WiGig

The Wireless Gigabyte (WiGig) Alliance oli WiGig Alliance'i ja Wi-Fi Alliance'i ühinemisel moodustatud organisatsioon, mille eesmärk oli välja töötada ja edendada kiiret, suure mahutavuse ja madala latentsusega, traditsioonilist Wi-Fi-t täiendavat raadiokohtvõrgu tehnoloogiat, et parandada aina laiemalt leviva digitaalse multimeedia sisu kättesaadavust ja kasutatavust. WiGig tehnoloogia, mis on IEEE 802.11ad spetsifikatsiooni täiendus, lõi algselt WiGig Alliance. See kasutab 60 GHz sagedusriba, et saavutada suur andmeedastuskiirus ning toetada tänapäevaseid rakendusi. Organisatsioon moodustati 2013. aastal.

See spetsifikatsioon avalikustati 10. detsembril 2009 ning versioon 1.0 saadi valmis 2010. aastal. WiGig Alliance panustas oma väljatöötatud meediumipöörduse juhtimise (inglise keeles Medium Access Control, lühend MAC) kihi ja füüsilise (inglise keeles Physical, lühend PHY) kihi IEEE 802.11ad spetsifikatsiooni standardimise protsessi ning 2010. aastal kinnitati, et see saab selle spetsifikatsiooni aluseks. 2012. aastal võeti see vastu ka IEEE poolt.

60 GHz sagedusriba on laiem kui 2,4 GHz ja 5 GHz sagedusribad. Seetõttu on 60 GHz sagedusriba kanalid samuti laiemad ning kasutades madala energiakuluga modulatsiooni ja kodeerimise skeeme (inglise keeles Modulation & Coding Scheme, lühend MCS) on võimalik saavutada andmeedastuskiiruse kuni 7 Gbit/s. Selline standard võimaldab seadmete dokkimist, ekraanide ühendamist, andmete virtuaalset varundamist, sünkroonimist ning andmevahetust arvutite ja nutiseadmete vahel. Seda kõike tehakse juhtmevabalt ja madala energiakuluga, tagades ühtlasi ka suure turvalisuse. Seadmed, mis kasutavad WiGig tehnoloogiat, on võimelised suhtlema nii 60 GHz sagedusribal kui ka lülituma ümber varasematele 2,4 GHz ja 5 GHz sagedusribadele.

Ajalugu 
10. detsembril 2009 teatas WiGig Alliance, et on valmis saanud esimese raadiokohtvõrgu standardi, mis kasutab 60 GHz sagedusriba. Spetsifikatsioon lubas rohkem kui 10 korda suuremaid andmeedastuskiiruseid kui seda tänapäeval kasutuselolevad raadiokohtvõrgud võimaldavad. Lubati ka suurt jõudlust ekraanide juhtmevabal ühendamisel ja heli edastamisel. Ühtlasi oli alles jäetud tagasiühilduvus varasemate Wi-Fi seadmetega. WiGig organisatsiooni liikmetele tehti spetsifikatsioon versiooniga 1.0 saadavaks 2010. aastal. Sama aasta maikuus teatasid WiGig Alliance ja Wi-Fi Alliance, et on sõlminud koostöökokkuleppe. See aga tähendas, et Wi-Fi Alliance soovis WiGig tehnoloogia integreerida enda tulevasse 60 GHz sagedusriba kasutavasse tehnoloogiasse, mis ka lõpuks täide viidi. 28. juunil 2011 anti välja versioon 1.1, millele oli lisatud juhtmevaba HDMI ühenduvuse tugi. 2012. aastal lõpus kinnitas ka IEEE, et WiGig tehnoloogia saab IEEE 802.11ad spetsifikatsiooni aluseks. WiGig Alliance ja Wi-Fi Alliance eksisteerisid eraldiseisvate ettevõtetena kuni 2013. aastani, mil mõlemad organisatsioonid teatasid ühinemisest.

