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Qu'est-ce qui nous attend dans le Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Récemment, des appareils prenant en charge la technologie Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax), dont on parle beaucoup, sont entrés sur le marché. Mais peu de gens savent qu'une nouvelle génération de technologie Wi-Fi est déjà en cours de développement - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). À propos de ce que Wi-Fi 7 sera dans cet article.

Les principales fonctionnalités du Wi-Fi 7 (photo de l'article https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9090146)

Contexte


En septembre 2020, nous célébrerons le 30e anniversaire du projet IEEE 802.11, qui a considérablement affecté nos vies. Actuellement, la technologie Wi-Fi, définie par la famille de normes IEEE 802.11, est la technologie sans fil la plus populaire utilisée pour se connecter à Internet: le Wi-Fi transmet plus de la moitié du trafic des utilisateurs. Alors que les technologies cellulaires changent de nom chaque décennie, par exemple, en remplaçant le nom 4G par 5G, pour les utilisateurs Wi-Fi, l'augmentation de la vitesse de transfert de données, ainsi que l'introduction de nouveaux services et de nouvelles fonctions, sont presque imperceptibles. Seuls quelques clients se soucient des lettres "n", "ac" ou "hache" qui suivent "802.11" sur les boîtes d'équipement. Mais cela ne signifie pas que le Wi-Fi ne se développe pas.

L'une des preuves du développement du Wi-Fi est une forte augmentation des taux de transfert de données nominaux: de 2 Mbps dans la version 1997 à près de 10 Gbps dans la dernière norme 802.11ax, également connue sous le nom de Wi-Fi 6. Le Wi-Fi moderne atteint ces gains de performances grâce à des conceptions de signaux et de codes plus rapides, des canaux plus larges et l'utilisation des technologies MIMO .

En plus de l'objectif principal des réseaux locaux sans fil haut débit, l'évolution du Wi-Fi comprend plusieurs projets de niche. Par exemple, Wi-Fi HaLow (802.11ah) était une tentative pour mettre le Wi-Fi sur le marché de l'Internet sans fil des objets. Le Wi-Fi à portée millimétrique (802.11ad / ay) prend en charge des vitesses de transfert de données nominales allant jusqu'à 275 Gb / s, bien que pour de très courtes distances.

Les nouvelles applications et services liés aux flux vidéo haute résolution, à la réalité virtuelle et augmentée, aux jeux, au bureau à distance et au cloud computing, ainsi que la nécessité de prendre en charge un grand nombre d'utilisateurs avec un trafic intense dans les réseaux sans fil, nécessitent des performances élevées.

Objectifs Wi-Fi 7


En mai 2019, le sous-groupe BE (TGbe) du groupe de travail 802.11 du Comité de normalisation des réseaux locaux et urbains a commencé à travailler sur un nouvel ajout à la norme Wi-Fi, qui augmentera la bande passante nominale à plus de 40 Gb / s dans un canal de fréquence «typique» pour la bande Wi-Fi <= 7 GHz. Bien que de nombreux documents présentent «une bande passante maximale d'au moins 30 Gbit / s», le nouveau protocole de couche physique fournira une vitesse nominale de plus de 40 Gbit / s.

Un autre domaine de développement important pour Wi-Fi 7 est la prise en charge des applications en temps réel.(jeux, réalité virtuelle et augmentée, pilotage de robots). Il convient de noter que, bien que le Wi-Fi soit spécialisé dans le trafic audio et vidéo, il a longtemps été considéré que la fourniture de faibles latences garanties standard (unités de millisecondes), également connue sous le nom de réseau sensible au temps, est fondamentalement impossible dans les réseaux Wi-Fi. En novembre 2017, notre équipe de l'IPPI RAS et de la Higher School of Economics (ne le compte pas comme PR) a fait une proposition correspondante dans le groupe IEEE 802.11. La proposition a suscité un grand intérêt et, en juillet 2018, un sous-groupe spécial a été lancé pour approfondir l'étude de cette question. Étant donné que les applications en temps réel nécessitent à la fois des débits nominaux élevés et une extension de la fonctionnalité de couche liaison, le groupe de travail 802.11 a décidé de développer des méthodes pour prendre en charge les applications en temps réel dans le Wi-Fi 7.

Un problème important lié au Wi-Fi 7 est sa coexistence avec les technologies de réseau cellulaire (4G / 5G), développées par 3GPP et fonctionnant dans les mêmes bandes de fréquences sans licence. Il s'agit de LTE-LAA / NR-U. Pour étudier les problèmes liés à la coexistence des réseaux Wi-Fi et cellulaires, l'IEEE 802.11 a lancé le Comité permanent coexistant (Coex SC). Malgré de nombreuses réunions et même un atelier conjoint des participants 3GPP et IEEE 802.11 en juillet 2019 à Vienne, les solutions techniques n'ont pas encore été approuvées. Une explication possible d'une telle activité infructueuse est que les deux IEEE 802 et 3GPP ne veulent pas changer leurs propres technologies pour les aligner avec une autre. Ainsi, pour le moment, il n'est pas clair si les discussions dans le cadre de Coex SC affecteront la norme Wi-Fi 7 .

Processus de développement


Bien que le processus de développement du Wi-Fi 7 en soit à ses balbutiements, environ 500 nouvelles fonctionnalités ont été soumises au futur du Wi-Fi 7, également appelé IEEE 802.11be. La plupart des idées ne sont discutées que dans le sous-groupe be et aucune décision n'a encore été prise à leur sujet. D'autres idées ont été récemment approuvées. Il sera clairement indiqué ci-dessous quelles propositions sont approuvées et lesquelles sont uniquement en cours de discussion.

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Il était initialement prévu que le développement des principaux nouveaux mécanismes soit achevé d'ici mars 2021. La version finale de la norme est attendue début 2024. En janvier 2020, le sous-groupe 11 a exprimé sa préoccupation quant à savoir si le développement serait dans les délais au rythme actuel. Pour accélérer le processus de développement standard, le sous-groupe a convenu de sélectionner un petit ensemble de fonctions de haute priorité pouvant être publiées d'ici 2021 (version 1) et de laisser le reste à la version 2. Les fonctions de haute priorité devraient fournir la principale amélioration des performances et inclure la prise en charge de 320 MHz, 4K- QAM, améliorations évidentes OFDMA de Wi-Fi 6, MU-MIMO avec 16 flux.

À cause du coronavirus, le groupe ne va plus assister en personne, mais tient régulièrement des groupes de discussion. Ainsi, le développement s'est quelque peu ralenti, mais ne s'est pas arrêté.

Détails de la technologie


Considérez les principales innovations du 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).

En résumé, il semble que la plupart des propositions relatives aux cinq premiers groupes feront partie du Wi-Fi 7, tandis que les propositions relatives aux deux derniers groupes nécessitent des recherches supplémentaires importantes pour prouver leur efficacité.

Plus de détails techniques


Les détails techniques sur Wi-Fi 7 peuvent être lus ici (en anglais)

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