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Was erwartet uns in Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

In jüngster Zeit sind Geräte auf den Markt gekommen, die die Wi-Fi 6-Technologie (IEEE 802.11ax) unterstützen, über die viel gesprochen wird. Nur wenige Menschen wissen, dass bereits eine neue Generation von Wi-Fi-Technologien entwickelt wird - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). Informationen zu Wi-Fi 7 finden Sie in diesem Artikel.

Die Hauptfunktionen von Wi-Fi 7 (Bild aus dem Artikel https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9090146)

Hintergrund


Im September 2020 feiern wir das 30-jährige Jubiläum des IEEE 802.11-Projekts, das unser Leben erheblich beeinflusst hat. Derzeit ist die Wi-Fi-Technologie, die von der IEEE 802.11-Standardfamilie definiert wird, die beliebteste drahtlose Technologie für die Verbindung mit dem Internet: Wi-Fi überträgt mehr als die Hälfte des Benutzerverkehrs. Während die Mobilfunktechnologien beispielsweise alle zehn Jahre umbenannt werden und beispielsweise den Namen 4G durch 5G ersetzen, sind für Wi-Fi-Benutzer die Erhöhung der Datenübertragungsgeschwindigkeit sowie die Einführung neuer Dienste und neuer Funktionen nahezu unsichtbar. Nur wenige Kunden interessieren sich für die Buchstaben "n", "ac" oder "ax", die auf den Geräteboxen auf "802.11" folgen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sich Wi-Fi nicht entwickelt.

Ein Beweis für die Entwicklung von Wi-Fi ist ein starker Anstieg der nominalen Datenübertragungsgeschwindigkeiten: von 2 Mbit / s in der Version von 1997 auf fast 10 Gbit / s im neuesten 802.11ax-Standard, auch bekannt als Wi-Fi 6. Modernes Wi-Fi erreicht Diese Leistung wird durch schnellere Signal- und Code-Designs, breitere Kanäle und den Einsatz von MIMO- Technologien gesteigert .

Neben dem Hauptfokus von Hochgeschwindigkeits-WLANs umfasst die Entwicklung von Wi-Fi mehrere Nischenprojekte. Zum Beispiel war Wi-Fi HaLow (802.11ah) ein Versuch, Wi-Fi auf den Markt für drahtloses Internet der Dinge zu bringen. Millimeter-Range-Wi-Fi (802.11ad / ay) unterstützt nominelle Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 275 Gbit / s, allerdings für sehr kurze Entfernungen.

Neue Anwendungen und Dienste in Bezug auf hochauflösende Videostreams, virtuelle und erweiterte Realität, Spiele, Remote Office und Cloud Computing sowie die Notwendigkeit, eine große Anzahl von Benutzern mit intensivem Datenverkehr in drahtlosen Netzwerken zu unterstützen, erfordern eine hohe Leistung.

Wi-Fi-Ziele 7


Im Mai 2019 begann die BE-Untergruppe (TGbe) der 802.11-Arbeitsgruppe des Ausschusses für die Standardisierung lokaler und städtischer Netze mit der Arbeit an einer neuen Ergänzung des Wi-Fi-Standards, die die nominale Bandbreite in einem „typischen“ Frequenzkanal auf mehr als 40 Gbit / s erhöhen wird für Wi-Fi-Band <= 7 GHz. Obwohl viele Dokumente eine „maximale Bandbreite von mindestens 30 Gbit / s“ aufweisen, bietet das neue Protokoll der physischen Schicht eine Nenngeschwindigkeit von über 40 Gbit / s.

Ein weiterer wichtiger Entwicklungsbereich für Wi-Fi 7 ist die Unterstützung von Echtzeitanwendungen.(Spiele, virtuelle und erweiterte Realität, Robotersteuerung). Es ist bemerkenswert, dass Wi-Fi zwar auf Audio- und Videoverkehr spezialisiert ist, aber lange Zeit davon ausgegangen wurde, dass die Bereitstellung von standardmäßig garantierten niedrigen Latenzen (Einheiten von Millisekunden), auch als zeitempfindliches Netzwerk bezeichnet, in Wi-Fi-Netzwerken grundsätzlich unmöglich ist. Im November 2017 hat unser Team vom IPPI RAS und der Higher School of Economics (nicht als PR gezählt) einen entsprechenden Vorschlag in der IEEE 802.11-Gruppe gemacht. Der Vorschlag stieß auf großes Interesse, und im Juli 2018 wurde eine spezielle Untergruppe eingerichtet, um dieses Problem weiter zu untersuchen. Da Echtzeitanwendungen sowohl hohe nominelle Datenraten als auch eine Erweiterung der Verbindungsschichtfunktionalität erfordern, Arbeitsgruppe 802.11 beschloss, Methoden zur Unterstützung von Echtzeitanwendungen in Wi-Fi 7 zu entwickeln.