9. septembril 2013 määras Wi-Fi Alliance enda väljastatavatele ja müüdavatele seadmetele uue sertifitseerimismärgi WiGig Certified.

2014. aastal anti WiGig tehnoloogiale 2014 Popular Science Best of What’s New Award auhind.

Liikmed ja toetajad 
WiGig organisatsiooni juhatusse kuuluvad järgmised firmad:
 Intel Corporation
 Broadcom Corporation
 Nvidia Corporation
 Wilocity
 Microsoft Corporation
 Marvell International LTD.
 AMD, Inc.
 Nokia Corporation
 MediaTek Inc.
 SK Telecom
 Dell Inc.
 LG Electronics Inc.
 TMC
 Panasonic Corporation
 Samsung Electronics
 Toshiba Corporation
 Atheros Communications Inc.
 NEC Corporation
 Cisco Systems Inc.
 Sony Corporation

WiGig tehnoloogiat toetavate firmade hulka kuuluvad:
 Aeroflex
 UL CCS
 Future Technology Devices International
 Texas Instruments Inc.
 Institude for Infocomm Research
 Peraso Technologies Inc.
 MET Labs
 Ralink Technology Corporation
 Harman International
 SRTC
 Realtek
 Samsung Electro-Mechanics
 Allegro DVT
 Hittite Microwave
 Rohde & Schwarz
 Tensorcom Inc.

WiGig spetsifikatsiooni ülevaade 
WiGig spetsifikatsioon sisaldab järgmisi rakendusi eesmärgiga pakkuda suurt jõudlust väikese hinna juures, vähendada kasutamisel tekkivaid probleeme, tagada ühilduvus varasemate Wi-Fi standarditega ning pakkuda suurt turvalisust:
 Andmeedastuskiirused kuni 7 Gbit/s seadmetele, mis põhinevad sellel spetsifikatsioonil;
 Toetab nii väikese energiatarbega pihuseadmeid nagu nutitelefonid kui ka suure energiatarbega seadmeid nagu arvutid. Sisaldab täiustatud energiakulu haldamist;
 Võimaldab seadmetel lülituda varasematele raadiokohtvõrgu standarditele, mis töötavad suvalistel sagedusribadel, sealhulgas ka nendele, mis töötavad 2,4 GHz, 5 GHz ja 60 GHz sagedusribadel;
 Toetab suunatud signaaliedastusviisi (inglise keeles Beamforming), mis tagab hea signaalitugevuse ka kaugemal kui 10 meetri ulatuses;
 AES krüpteerimisstandardi versioon Galois/Counter Mode, mis tagab täiustatud turvalisuse;
 Toetab suure jõudlusega liideste nagu HDMI, DisplayPort, USB ja PCIe juhtmevaba ühendamist.

WiGig spetsifikatsiooni sagedusvahemikud riigiti/regiooniti

WiGig spetsifikatsiooni kanalite sagedusvahemikud

WiGig spetsifikatsiooni arhitektuur 
WiGig spetsifikatsioonis on defineeritud kaks kihti: PHY ja MAC. Need on ühtlasi ka IEEE 802.11ad standardi täienduseks. Protokolli adaptatsioonikihtide (inglise keeles Protocol Adaptation Layers, lühend PALs) eesmärgiks on toetada WiGig PHY ja MAC kihte kasutavate liidese nagu HDMI, DisplayPort, PCIe, USB ja SD juhtmevaba ühendamist. Selline konfiguratsioon võimaldab seadmetel suhelda nii 60 GHz sagedusribal kui ka lülituda ümber varasematele 2,4 GHz ja 5 GHz sagedusribasid kasutatavatele kohtvõrgustandarditele ning ühtlasi lihtsustab ka selliste seadmete tootmist, mis neid sagedusi kasutavad.

