Top 7 des innovations technologiques majeures du Wi-Fi 7

Wi-Fi 7

En septembre 2020, nous avons célébré le 30e anniversaire du projet IEEE 802.11 qui a changé notre façon de nous connecter. Aujourd’hui, le Wi-Fi, défini par une série de normes IEEE 802.11, est la technologie sans fil la plus populaire pour la transmission de données. Le Wi-Fi transmet plus de la moitié du trafic des utilisateurs. Alors que la technologie mobile est rebaptisée chaque décennie (4G à 5G), pour les utilisateurs de Wi-Fi, le passage à des débits de données plus élevés s’effectue avec peu ou pas de préavis. Seule une poignée de clients se soucient des lettres « n », « ac » ou « ax » après « 802.11 » sur les boîtiers d’électronique grand public. Mais cela n’indique pas que le Wi-Fi n’évolue pas. Du premier IEEE 802.11 avec une vitesse de 2 Mbps en 1997, le Wi-Fi 6 a maintenant une vitesse de près de 10 Gbps. Bien sûr, le Wi-Fi 7 sera plus rapide.

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En plus de la piste principale du réseau local sans fil à haut débit, l’évolution du Wi-Fi comprend également plusieurs projets de niche. Par exemple, le Wi-Fi HaLow (802.11ah) introduit le Wi-Fi sur le marché de l’IoT sans fil. mmWave Wi-Fi (802.11ad/ay) prend en charge des débits de données nominaux jusqu’à 275 Gbps au détriment d’une plage très faible.

En mai 2019, le groupe de travail BE (TGbe) a commencé à travailler sur une nouvelle révision de la norme Wi-Fi. Ils ont pu augmenter le débit nominal à plus de 40 Gbps dans des canaux ≤ 7 GHz. Ils ont également fourni un support pour les applications en temps réel (RTA). En plus d’augmenter les débits de données et de réduire la latence, ces fonctionnalités repensent les concepts clés du fonctionnement du Wi-Fi. Dans cet article, nous examinons les sept principales tendances technologiques apportées par le Wi-Fi 7.

Les meilleures innovations Wi-Fi

Le projet 11be contient des objectifs très élevés liés à de meilleurs débits de données nominaux. Il vise également une efficacité spectrale élevée ainsi que de faibles interférences et un support RTA. Pour atteindre ces objectifs, le groupe de travail 802.11 a discuté de 500 propositions de différents domaines. Ces domaines deviendront les sept principales innovations du Wi-Fi 7.

1) EHT PHY

Le Wi-Fi 7 a été approuvé pour étendre le PHY de l’ancienne norme Wi-Fi en doublant la bande passante et le nombre de SS en MU-MIMO. Cela augmente le débit nominal de 2 x 2 = 4 fois. Le PHY apporte également un MCS à taux plus élevé en utilisant 4K-QAM. Il en résulte une augmentation de 20 % du débit nominal.

Par conséquent, le Wi-Fi 7 offrira jusqu’à 2 × 2 × 1,2 = 4,8 fois le débit de données nominal par rapport aux 9,6 Gbps du Wi-Fi 6. Cela indique que le débit nominal maximal du Wi-Fi 7 est de 9,6 Gbps × 4,8 ≈ 46 Gbps. De plus, les principales modifications du protocole PHY sont liées à la généralisation des anciens en-têtes PHY.

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2) EDCA avec fonctionnalités 802 TSN

Pour soutenir RTA, TGbe examine les principales conclusions de IEEE 802 TSN et discute de la manière d’améliorer EDCA. Les discussions en cours au sein du comité des normes portent sur les procédures d’attente, l’AC et les politiques de service par paquets.

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3) OFDMA amélioré

L’introduction de l’OFDMA dans 11ax offre de nouvelles opportunités pour optimiser l’allocation des ressources. Mais en 11ax, OFDMA n’est pas assez flexible. Premièrement, il permet à l’AP d’allouer une seule unité de ressource (RU) d’une taille prédéterminée à une STA cliente. Deuxièmement, il ne prend pas en charge les transferts de liaison directe. Ces deux problèmes réduisent l’efficacité spectrale. De plus, la rigidité de l’ancien OFDMA dégrade les performances et augmente la latence dans les déploiements denses. Ceci est essentiel pour RTA. TGbe s’occupe de ces questions dans l’OFDMA.

