Tere
Kui uskuda Einsteini lihtsuse teooriat, mille subjekti mõistmise põhinäitajaks on oskus seda võimalikult lihtsalt seletada, siis selles postituses püüan võimalikult lihtsalt ja põhjalikult selgitada vaid ühe uue detaili mõju. standard, mida millegipärast peab isegi Wi-Fi Alliance Wi-Fi 6 uute funktsioonide infograafikas mainimist väärituks, kuigi see, nagu peagi koos näeme, on väga oluline ja tähelepanuväärne. Siin pole kõik piisavalt sügav ja kindlasti mitte kõikehõlmav (sest sellist elevanti on isegi osade kaupa raske süüa), kuid loodan, et me kõik õpime minu sõnaharjutustest midagi uut ja enda jaoks huvitavat.
See sama 802.11ax, mida oleme iga päev oodanud vähemalt teist aastat, toob endaga kaasa palju uut ja hämmastavat. Kõigil, kes tahavad temast midagi rääkida, on alati valik: kas teha ülevaatejooks üle peade, mainides ämbrit lühendeid ja lühendeid, püüdes mitte takerduda nende igaühe kapoti all olevatesse keerulistesse mehhanismidesse või mähkida. tunniajase reportaaži ühest autorile kõige meeldivamast asjast. Riskin minna veelgi kaugemale: suurem osa minu märkmetest on pühendatud millelegi, mis pole isegi uus!
Seega on osa traadita andmevõrke juba üle kahekümne aasta ehitatud 802.11 perekonna standardite järgi ja nagu iga endast lugupidav kõneleja, pean ka mina kogu keti ajaskaala pisut taastama. sündmustest, mis andsid maailmale miljardeid koostalitlusvõimelisi seadmeid – kuid lugejat austava autorina riskin siiski seda tegemata jätta. Siiski peaksime üksteisele midagi meelde tuletama.
Kõik Wi-Fi iteratsioonid on seadnud esikohale töökindluse, mitte läbilaskevõime maksimeerimise. See tuleneb meediumipöördusmehhanismist (CSMA/CA), mis ei ole edastusmeediumilt viimaste kilobittide sekundis pigistamise seisukohalt kõige optimaalsem (maailma ebatäiuslikkusest üldiselt ja Wi-st saab lugeda lähemalt -Fi eriti mu endise kolleegi artiklis ), kuid uskumatult vastupidav peaaegu igas olukorras. Tegelikult võite rikkuda peaaegu kõiki WiFi-võrgu disaini põhialuseid – ja selline võrk vahetab endiselt andmeid! Kogu mehhanism, mille abil WiFi-võrgu kliendid saavad oma andmeosasid edastada ja/või vastu võtta, on suunatud sellele, mida inglise keeles nimetatakse raskesti tõlgitava tehnokraatia ja jõulisusega sõnaks. Kogu modulatsioonikiht suureneb, kaadrite koondamine andmetega (mitte täpselt nii, aga olgu!), mis on peale määritud, töötab edasi pärast 802.11 kahte põhiprintsiipi, mis tagavad selle ületamatu töökindluse:
- "Kuni üks räägib, ülejäänud vaikivad";
- "Kõik peale andmete on öeldud aeglaselt ja selgelt."
Teine punkt kahjustab võrgu ribalaiust palju rohkem, kui esmapilgul võib tunduda. Siin on lahe pilt, mis illustreerib ühte Wi-Fi-võrgu kaudu saadetud andmelõiku:
Mõelgem välja, mida see tähendab tavainimestele, kes ei tea, mitu lehekülge on standardis 802.11-2016. Andmeedastuskiirus, mille süsteem traadita võrgu atribuutidesse kirjutab ja mille mis tahes tootja turundajad pääsupunktikastidele tõmbavad (noh, ilmselt nägite seda - 1,7 Gb/s! 2,4 Gb/s! 9000 Gb/s!) , see pole mitte ainult tipp ja maksimum 100% ülekande ajast, vaid see on ka kiirus, millega saadetakse ainult selle kauni graafiku sinine osa. Kõik muu saadetakse kiirusega, mida inglise keeles nimetatakse halduskiiruseks (ja ka vene keeles, sest selliste väljendite tõlkimine ähvardab inseneride vahel edasisi arusaamatusi) ja mis on mitte ainult mitu korda, vaid kordades väiksem. SADAD üks kord. Näiteks ilma täiendavate seadistusteta edastab 802.11ac võrk, mis suudab töötada klientidega kanalikiirusel 1300 Mb/s, kogu teenuseteabe (kõik, mis meie üha kohutavamaks muutuvas graafikus pole sinine) halduskiirusega 6 Mb/s. Rohkem kui kakssada korda aeglasem!
