Ćao
Ako vjerujete u Einsteinovu teoriju jednostavnosti, glavni pokazatelj razumijevanja predmeta je sposobnost da se to što jednostavnije objasni, onda ću u ovom postu pokušati što jednostavnije i detaljnije objasniti učinak samo jednog detalja novi standard, koji iz nekog razloga čak i Wi-Fi Alijansa smatra nedostojnim spominjanja u infografici o novim karakteristikama Wi-Fi 6, iako je, kako ćemo uskoro zajedno vidjeti, vrlo važan i vrijedan pažnje. Nije sve ovdje dovoljno duboko i sigurno nije sveobuhvatno (jer takvog slona je teško jesti čak i u dijelovima), ali nadam se da ćemo iz mojih verbalnih vježbi svi naučiti nešto novo i zanimljivo.
Taj isti 802.11ax, koji čekamo svaki dan barem drugu godinu, sa sobom donosi puno novih i nevjerovatnih stvari. Svako ko želi da ispriča nešto o njemu uvek ima izbor: ili da se trka preko glave, pominjući kantu skraćenica i skraćenica, pokušavajući da ne zaglibi u složene mehanizme ispod haube svakog od njih, ili zamotati jednosatni izvještaj o jednoj stvari, koja je najzadovoljnija autoru. Rizikovaću da idem još dalje: najveći deo moje beleške biće posvećen nečemu što nije ni novo!
Dakle, već više od dvadeset godina, neke od bežičnih mreža za prenos podataka su građene po gomili standarda porodice 802.11 i, kao svaki zvučnik koji poštuje sebe, morao bih malo da vratim vremensku liniju čitavog lanca događaja koji su svetu dali milijarde interoperabilnih uređaja - ali, kao autor koji poštuje čitaoca, ipak rizikujem da to ne uradim. Ipak, trebalo bi da podsetimo jedni druge na nešto.
Sve iteracije Wi-Fi-ja imaju prioritet pouzdanosti, a ne maksimiziranja protoka. To proizilazi iz mehanizma pristupa mediju (CSMA/CA), koji nije najoptimalniji sa stanovišta istiskivanja posljednjih kilobita u sekundi iz prijenosnog medija (možete pročitati više o nesavršenostima svijeta općenito i Wi -Fi posebno u članku mog bivšeg kolege ), ali nevjerovatno izdržljiv u gotovo svim uvjetima. U stvari, možete razbiti gotovo sve osnove dizajna Wi-Fi mreže - i takva mreža će i dalje razmjenjivati podatke! Čitav mehanizam pomoću kojeg klijenti Wi-Fi mreže mogu prenositi i/ili primati svoje dijelove podataka usmjeren je na to da se osigura ono što se na engleskom naziva riječ s teško prevestivim duhom tehnokratije, robusnosti. Čitav sloj modulacije se povećava, agregacija okvira sa podacima (ne baš tako, ali neka bude!) namazanih na vrhu nastavlja da radi nakon dva glavna principa 802.11, koji pružaju ovu nenadmašnu pouzdanost:
- “Dok jedan govori, ostali ćute”;
- “Sve osim podataka se govori polako i jasno.”
Druga tačka nanosi mnogo više štete propusnosti mreže nego što se na prvi pogled može činiti. Evo kul slike koja ilustruje jedan podatak poslat na Wi-Fi mrežu:
Hajde da shvatimo šta to znači za obične ljude koji ne znaju koliko stranica ima u standardu 802.11-2016. Brzina prenosa podataka koju sistem upisuje u svojstva bežične mreže i koju trgovci bilo kog proizvođača crpe na kutijama pristupnih tačaka (pa, verovatno ste videli - 1,7 Gb/s! 2,4 Gb/s! 9000 Gb/s!) , ne samo da je to vrhunac i maksimum u 100% vremena koje zauzima prijenos, već je to i brzina kojom će se slati samo plavi dio u ovom prekrasnom grafikonu. Sve ostalo će se slati brzinom koja se na engleskom (pa i na ruskom, jer prevođenje ovakvih izraza prijeti daljnjim nesporazumima među inženjerima) naziva management rate, a koja je niža ne samo za nekoliko puta, već za faktor od STOTINE jednom. Na primjer, bez ikakvih dodatnih postavki, mreža 802.11ac, koja može raditi s klijentima pri brzini kanala od 1300 Mb/s, prenosi sve servisne informacije (sve što nije plavo na našem sve strašnijem grafikonu) brzinom upravljanja od 6 Mb/s . Više od dvije stotine puta sporije!
