Wi-Fi Alliance и IEEE разрабатывают несколько стандартов — в том числе кандидата на звание Wi-Fi 7. Поговорим об их особенностях — геолокации в помещениях и координированном обмене данными с несколькими точками доступа.
Нужно больше скорости
Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) планирует к 2024 году завершить работу над стандартом 802.11be, который, вероятно, получит название Wi-Fi 7. Он станет развитием 802.11ax, и в его основу ляжет уже знакомая технология OFDMA. Это — вариация решения для параллельной передачи данных, разделяющего канал связи на поднесущие с помощью быстрого преобразования Фурье (FFT). Ориентировочная пропускная способность 802.11be составит 40 Гбит/с.
Известно, что 802.11be будет поддерживать работу с диапазоном в 6 ГГц. Его уже открыли регуляторы США и Европы. Однако в России судьба этих частот пока неизвестна, так как их занимают средства фиксированной радиосвязи, а в будущем их могут выделить под 5G — госкомиссия примет решение до конца года.
Еще одним важным улучшением станет возможность агрегирования каналов. Технология ускорит адаптацию новых частотных диапазонов (в Великобритании идут разговоры о выделении полос в диапазоне 100 ГГц). Также устройства с Wi-Fi 7 смогут передавать и принимать данные посредством нескольких точек доступа.
Но внедрение такой функциональности ставит перед инженерами проблему энергоэффективности, которую им еще предстоит решить (стр.26) — обработка нескольких потоков данных рискует уменьшить время работы мобильных устройств. Однако переход с Wi-Fi 5 на Wi-Fi 6 несколько лет назад сократил энергопотребление гаджетов на 40%. Смогут ли специалисты IEEE достигнуть аналогичных показателей, станет известно через три года.
Решение для геолокации
Еще один стандарт, который должен пройти сертификацию в 2023 году, — 802.11az. Главная задача инженеров — реализация Fine Time Measurement (FTM), определяющей расстояние между пользовательскими устройствами по RTT.
Что интересно, это — не первая такая попытка. Еще несколько лет назад аналогичную функциональность реализовали в 802.11mc. Её даже тестировали в Google — корпорация выпустила приложение WifiRttScan (есть на GitHub). Однако тогда стандарт не прижился из-за высокой погрешности в определении местоположения, она превышала пять метров. Специалисты IEEE говорят, что внесли ряд улучшений в 802.11az — например, добавили обработку сигналов с нескольких точек доступа — что позволило увеличить точность до одного метра. В перспективе значение доведут до нескольких сантиметров. Эксперименты исследовательского центра NYU Wireless показали, что это возможно на диапазоне 140 ГГц (стр. 22).
Новый стандарт поможет отыскать потерянный в доме смартфон и расширит возможности управления IoT-устройствами (например, роботами-пылесосами). Технология может найти применение и в ритейле. Сейчас крупные торговые центры устанавливают Bluetooth-маячки, которые помогают посетителям с навигацией на территории и отслеживают их перемещение (для сбора статистики по продажам). 802.11az позволит делать это без сторонних девайсов средствами Wi-Fi.
Взгляд сквозь стену
Специалисты из китайского Университета науки и технологии еще несколько лет назад использовали Wi-Fi для захвата движений и распознавания жестов. В то же время развивались инициативы, в рамках которых инженеры смотрели сквозь стены с помощью беспроводной технологии. Они анализировали изменения в электромагнитном поле, возникающие при движении объектов, а затем определяли их расположение. Однако такие проекты не выходили за пределы лабораторий, но только до недавнего времени — к 2024 году IEEE финализирует 802.11bf с технологией SENS, превращающей Wi-Fi-устройства в сенсоры, способные мониторить объекты в пределах досягаемости сигнала.
В перспективе новый стандарт поспособствует развитию интересных технологий. Например, в Вашингтонском университете разработали гаджеты, которые сделаны из пластика и передают данные по Wi-Fi без использования электроники. Трансляция информации происходит за счет отражения сигнала маршрутизатора. В перспективе на подобных механизмах можно будет построить системы пассивных сенсоров.
Но экспертов уже беспокоят потенциальные ИБ-риски. Они могут стать причиной утечек персональных данных — в теории, SENS позволит считывать нажатия клавиш на клавиатуре. Уверенности не добавляет и реакция разработчиков — они пока не думали над вопросами ИБ и занимаются техническими аспектами (стр.5). Очевидно, что в этом направлении необходимо провести много работы. Возможно, устройства, использующие эту технологию, будут предлагать отключить SENS насовсем.
В каком направлении будут развиваться Wi-Fi-стандарты покажет только время, но хочется надеяться, что ИБ-вопросы разрешат до их массового распространения.
Что еще почитать о протоколах и стандартах в нашем корпоративном блоге:
Комментарии (15)
ky0
22.08.2021 16:14+1О, господи - да пофигу всем на эти гигабиты. Deauth-атаку почините как-нибудь без страданий с MFP, и наступит счастье на земле.
