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O que nos espera no Wi-Fi 7, IEEE 802.11be?

Recentemente, os dispositivos compatíveis com a tecnologia Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax), sobre os quais se fala muito, entraram no mercado. Mas poucas pessoas sabem que uma nova geração de tecnologia Wi-Fi já está sendo desenvolvida - Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be). Sobre o que será o Wi-Fi 7 neste artigo.

Os principais recursos do Wi-Fi 7 (foto do artigo https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=9090146)

fundo


Em setembro de 2020, celebraremos o 30º aniversário do projeto IEEE 802.11, que afetou significativamente nossas vidas. Atualmente, a tecnologia Wi-Fi, definida pela família de padrões IEEE 802.11, é a tecnologia sem fio mais popular usada para conectar-se à Internet: o Wi-Fi transmite mais da metade do tráfego do usuário. Enquanto as tecnologias celulares estão mudando de marca a cada década, por exemplo, substituindo o nome 4G por 5G, para usuários de Wi-Fi, o aumento na velocidade de transferência de dados, bem como a introdução de novos serviços e novas funções, são quase invisíveis. Apenas alguns clientes se preocupam com as letras "n", "ac" ou "machado" que seguem "802.11" nas caixas de equipamentos. Mas isso não significa que o Wi-Fi não esteja se desenvolvendo.

Uma das evidências para o desenvolvimento do Wi-Fi é um aumento acentuado nas velocidades nominais de transferência de dados: de 2 Mbps na versão de 1997 para quase 10 Gbps no último padrão 802.11ax, também conhecido como Wi-Fi 6. O Wi-Fi moderno alcança esse desempenho ganha graças a designs de código e sinal mais rápidos, canais mais amplos e o uso de tecnologias MIMO .

Além do foco principal das LANs sem fio de alta velocidade, a evolução do Wi-Fi inclui vários projetos de nicho. Por exemplo, o Wi-Fi HaLow (802.11ah) foi uma tentativa de levar o Wi-Fi à Internet sem fio das coisas no mercado. O Wi-Fi de alcance milimétrico (802.11ad / ay) suporta velocidades nominais de transferência de dados de até 275 Gb / s, embora para distâncias muito curtas.

Novos aplicativos e serviços relacionados a fluxos de vídeo de alta resolução, realidade virtual e aumentada, jogos, escritório remoto e computação em nuvem, bem como a necessidade de oferecer suporte a um grande número de usuários com tráfego intenso em redes sem fio, exigem alto desempenho.

Objetivos de Wi-Fi 7


Em maio de 2019, o subgrupo BE (TGbe) do grupo de trabalho 802.11 do Comitê de Padronização de Redes Locais e Urbanas começou a trabalhar em uma nova adição ao padrão Wi-Fi, que aumentará a largura de banda nominal para mais de 40 Gb / s em um canal de frequência "típico" para banda Wi-Fi <= 7 GHz. Embora muitos documentos apresentem "largura de banda máxima de pelo menos 30 Gbit / s", o novo protocolo da camada física fornecerá uma velocidade nominal de mais de 40 Gbit / s.

Outra área de desenvolvimento importante do Wi-Fi 7 é o suporte a aplicativos em tempo real.(jogos, realidade virtual e aumentada, controle de robôs). Vale ressaltar que, embora o Wi-Fi seja especializado em tráfego de áudio e vídeo, acreditava-se por muito tempo que fornecer latências baixas garantidas padrão (unidades de milissegundos), também conhecidas como redes sensíveis ao tempo, é fundamentalmente impossível nas redes Wi-Fi. Em novembro de 2017, nossa equipe do IPPI RAS e da Escola Superior de Economia (não contada como PR) fez uma proposta correspondente no grupo IEEE 802.11. A proposta despertou grande interesse e, em julho de 2018, foi lançado um subgrupo especial para aprofundar o estudo dessa questão. Como os aplicativos em tempo real exigem altas taxas de dados nominais e uma extensão da funcionalidade da camada de link, o grupo de trabalho 802.11 decidiram desenvolver métodos para dar suporte a aplicativos em tempo real no Wi-Fi 7.

Uma questão importante relacionada ao Wi-Fi 7 é sua coexistência com as tecnologias de rede celular (4G / 5G), desenvolvidas pelo 3GPP e operando nas mesmas faixas de frequência não licenciadas. É sobre LTE-LAA / NR-U. Para estudar os problemas associados à coexistência de redes Wi-Fi e celulares, o IEEE 802.11 lançou o Comitê Permanente Coexistente (Coex SC). Apesar de inúmeras reuniões e até mesmo um workshop conjunto de participantes do 3GPP e IEEE 802.11 em julho de 2019 em Viena, as soluções técnicas ainda não foram aprovadas. Uma possível explicação para uma atividade infrutífera é que o IEEE 802 e o 3GPP não desejam alterar suas próprias tecnologias para alinhá-las a outras. Portanto, no momento não está claro se as discussões no âmbito do Coex SC afetarão o padrão Wi-Fi 7 .

Processo de desenvolvimento


Embora o processo de desenvolvimento do Wi-Fi 7 esteja em sua infância, cerca de 500 novos recursos foram submetidos ao futuro do Wi-Fi 7, também conhecido como IEEE 802.11be. A maioria das idéias é discutida apenas no subgrupo be e uma decisão sobre elas ainda não foi tomada. Outras idéias foram aprovadas recentemente. Será claramente indicado abaixo quais propostas são aprovadas e quais estão apenas em discussão.

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Foi originalmente planejado que o desenvolvimento dos principais novos mecanismos seja concluído em março de 2021. A versão final do padrão está prevista para o início de 2024. Em janeiro de 2020, o subgrupo 11be expressou preocupação sobre se o desenvolvimento estaria dentro do cronograma no ritmo atual. Para acelerar o desenvolvimento do padrão, o subgrupo concordou em selecionar um pequeno conjunto de funções de alta prioridade que podem ser liberadas até 2021 (Versão 1) e deixar o resto na Versão 2. As funções de alta prioridade devem fornecer o principal impulso de desempenho e incluir suporte para 320 MHz, 4K - QAM, melhorias óbvias de OFDMA do Wi-Fi 6, MU-MIMO com 16 fluxos.

Por causa do coronavírus, o grupo agora não vai comparecer pessoalmente, mas mantém regularmente grupos de notícias. Assim, o desenvolvimento diminuiu um pouco, mas não parou.

Detalhes da tecnologia


Considere as principais inovações do 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).

Em resumo, parece que a maioria das propostas relacionadas aos cinco primeiros grupos se tornará parte do Wi-Fi 7, enquanto as propostas relacionadas aos dois últimos grupos exigem uma pesquisa adicional significativa para provar sua eficácia.

Mais detalhes técnicos


Detalhes técnicos sobre o Wi-Fi 7 podem ser lidos aqui (em inglês)

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