Postavlja se logično pitanje - koji bi, izvinite, u kojem mjesecu takva sabotažna ideja uopće mogla postati dio standarda po kojem milijarde uređaja rade širom svijeta? Logičan odgovor je kompatibilnost, kompatibilnost, kompatibilnost! Mreža na najnovijoj pristupnoj tački trebalo bi da omogući rad uređaja starim deset, pa i petnaest godina, a u svim tim „neplavim“ komadićima lete informacije koje će spori stariji uređaji čuti, pravilno razumeti i neće pokušati prenijeti svoje dijelove podataka tokom ultra-velike brzine. Robusnost zahteva žrtvu!
Sada sam spreman svima koji su zainteresirani dati nezamjenjiv alat za užasavanje potencijalnih prenošenih megabita koji se besciljno gube u modernom Wi-Fi-ju - ovo je već postalo obavezno za proučavanje u uključenim inženjerskim krugovima WiFi AirTime Kalkulator od norveškog 802.11 entuzijasta Gjermunda Raaena. Dostupan je na adresi — rezultat njegovog rada izgleda otprilike ovako:
Linija 1 je vrijeme provedeno u prijenosu paketa podataka od 1512 bajta od strane 802.11n uređaja u širini kanala od 20 MHz.
Linija 2 je vrijeme provedeno u prijenosu istog paketa od strane uređaja sa istom formulom antene, ali već radi prema standardu 802.11ac na kanalu od 80 MHz.
Kako to može biti - četiri puta više vremena je "pokvareno", maksimalna modulacija je postala složenija sa 64QAM na 256QAM, brzina kanala je veća SIX puta (433 Mb/s umjesto 72 Mb/s), ali je dobijeno najviše 25% vremena emitiranja?
Kompatibilnost i dva principa 802.11, sjećate se?
Pa kako da ispravimo takvu nepravdu i rasipništvo - pitamo se, kao što se verovatno pitala svaka IEEE radna grupa koja je počela da kreira standard? Nekoliko logičnih načina pada mi na pamet:
- Ubrzajte prijenos podataka u "zelenom" dijelu grafikona. To se radi kada se svaki standard objavi, jer veliki brojevi lijepo izgledaju na kutijama. U praksi, kao što smo upravo primijetili, to daje konačno povećanje - čak i ako ubrzamo brzinu kanala na sto hiljada miliona gigabita po nanosekundi, svi ostali dijelovi grafa neće nestati. Zbog toga preporučujem da u svim pričama o svim novim standardima 802.11 preskočite paragrafe koji spominju megabite u sekundi.
- Ubrzajte sve ostale dijelove grafikona. Zaista, ako barem udvostručimo brzinu kojom se prenosi sve "ne-zeleno" (pa, ili "ne-plavo", ako još uvijek gledate prethodnu sliku), onda ćemo dobiti nešto manje od 50 % povećanja stvarne propusnosti – međutim, gubitkom kompatibilnosti sa uređajima i nizom drugih nijansi o kojima ćete saznati kada se budete pripremali za ispit za ponosnu titulu CWNA :) Spoiler: nećete uvijek moći uradite ovo, nakon što ste dobro razmislili i shvatili do čega će to dovesti. U stvari, ovo je kršenje jednog od dva principa 802.11, tako da morate biti vrlo oprezni s tim!
- Sastavite nekoliko ovakvih okvira sa zelenim dijelovima zajedno. Što je duži zeleni dio, efikasnije je povećanje brzine kanala. Da, ovo je potpuno funkcionalna strategija, koja se pojavila još u 802.11n i jedan je od nekoliko kamena temeljaca njene revolucionarne prirode. Jedini problem je što, kao prvo, niz aplikacija nije mario za takvo agregiranje (na primjer, taj isti krvoločni Glas preko Wi-Fi-ja), drugo, niz uređaja također nije mario za to (nekako sam odlučio da ga uhvatim. Bilo bi nekoliko takvih agregiranih okvira na stvarnoj mreži kompanije u kojoj radim, ali za >500k "pokupljenih" okvira bilo je tačno nula agregiranih okvira. Najvjerovatnije je problem u mom metodologija prikupljanja podataka, ali sam spreman da razgovaram o tome sa bilo kim bilo gdje u ličnom razgovoru!).