Ein wichtiges Problem im Zusammenhang mit Wi-Fi 7 ist die Koexistenz mit Mobilfunknetzwerktechnologien (4G / 5G), die von 3GPP entwickelt wurden und in denselben nicht lizenzierten Frequenzbändern arbeiten. Es geht um LTE-LAA / NR-U. Um die Probleme im Zusammenhang mit der Koexistenz von Wi-Fi und Mobilfunknetzen zu untersuchen, hat IEEE 802.11 das Coexisting Standing Committee (Coex SC) ins Leben gerufen. Trotz zahlreicher Treffen und sogar eines gemeinsamen Workshops von 3GPP- und IEEE 802.11-Teilnehmern im Juli 2019 in Wien wurden technische Lösungen noch nicht genehmigt. Eine mögliche Erklärung für eine solche fruchtlose Aktivität ist, dass sowohl IEEE 802 als auch 3GPP ihre eigenen Technologien nicht ändern möchten, um sie mit anderen in Einklang zu bringen. Daher ist derzeit nicht klar, ob Diskussionen im Rahmen von Coex SC den Wi-Fi 7-Standard beeinflussen werden .

Entwicklungsprozess


Obwohl der Wi-Fi 7-Entwicklungsprozess noch in den Kinderschuhen steckt, wurden rund 500 neue Funktionen für die Zukunft von Wi-Fi 7, auch bekannt als IEEE 802.11be, eingereicht. Die meisten Ideen werden nur in der Untergruppe be diskutiert und eine Entscheidung darüber wurde noch nicht getroffen. Andere Ideen wurden kürzlich genehmigt. Im Folgenden wird klar angegeben, welche Vorschläge genehmigt werden und welche nur zur Diskussion stehen.

Bild

Ursprünglich war geplant, die Entwicklung der wichtigsten neuen Mechanismen bis März 2021 abzuschließen. Die endgültige Fassung des Standards wird für Anfang 2024 erwartet. Im Januar 2020 äußerte sich die Untergruppe 11 besorgt darüber, ob die Entwicklung im aktuellen Tempo planmäßig verlaufen würde. Um den Standardentwicklungsprozess zu beschleunigen, stimmte die Untergruppe zu, einen kleinen Satz von Funktionen mit hoher Priorität auszuwählen, die bis 2021 (Release 1) freigegeben werden können, und den Rest Release 2 zu überlassen. Funktionen mit hoher Priorität sollten den Hauptleistungsschub bieten und Unterstützung für 320 MHz, 4K- QAM, offensichtliche OFDMA-Verbesserungen von Wi-Fi 6, MU-MIMO mit 16 Streams.

Aufgrund des Coronavirus wird die Gruppe jetzt nicht persönlich anwesend sein, sondern regelmäßig Newsgroups abhalten. Somit verlangsamte sich die Entwicklung etwas, hörte aber nicht auf.

Technologiedetails


Betrachten Sie die wichtigsten Innovationen von Wi-Fi 7.

  1. Wi-Fi 6 c 320 , MU-MIMO, 2x2 = 4 . Wi-Fi 7 4K-QAM, 20% . , Wi-Fi 7 2x2x1,2 = 4,8 Wi-Fi 6: Wi-Fi 7 9,6 / 4,8 = 46 /. , , Wi-Fi, .
  2. IEEE 802 TSN . , , , , .
  3. Wi-Fi 6 (802.11ax) OFDMA – ( , 4G 5G) – . 11ax OFDMA . -, . -, . . , Wi-Fi 6 OFDMA , . 11be OFDMA.
  4. Wi-Fi 7 , , . , , 2.4 5 , , . 11be , .
  5. , , MIMO OFDMA. . , .
  6. Wi-Fi 7 «» . , . (HARQ), , full-duplex (NOMA). , , , , , .
    • HARQ . Wi-Fi . Wi-Fi , , . HARQ , , , . HARQ Wi-Fi.
    • Full-Duplex, , Wi-Fi ( ), . . , , Wi-Fi , , , - , ( « » ). .
    • MIMO , . 5G. NOMA Wi-Fi 2018 . ( ). 30-40%. : , Wi-Fi 7. , Wi-Fi . NOMA MU-MIMO, . : IEEE INFOCOM 2020 .
  7. , , , . Wi-Fi, , , . , , beamforming ( ) MIMO. ( , NOMA). 11be , , , . , , (, MU-MIMO), , Release 2. . , . Wi-Fi c , HCCA (11e) HCCA TXOP Negotiation (11be).

Zusammenfassend scheint es, dass die meisten Vorschläge, die sich auf die ersten fünf Gruppen beziehen, Teil von Wi-Fi 7 werden, während die Vorschläge, die sich auf die letzten beiden Gruppen beziehen, erhebliche zusätzliche Untersuchungen erfordern, um ihre Wirksamkeit zu beweisen.

Weitere technische Details


Technische Details zu Wi-Fi 7 finden Sie hier (auf Englisch)

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