4) Fonctionnement multi-liens

L’un des principaux changements pour lesquels le Wi-Fi 7 est connu est la prise en charge native de l’opération multi-liens. Cela facilite des débits de données énormes et une latence extrêmement faible. Alors que les chipsets modernes peuvent actuellement utiliser plusieurs liens en même temps, les liens sont indépendants. Ceci limite l’efficacité de cette opération. 11be s’efforce de trouver un tel niveau de synchronisation entre les liens pour permettre une utilisation efficace des ressources de canal et ne pas souffrir d’interférences dans les déploiements denses.

5) Optimisation de la détection des canaux

Le MU-MIMO et l’OFDMA d’ordre supérieur dans les canaux larges nécessitent que les appareils échangent de grandes quantités d’informations sur l’état des canaux. L’importante surcharge encourue par le processus de sondage annule les gains que la mise à l’échelle de la PHY fournirait sur papier. Par conséquent, une grande attention a été accordée aux méthodes qui peuvent réduire le surcoût de sondage de canal.

6) Technologie PHY avancée pour améliorer l’efficacité spectrale

Avant l’introduction de TGbe, le groupe de travail 802.11 avait discuté de plusieurs techniques PHY avancées qui devraient permettre une croissance énorme. Bien que la demande de répétition automatique hybride (HARQ), le fonctionnement FD et l’accès multiple non orthogonal (NOMA) aient été largement étudiés dans la littérature, il n’est pas clair si les gains offerts par ces techniques sont suffisamment élevés pour compenser les changements nécessaires. Au cours des travaux sur la version 1, TGbe s’est concentré sur les fonctionnalités directes hautement prioritaires. Après le travail, le groupe ne doute pas que la communauté ait le temps d’évaluer plus avant HARQ, NOMA et FD dans un environnement Wi-Fi.

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7) Coopération multi-AP

Une autre innovation importante apportée par 11be est la coopération multi-AP. Le groupe de travail 802.11 a pour principale préoccupation de répartir entièrement la coordination entre les points d’accès proches. Alors que de nombreux fournisseurs ont leurs propres contrôleurs centraux pour les réseaux Wi-Fi d’entreprise, ces contrôleurs sont limités dans leur capacité à configurer les paramètres à long terme et la sélection des canaux. TGbe a discuté d’une coopération plus étroite entre les points d’accès proches. Cela inclut la planification coordonnée, la formation de faisceaux et même les systèmes MIMO distribués.

Conclusion

Les modifications apportées à la norme 802.11be sont la prochaine étape majeure dans la réussite à long terme du Wi-Fi. Sa capacité principale consiste à offrir un débit élevé et à prendre en charge des applications en temps réel. Bien que le processus de croissance de la norme en soit encore à ses balbutiements, nous pouvons déjà esquisser la future technologie et souligner ses avantages et ses inconvénients ainsi que les problèmes ouverts.

En théorie, des débits de données nominaux plus élevés et des latences plus faibles ne peuvent être atteints qu’en utilisant la première innovation : l’EHT PHY. Cependant, dans la pratique, EHT PHY seul ne peut pas fournir des gains de débit et de latence élevés aux utilisateurs finaux. Cela est dû à son spectre sans licence, à ses interférences et à sa surcharge importante. C’est pourquoi, en plus de l’EHT PHY, TGbe évoque six autres innovations Wi-Fi 7.

EDCA modifié et OFDMA apportera son support à RTA. De plus, l’OFDMA deviendra plus flexible pour augmenter l’efficacité spectrale. Le fonctionnement multiliaison dans la norme Wi-Fi augmentera la flexibilité d’utilisation des ressources. Il fournira également une approche alternative pour un débit plus élevé. Les méthodes PHY avancées telles que HARQ, NOMA et FD peuvent améliorer l’efficacité spectrale, ainsi que diverses méthodes de coopération multi-AP.