- Prekršite prvi od dva principa 802.11 tako što ćete početi da pričate kada neko drugi govori. I tu 802.11ax zapravo dolazi u pomoć.
Divno je što sam konačno došao do samog Wi-Fi 6 u mojoj priči o Wi-Fi 6! Ako još uvijek čitate ovo, ili morate iz nekog razloga ili ste zaista zainteresirani. Dakle, iako 802.11ax nasljeđuje veliki dio prethodnih razvoja cijele 802.11 porodice (i ne samo, usput rečeno – neke cool stvari su se pojavile u 802.16, aka WiMAX), nešto je u njemu još uvijek svježe i originalno. Ove riječi obično prati ovakva slika, dostupna na web stranici Wi-Fi Alliance:
Kako sam od samog početka napravio rezervu, u okviru jednog čitljivog članka moći ćemo da razmotrimo samo jednu od ovih ključnih tačaka, odnosno nijednu od prikazanih na slici (kakvo iznenađenje!). Siguran sam da ste već pročitali milion brzih opisa svakog od ovih osam ključnih elemenata, ali nastaviću svoju zamorno dugu priču o tome šta sledi iz OFDMA – višestruka kontrola pristupa medijima (MU-access control), koja, kao vidimo, uopće nisam dobio infografiku. Ali potpuno je uzalud!
Višestruki pristup je nešto bez čega podjela kanala na podnositelje uopće nema smisla. Zašto pokušavati gledati različite dijelove spektra ako ne postoji mehanizam koji može natjerati klijente nove Wi-Fi 6 mreže da prekrše jedno od dosad nepokolebljivih pravila i počnu razgovarati u isto vrijeme? I, naravno, takav mehanizam se jednostavno morao pojaviti - i smanjiti utjecaj "dugog" problema u odnosu na vlasničke informacije. Kako? Da, vrlo je jednostavno: neka se "spori" servisni dio šalje na isti način kao i do sada, ali "brzi" dio, u kojem se podaci šalju direktno, istovremeno sa više (ili na više) uređaja komanda! To izgleda otprilike ovako:
Izgleda komplikovano, ali u suštini je prilično lako objasniti: pristupna tačka, koristeći poseban okvir koji je razumljiv svim (čak ni Wi-Fi 6!) uređajima, javlja da je spreman da istovremeno prenosi podatke na STA1 i STA2. Budući da je "zaglavlje" ovog okvira potpuno razumljivo čak i vrlo, vrlo starim klijentima, oni donose ispravan zaključak da će eter određeno vrijeme biti zauzet prenosom informacija drugim klijentima mreže i počinju odbrojavati vrijeme. do kraja ovog perioda (zapravo, kao i uvijek u Wi-Fi). Ali uređaji STA1 i STA2 shvataju da će im se sada podaci prenositi na nov način, istovremeno, svaki na svom delu kanala, i istovremeno odgovaraju na pristupnu tačku, a zatim takođe sinhrono potvrđuju prijem okvir (svaki sa svojim dijelom podataka!), a okruženje se ponovo oslobađa. “odozdo prema gore” radi na skoro isti način:
Glavna i najupečatljivija razlika je u tome što pristupna tačka u ovoj situaciji govori stanicama koje mogu govoriti u isto vrijeme kada da počnu emitirati, koristeći poseban okvir koji se zove Trigger. To je, zapravo, novi „okidač“ cjelokupnog mehanizma višestrukog istovremenog pristupa mediju, što je, po mom skromnom mišljenju, jedna od najvažnijih inovacija „ispod haube“ novog standarda. U njemu klijenti dobijaju “raspored” kako da podijele jedan frekvencijski kanal među sobom; ovdje klijenti istovremeno obavještavaju pristupnu tačku da su primili svoje dijelove podataka i da su u mogućnosti da ih raščlane. U njemu pristupna tačka obavještava sve koji mogu istovremeno da „pričaju“ o početku prenosa podataka - u njoj pristupna tačka počinje da joj šalje tražene podatke. Novi mehanizam Trigger okvira vam, zapravo, omogućava da smanjite neracionalno korištenje vremena za emitiranje - i onoliko efikasno koliko ga klijenti mogu koristiti i pravilno percipirati!