Aelliari
22.08.2021 16:24+4А ещё стандартизируйте передачу клиента между точками доступа во имя настоящего бесшовного вайфая, а не оставляйте подключение на откуп клиенту.
vikarti
31.08.2021 14:35кому как -:)
Я вот все же хочу в любой точке квартире в ВР шлеме работать(и играть да) не тыкая дорогие точки доступа вообще в каждой комнате (а иначе не очень получается — там 150-200 мегабит/c надо постоянно, не "ну у нас тут точка доступа говорит что у нас есть 433 мегабит/c но если вдруг соседние точки или там внезапно старое устройство рядом захотело канал то придется подождать" а "идет поток между устройствами в 150-200 мегабит/с, постоянно". да, задержка при этом тоже важна.
yokotoka
22.08.2021 17:00+1Вот ещё бы latency меньше одной миллисекунды сделали. А то throughput большой, а как беспроводной реалтайм нужен (музыкальный софт) — так страдания и задержки. Там и так АЦП/ЦАП хорошо отъедает времени, плюс алгоритмы обработки...
blind_oracle
22.08.2021 20:58Задержки вряд ли сильно упадут, WiFi это разделяемая полудуплексная среда и передатчик всегда сначала слушает эфир перед тем как передавать и ждёт тишины.
victor_1212
23.08.2021 02:04при большом количестве каналов MLA лучше работает, как точно это будет сделано (алгоритм) насколько понимаю еще обсуждается, в том числе на основе результатов моделирования, но уровень 1 ms трудно достижим, скорее 10 ms пытаются более-менее гарантировать, если интересно, посмотрите например здесь
https://winser.ece.vt.edu/wp-content/uploads/2021/03/ICC_2021_MLA_LatencyAnalysis.pdf
amarao
28.08.2021 12:28wireless и низкие задержки - это фантастика. (А вас, наверное, ещё не average latency волнует, а пиковые значения, с которыми у беспроводных соединений на общем эфире всё ещё хуже).
Хотите качества - старый добрый ethernet ваш друг. Я всегда, когда могу, подключаюсь к нему. Даже в консоли заметно.
yurybx
Кто-нибудь может простыми словами объяснить "разделение канала связи на поднесущие с помощью быстрого преобразования Фурье"? Википедию пытался читать, но ничего не понял. Не смог разобраться даже в термине "поднесущие". Вот есть несущая частота. Что нужно с ней делать, чтобы передавать в ней поднесущую?
victor_1212
по-простому разделение потока данных на каналы для увеличения пропускной способности это старая идея времен первых модемов, используется ADSL в том числе, где количество каналов может быть переменным динамически в зависимости от качества и длины линии, это позже было адаптировано и развито для wireless (IEEEa,g...), также используется кабельными модемами (DOCSIS 2,3),
при этом разные каналы используют близкие частоты (ОFDM - orthogonal frequency division multiplexing), 802.11be является дальнейшим развитием в сторону увеличения ширины полосы и быстродействия , быстрое преобразование Фурье (FFT) позволяет в реальном времени "отслеживать" значение сигнала одновременно на разных частотах (каналах), т.е. декодировать и мультиплексировать, как требуется в зависимости от направления, примерно так
,
StJimmy
https://habr.com/ru/post/129101/
yurybx
Спасибо за ссылку! Наконец-то понял, что QAM - это всего лишь комбинация амплитудной и фазовой модуляций.
yurybx
Но вот ортогональность поднесущих не понял:
"взаимная энергия между ортогональными сигналами равна нулю". Что значит взаимная энергия? Как я понимаю, имеется ввиду ряд поднесущих, у которого разность фаз между каждыми соседними поднесущими равна π/2. Но тогда непонятно, как это помогает декодировать суммарный сигнал. Вот, например синус и косинус - взаимно ортогональные функции. При этом их сумма является обыкновенной синусоидой, смещённой по фазе на π/4. Как в таком случае разложить синусоиду на две ортогональные функции? А ещё здесь намешана QAM. Голова кругом!
victor_1212
поднесущие разделены по частоте, например sin(nwt) и sin(mwt) будут ортогональны для целых m,n, (т.е. интеграл произведения = 0), в этом случае взаимные помехи по каналам будут минимальны, и FFT эффективно работает для разделения каналов (в обе стороны)
yurybx
Стало более-менее понятно, когда переключился на английскую Википедию, и увидел там Ваш пример с синусами. Спасибо! Нужно только понимать, что числа n и m в контексте OFDM ооочень большие!
victor_1212
правильно, заметим что ортогональность родственна ортогональности декартовых координат, если имеется, то дает теорему пифагора и простые вычисления координат, если нет, то все сложнее, похоже и с разложением фурье, если гармоники ортогональны, то FFT позволяет быстро вычислять координаты, т.е. разделять или наоборот объединять (мультиплексировать) сигнал по каналам, после этого уже играют символы кодирования и пр.