạp đáng kể giao thức.
- Trong khi truyền nhiều luồng bằng MIMO yêu cầu nhiều ăng-ten cho người gửi và người nhận, với quyền truy cập không trực giao, điểm truy cập có thể truyền dữ liệu đồng thời đến hai người nhận từ một ăng-ten. Nhiều tùy chọn truy cập không trực giao khác nhau được bao gồm trong thông số kỹ thuật 5G mới nhất. Nguyên mẫu KHÔNG NHƯNG Wi-Fi lần đầu tiên được tạo ra vào năm 2018 tại IITP RAS (một lần nữa, đừng coi đó là PR). Nó cho thấy hiệu suất tăng 30-40%. Ưu điểm của công nghệ phát triển là khả năng tương thích ngược: một trong hai thiết bị nhận có thể là thiết bị lỗi thời không hỗ trợ Wi-Fi 7. Nhìn chung, vấn đề tương thích ngược là rất quan trọng, vì các thiết bị thuộc các thế hệ khác nhau có thể hoạt động đồng thời trên mạng Wi-Fi. Hiện tại, một số nhóm trên khắp thế giới đang phân tích tính hiệu quả của việc sử dụng kết hợp NOMA và MU-MIMO, kết quả của chúng sẽ quyết định số phận tương lai của phương pháp này. Chúng tôi cũng đang tiếp tục nghiên cứu nguyên mẫu: phiên bản tiếp theo của nó sẽ được trình bày tại hội nghị IEEE INFOCOM vào tháng 2020 năm XNUMX.
- Cuối cùng, một sự đổi mới quan trọng khác nhưng có số phận không rõ ràng là phối hợp hoạt động của các điểm truy cập. Mặc dù nhiều nhà cung cấp có bộ điều khiển tập trung riêng cho mạng Wi-Fi doanh nghiệp, khả năng của các bộ điều khiển đó thường bị giới hạn ở việc cấu hình tham số dài hạn và lựa chọn kênh. Ủy ban tiêu chuẩn đang thảo luận về sự hợp tác chặt chẽ hơn giữa các điểm truy cập lân cận, bao gồm lập kế hoạch truyền dẫn phối hợp, định dạng chùm tia và thậm chí cả các hệ thống MIMO phân tán. Một số phương pháp đang được xem xét sử dụng tính năng khử nhiễu tuần tự (tương tự như trong NOMA). Mặc dù các phương pháp phối hợp 11be vẫn chưa được phát triển nhưng chắc chắn rằng tiêu chuẩn này sẽ cho phép các điểm truy cập từ các nhà sản xuất khác nhau phối hợp lịch trình truyền tải với nhau để giảm nhiễu lẫn nhau. Các cách tiếp cận khác, phức tạp hơn (chẳng hạn như MU-MIMO phân tán) sẽ khó triển khai thành tiêu chuẩn hơn, mặc dù một số thành viên của nhóm quyết tâm thực hiện điều đó trong Phiên bản 2. Bất kể kết quả ra sao, số phận của các phương pháp phối hợp điểm truy cập sẽ như thế nào Không rõ ràng. Ngay cả khi được đưa vào tiêu chuẩn, chúng cũng có thể không tiếp cận được thị trường. Điều tương tự đã từng xảy ra trước đây khi cố gắng sắp xếp trật tự cho việc truyền Wi-Fi bằng các giải pháp như HCCA (11e) và HCCA TXOP Discussion (11be).
Tóm lại, có vẻ như hầu hết các đề xuất liên quan đến năm nhóm đầu tiên sẽ trở thành một phần của Wi-Fi 7, trong khi các đề xuất liên quan đến hai nhóm cuối cùng yêu cầu nghiên cứu bổ sung đáng kể để chứng minh tính hiệu quả của chúng.
Thêm chi tiết kỹ thuật
Chi tiết kỹ thuật về Wi-Fi 7 có thể được đọc (bằng tiếng Anh)
Nguồn: www.habr.com