Sada formulirajmo glavne teze koje slijede iz cijele ove duge priče i kvalifikujemo se za TL;DR:
- Pristupne tačke novog standarda 802.11ax, čak i oslanjajući se na samo jednu od mnogih inovacija, počet će povećavati ukupnu propusnost cijele mreže već od drugi kompatibilan klijentski uređaj! Čim postoje barem dva klijenta koji mogu razgovarati u isto vrijeme, onda, pod svim ostalim stvarima (nemam razloga da pretpostavljam da će drajveri za klijentske radio module biti napisani bolje nego prije, što znači da će agregacija “korisni” dijelovi okvira i mnoge druge funkcije zavisne od klijenta i dalje neće raditi “u prosjeku u zoološkom vrtu”) oni će VEĆ povećati prosječnu propusnost. Dakle, ako razmišljate o novoj Wi-Fi mreži, ima smisla odmah razmisliti o najnovijim i najboljim pristupnim točkama, jer čak i ako sada ima malo klijenata za njih, situacija neće dugo ostati takva.
- Svi trikovi i trikovi koji su danas u arsenalu dobrog bežičnog inženjera ostat će još dugo relevantni – iako je mehanizam za pristup mediju ažuriran, kršeći temeljna načela koja traju više od 20 godina, on i dalje ostaje kompatibilnost u prvom planu. I dalje morate da prekinete „spore“ stope upravljanja (i još uvek morate da razumete zašto i kada), još uvek morate pravilno da planirate fizički sloj, jer nijedan mehanizam na nivou veze podataka neće raditi ako postoje problemi na fizičkom nivo. Upravo se ukazala prilika da uradim još bolje.
- Gotovo sve odluke u Wi-Fi 6 donosi pristupna tačka. Kao što vidimo, kontroliše pristup klijenta okruženju tako što grupiše uređaje u „periode“ istovremenog rada. Pomerajući se malo dalje u stranu, rad TWT-a je takođe u potpunosti na plećima pristupne tačke. Sada AP mora ne samo da "emituje mrežu" i skladišti promet u redovima, već i da vodi evidenciju o svim klijentima, planirajući kako da ih međusobno profitabilnije kombinuje na osnovu njihovog propusnog opsega i saobraćajnih potreba, njihovih baterija i još mnogo, mnogo više . — Ja ovaj proces nazivam „orkestracijom“. Algoritmi po kojima će pristupna tačka donositi sve ove odluke nisu regulisani, što znači da će se pravi kvalitet i strukturalni pristup proizvođača manifestovati upravo u razvoju algoritama orkestracije. Što tačnije tačke predviđaju potrebe klijenata, to će bolje i ujednačenije moći da ih kombinuju u više pristupnih grupa – dakle, što će se racionalnije koristiti resursi vremena emitovanja i veća je konačna propusnost takve pristupne tačke. bice. Algoritam je poslednja granica!
- Prelazak sa Wi-Fi 5 na Wi-Fi 6 je revolucionaran po prirodi i važnosti kao i prelazak sa 802.11g na 802.11n. Zatim smo dobili multi-threading i agregaciju "korisnog opterećenja" - sada dobijamo simultani pristup mediju i konačno rade MU-MIMO i Beamforming (prvo, kao što znamo, to su skoro iste stvari; drugo, rasprava "zašto MU- MIMO je izmišljen u 802.11ac, ali se nije mogao natjerati da radi” tema je posebnog dugog članka :) I 802.11n i Wi-Fi 6 rade u oba opsega (2,4 GHz i 5 GHz), za razliku od svojih "srednjih" prethodnika - zaista, "šest je nova četiri"!
Malo o porijeklu ovog članka
Članak je napisan za natjecanje koje je održao Huawei (prvobitno objavljeno ). Prilikom pisanja u velikoj mjeri sam se oslanjao na vlastiti izvještaj sa konferencije „Bezprovodov” koja je održana 2019. godine u Sankt Peterburgu (snimak govora možete pogledati , samo imajte na umu - zvuk tamo, iskreno govoreći, nije sjajan, uprkos peterburškom porijeklu videa!).
izvor: www.habr.com
