У вересні 2020 року ми відзначили 30-ту річницю проєкту IEEE 802.11, який змінив наш спосіб підключення. Сьогодні Wi-Fi, визначений серією стандартів IEEE 802.11, є найпопулярнішою бездротовою технологією для передачі даних. Wi-Fi передає більш ніж половину трафіку користувачів. У той час як стільникові технології змінюють бренд кожного десятиліття (4G на 5G), для користувачів Wi-Fi перехід на більш високі швидкості передачі даних відбувається практично без попередження. Лише кілька клієнтів хвилюють літери «n», «ac» або «ax» після «802.11» на коробках побутової електроніки. Але це не означає, що Wi-Fi не розвивається. Від першого стандарту IEEE 802.11 зі швидкістю 2 Мбіт/с у 1997 році Wi-Fi 6 тепер має швидкість майже 10 Гбіт/с. Звичайно, Wi-Fi 7 буде швидше.

На додаток до основного напрямку високошвидкісної бездротової локальної мережі, еволюція Wi-Fi також включає кілька нішевих проєктів. Наприклад, Wi-Fi HaLow (802.11ah) виводить Wi-Fi на ринок бездротового Інтернету речей. mmWave Wi-Fi (802.11ad/ay) підтримує номінальну швидкість передачі даних до 275 Гбіт/с внаслідок дуже низького діапазону.

У травні 2019 року робоча група BE (TGbe) почала роботу над новою редакцією стандарту Wi-Fi. Їм вдалося збільшити номінальну пропускну здатність до понад 40 Гбіт/с у каналах ≤ 7 ГГц. Вони також забезпечили підтримку програм реального часу (RTA). Крім збільшення швидкості передачі даних і зменшення затримки, ці функції переосмислюють ключові концепції роботи Wi-Fi. У цій статті ми розглянемо сім найкращих технологічних тенденцій, які приносить Wi-Fi 7.

Топ інновацій Wi-Fi

Проєкт 11be містить дуже високі цілі щодо кращої номінальної швидкості передачі даних. Він також націлений на високу спектральну ефективність, а також низький рівень перешкод і підтримку RTA. Для досягнення цих цілей робоча група 802.11 обговорила 500 пропозицій з різних сфер. Ці поля стануть сімома головними нововведеннями Wi-Fi 7.

1) EHT PHY

Wi-Fi 7 було схвалено для розширення PHY старого стандарту Wi-Fi шляхом подвоєння пропускної здатності та кількості SS у MU-MIMO. Це збільшує номінальну пропускну здатність у 2 х 2 = 4 рази. PHY також забезпечує вищу швидкість MCS завдяки використанню 4K-QAM. Це призводить до збільшення номінальної пропускної здатності на 20%.

Таким чином, Wi-Fi 7 запропонує до 2 × 2 × 1,2 = 4,8 раза більше номінальної швидкості передачі даних порівняно з Wi-Fi 6 9,6 Гбіт/с. Це означає, що максимальна номінальна пропускна здатність Wi-Fi 7 становить 9,6 Гбіт/с × 4,8 ≈ 46 Гбіт/с. Крім того, основні зміни в протоколі PHY пов’язані з узагальненням старих заголовків PHY.

2) EDCA з функціями 802 TSN

Для підтримки RTA TGbe вивчає основні висновки IEEE 802 TSN і обговорює, як покращити EDCA. Поточні дискусії в комітеті зі стандартів стосуються процедур відмови, змінного струму та політики пакетної служби.

3) Розширений OFDMA

Введення OFDMA в 11ax надає нові можливості для оптимізації розподілу ресурсів. Але в 11ax OFDMA недостатньо гнучкий. По-перше, це дозволяє AP виділяти лише одну одиницю ресурсу (RU) попередньо визначеного розміру клієнтській STA. По-друге, він не підтримує передачу за прямим посиланням. Обидві ці проблеми знижують спектральну ефективність. Крім того, негнучкість старого OFDMA погіршує продуктивність і збільшує затримку в щільних розгортаннях. Це критично для RTA. TGbe піклується про ці проблеми в OFDMA.

4) Багатоланкова робота

Однією з головних змін, якими відомий Wi-Fi 7, є вбудована підтримка багатоканальної роботи. Це забезпечує високу швидкість передачі даних і надзвичайно низьку затримку. Хоча сучасні чипсети можуть використовувати декілька каналів одночасно, ці зв’язки є незалежними. Це обмежує ефективність цієї операції. 11be прагне знайти такий рівень синхронізації між посиланнями, щоб забезпечити ефективне використання ресурсів каналу та не страждати від перешкод у щільному розгортанні.

5) Оптимізація виявлення каналів

MU-MIMO та OFDMA вищого порядку в широких каналах вимагають пристроїв для обміну великою кількістю інформації про стан каналу. Великі накладні витрати, пов’язані з процесом зондування, зводять нанівець переваги, які масштабування PHY забезпечить на папері. Тому велика увага приділяється методам, які можуть зменшити накладні витрати на звучання каналу.

6) Розширена технологія PHY для підвищення спектральної ефективності

До впровадження TGbe робоча група 802.11 обговорювала кілька передових методів PHY, які повинні забезпечити величезне зростання. Хоча гібридний запит на автоматичне повторення (HARQ), операція FD і неортогональний множинний доступ (NOMA) були широко вивчені в літературі, незрозуміло, чи є переваги, запропоновані цими методами, достатньо високими, щоб компенсувати необхідні зміни. Під час роботи над випуском 1 TGbe зосередився на прямих високопріоритетних функціях. Після роботи група не сумнівається, що спільнота має час для подальшої оцінки HARQ, NOMA та FD у середовищі Wi-Fi.

7) Співпраця кількох точок доступу

Ще одна важлива інновація, яку привносить 11be, — це співпраця з кількома точками доступу. Робоча група 802.11 має головну турботу про повний розподіл координації між найближчими точками доступу. Хоча багато постачальників мають власні центральні контролери для корпоративних мереж Wi-Fi, такі контролери обмежені у своїй здатності налаштовувати довгострокові параметри та вибирати канали. TGbe обговорив тіснішу співпрацю між найближчими AP. Це включає скоординоване планування, формування променя та навіть розподілені системи MIMO.

Висновок

Зміни в стандарті 802.11be є наступною важливою віхою в довгостроковій історії успіху Wi-Fi. Його основна здатність пов’язана з високою пропускною здатністю та підтримкою додатків у реальному часі. Хоча процес розвитку стандарту все ще знаходиться на зародковому етапі, ми вже можемо окреслити майбутню технологію та вказати на її плюси та мінуси, а також на відкриті проблеми.

Теоретично вищі номінальні швидкості передачі даних і менші затримки можуть бути досягнуті лише за допомогою першої інновації: EHT PHY. Однак на практиці лише EHT PHY не може забезпечити кінцевим користувачам високу пропускну здатність і збільшення затримки. Це пов’язано з його неліцензійним спектром, перешкодами та великими накладними витратами. Ось чому, крім EHT PHY, TGbe обговорює шість інших інновацій Wi-Fi 7.

Модифікований EDCA та OFDMA забезпечить підтримку RTA. Крім того, OFDMA стане більш гнучким для підвищення спектральної ефективності. Багатоканальна робота в стандарті Wi-Fi підвищить гнучкість використання ресурсів. Це також забезпечить альтернативний підхід для підвищення пропускної здатності. Розширені методи PHY, такі як HARQ, NOMA та FD, можуть покращити спектральну ефективність, а також різні методи взаємодії кількох точок доступу.