PHY kiht 
60 GHz ja 2,4 GHz sagedusribade spektrite laiused on vastavalt 7 GHz ja 83,5 MHz. 60 GHz sagedusriba kasutab kanaleid, mis on 2,4 GHz sagedusriba omast laiemad. Esimesel juhul on standardiga ette nähtud neli kanalit, millest iga on 2,16 GHz lai. IEEE 802.11n standardi puhul, mis kasutab 2,4 GHz sagedusriba, on ühe kanali laiuseks 40 MHz. Enam kui 50 korda laiemad kanalid võimaldavad 60 GHz sagedusriba kasutavatel seadmetel saavutada suuremaid andmeedastuskiirusi, tarbides samal ajal vähem energiat. Võimalik on edastada pakkimata videofaile ning seadmeid on võimalik juhtmevabalt dokkida. Spetsifikatsiooni on lisatud ka kaks erinevat modulatsiooni ja kodeerimise skeemi, millel mõlemal on omad eelised:
 Orthonogal frequency-division multiplexing (lühend OFDM) – võimaldab seadmetel suhelda suurte vahemaade taha, aidates tulla toime takistuste ületamise ja signaalide tagasipeegeldumisega. Võimaldab suurimaid andmeedastuskiirusi kuni 7 Gbit/s;
 Single carrier (lühend SC) – on parim just pihuseadmetele, mis on vähese energiakuluga. Toetab andmeedastuskiirusi kuni 4,6 Gbit/s.
Mõlemad skeemid sisaldavad selliseid elemente nagu preambul ja kanali kodeerimine. See aitab vähendada keerukusi selliste seadmete tootmisel. Kõik seadmed, mis on väljastatud WiGig Certifiedi märgi all, peavad sisaldama SC võimekust ning mõnes on olemas ka OFDM.

MAC kiht 
WiGig spetsifikatsiooni MAC kihti lisati mitu uut rakendust, mis parandavad kasutatavust, lihtsustavad integratsiooni Wi-Fi võrkudega, vähendavad energiakulu ja pakuvad suurt turvalisust.

Võrgu arhitektuur 
Kasutusel on uut tüüpi võrgu arhitektuur, mis võimaldab kahel seadmel otse üksteisega suhelda. See tagab kiire seadmetevahelise sünkroonimise ning võimaldab edastada audiovisuaalseid andmeid projektorisse või televiisorisse. Kuna on toetatud ka eelnevad IEEE 802.11 kohtvõrgustandardid, on olemas ka tugi, mis võimaldab luua jagatud internetipunkte.

Sujuv üleminek erinevatele sagedusribadele 
Juhul, kui 60 GHz sagedusribal ühenduvus puudub, on võimalik sujuvalt üle minna madalamatele sagedusribadele nagu seda on 2,4 GHz ja 5 GHz, ilma et ühendus katkeks.

Energiakulu haldamine 
Kaks üksteisega ühenduses olevat seadet saavad omavahel ära määrata, mis ajahetkedel nad andmeid edastada soovivad. Nende ajahetkede vahel saavad mõlemad seadmed olla energiasäästurežiimis.

Täiustatud turvalisus 
WiGig seadmed kasutavad tugevaimat turvalisuse kaitset: AES krüpteerimisalgoritmi versioon Galois/Counter Mode, mis toetab andmeedastuskiirust 10 Gbit/s ja enam.

PALs kihid 
Tänu PALs kihtide olemasolule on võimalik toota seadmeid, millel on olemas sisseehitatud tugi näiteks ühendamaks seadmeid juhtmevabalt erinevate ekraanidega. PALs on defineeritud otse WiGig standardi MAC ja PHY kihtidele ning see võimaldab integreerida PALs’id otse riistvara sisse. Praeguse seisuga on defineeritud järgmised PALs’id:
WiGig ekraanilaiendus (inglise keeles WiGig Display Extension, lühend WDE) – võimaldab juhtmevabalt edastada audiovisuaalseid andmeid nagu näiteks filmide edastamine arvutist või digitaalkaamerast televiisorisse ja projektorisse. Lubatud on HDMI ja DisplayPort liideste juhtmevabad versioonid ja tagatud on ka kõrge ülekandekiirusega digitaalse sisu kaitse (inglise keeles High-bandwidth Digital Content Protection, lühend HDCP). Viimane kaitseb digitaalset sisu, kui seda soovitakse eelmainitud liideste kaudu edastada. Võimalik on edastada pakitud ja pakkimata videomaterjali;
WiGig siinilaiendus (inglise keeles WiGig Bus Extension) – PCIe siini kasutatakse reeglina selleks, et ühendada protsessor või mälu sisend/väljund-kontrolleritega, mis toetavad andmesalvestust, võrgukaarte ja ka muid liideseid. Samuti kasutatakse PCIe siini graafikakaartide ühendamiseks eesmärgiga parandada pildikvaliteeti ning võtta mingi osa koormusest protsessorilt ära. Sellise PALs laienduse kasutamine võimaldab seadmetel sünkroonida omavahel kiirelt ning pakub võimalust ühenduda andmesalvestuseadmete ja teiste perifeeriaseadmetega, tagades suure kiiruse;
 WiGig SD laiendus (inglise keeles WiGig SD Extension) – SD-mälukaarte kasutatakse mobiilsetes seadmetes dokumentide, piltide ja audiovisuaalsete andmete säilitamiseks. WiGig SD-laiendus võimaldab pääseda ligi eemalasuvale seadmele, millele on paigaldatud SD-mälukaart. Näiteks saab sülearvutiga ligi nutitelefonisse paigaldatud SD-mälukaardile ning kasutada sellele salvestatud andmeid. Selline laiendus tuleb eelkõige kasuks seadmetes, mis nõuavad kõrgeid andmeedastuskiirusi madala energiakulu juures;
WiGig jadalaiendus (inglise keeles WiGig Serial Extension) – USB-d kasutatakse tüüpiliselt selleks, et ühendada väliseid perifeeriaseadmeid arvuti külge. Selline laiendus võimaldab ühendada erinevaid USB-seadmeid arvutiga juhtmevabalt, pakkudes samal ajal ka suuri andmeedastuskiiruseid. Lihtsam on toota ka näiteks USB-dokkimisseadmeid.

WiGig Beamforming 
60 GHz sagedusriba pakub küll suuremaid andmeedastuskiirusi, kuid omab ka suuremat levikadu kui seda esineb 2,4 GHz ja 5 GHz sagedusribade korral. Füüsilised tõkked mõjutavad 60 GHz sagedusriba signaali rohkem kui seda esineb madalamatel sagedustel. WiGig spetsifikatsiooni on selle probleemi lahendamiseks lisatud Beamformingu tehnoloogia, mis tagab suure andmeedastuskiiruse ka kaugemal kui 10 meetri ulatuses. Beamforming tehnoloogias kasutatakse antenne, millest tulevat signaali on võimalik kindla seadme poole suunata. See tagab suure andmeedastuskiiruse kaugemate vahemaade taha. Beamformingu tehnoloogia on defineeritud WiGig spetsifikatsiooni MAC ja PHY kihtidele. Kaks seadet, mis omavahel ühenduse loovad, muudavad oma antennisätteid pärast ühenduse loomist nii, et ühendus oleks piisavalt kvaliteetne ning oleks piisavalt palju mahtu soovitud mahuga andmete edastamiseks. Juhul, kui kahe seadme vahele satub mõni objekt, on Beamformingu tehnoloogiat kasutav seade võimeline automaatselt otsima uue, alternatiivse tee ühenduse taastamiseks.

Vaata ka 
 Elektri- ja Elektroonikainseneride Instituut
 IEEE 802.11
 Täiustatud krüpteerimisstandard
 Wi-Fi

Viited

Välislingid 
 WiGig ametlik koduleht

Rahvusvahelised organisatsioonid