Loogiline küsimus on – vabandage, mis kuul võiks selline sabotaažiidee üldse saada osaks standardist, mille järgi tegutsevad miljardid seadmed üle maailma? Loogiline vastus on ühilduvus, ühilduvus, ühilduvus! Uusima pääsupunkti võrk peaks võimaldama töötada kümne ja isegi viieteistkümne aasta vanuste seadmete jaoks ning just kõigis neis "mittesinistes" tükkides lendab info, et aeglased eakad seadmed kuulevad, mõistavad õigesti ja ei püüa ülikiire ajal edastada oma andmeid. Tugevus nõuab ohverdamist!
Nüüd olen valmis andma kõigile huvilistele hädavajaliku abivahendi, mille pärast moodsas WiFi-s sihitult kaotsiminevad potentsiaalsed edastatavad megabitid kohkuvad – see on asjaga seotud inseneriringkondades õppimiseks juba kohustuslikuks muutunud. WiFi õhuaja kalkulaator autor Norra 802.11 entusiast Gjermund Raaen. See on saadaval aadressil — tema töö tulemus näeb välja umbes selline:
Rida 1 on aeg, mis kulub 1512-baidise andmepaketi edastamiseks 802.11n seadmega 20 MHz kanalilaiusega.
Rida 2 on aeg, mis kulub sama paketi edastamiseks sama antennivalemiga, kuid juba 802.11ac standardi järgi töötava seadme poolt 80 MHz kanalis.
Kuidas see saab olla - neli korda rohkem eetriaega on “rikutud”, maksimaalne modulatsioon on muutunud keerulisemaks 64QAM-ilt 256QAM-ile, kanali kiirus on suurem KUUS korda (433 Mb/s asemel 72 Mb/s), kuid eetriajast võideti maksimaalselt 25%?
Ühilduvus ja kaks 802.11 põhimõtet, mäletate?
No kuidas sellist ebaõiglust ja raiskamist parandada – küsime endalt, nagu küsis endalt ilmselt iga IEEE töörühm, kes hakkas standardit looma? Meelde tuleb mitu loogilist teed:
- Kiirendage andmeedastust graafiku "rohelises" osas. Seda tehakse siis, kui iga standard välja tuleb, sest suured numbrid näevad kastidel kenad välja. Praktikas, nagu just märkasime, annab see lõpliku tõusu – isegi kui kiirendame kanali kiirust saja tuhande miljoni gigabitini nanosekundis, ei kao kõik muud graafiku osad kuhugi. Seetõttu soovitan kõigis uute 802.11 standardite lugudes vahele jätta lõigud, mis mainivad megabitti sekundis.
- Kiirendage kõiki teisi graafiku osi. Tõepoolest, kui me vähemalt kahekordistame kiiruse, millega kõike "mitte-rohelist" edastatakse (noh, või "mittesinine", kui vaatate endiselt eelmist pilti), saame natuke vähem kui 50 Reaalse läbilaskevõime suurenemine % – aga seadmetega ühilduvuse kaotamise ja mitmete muude nüansside tõttu, millest saate teada, kui lähete CWNA uhke tiitli eksamiks valmistuma :) Spoiler: te ei saa alati tehke seda pärast põhjalikku mõtlemist ja mõistmist, milleni see viib. Tegelikult on see 802.11 kahest põhimõttest ühe rikkumine, seega peate sellega väga ettevaatlik olema!
- Pange mitu sellist raami kokku, et rohelised osad oleksid koos. Mida pikem on roheline osa, seda tõhusam on kanali kiiruse suurendamine. Jah, see on täiesti toimiv strateegia, mis ilmus juba versioonis 802.11n ja on üks selle revolutsioonilise olemuse mitmest nurgakivist. Ainus probleem on selles, et esiteks ei pannud mitmed rakendused sellisest koondamisest põrmugi (näiteks seesama verejanuline Voice over Wi-Fi), teiseks ei pannud ka mitmed seadmed pahaks. (millegipärast otsustasin selle kinni püüda Kuigi ettevõtte, kus ma töötan, võrgus oleks olnud mitu sellist koondatud kaadrit, kuid >500 XNUMX "ülevõetud" kaadri puhul oli koondatud kaadreid täpselt null. Tõenäoliselt on probleem selles, et minu andmete kogumise metoodikas, kuid olen valmis seda arutama ükskõik kellega. millalgi isikliku vestluse käigus!).
- Rikkuge 802.11 kahest põhimõttest esimest, kui hakkate rääkima siis, kui keegi teine räägib. Ja siin tuleb tegelikult appi 802.11ax.
Tore, et jõudsin oma Wi-Fi 6-teemalises loos lõpuks Wi-Fi 6 enda juurde! Kui sa seda ikka veel loed, siis pead seda mingil põhjusel või oled tõesti huvitatud. Ehkki 802.11ax pärib tohutu osa kogu 802.11 perekonna varasematest arendustest (ja mitte ainult, muide – 802.16-s ehk WiMAXis ilmusid mõned lahedad asjad), on selles siiski midagi värsket ja originaalset. Tavaliselt on nende sõnadega kaasas selline pilt, mis on saadaval Wi-Fi Alliance'i veebisaidil:
Kuna tegin algusest peale reservatsiooni, siis ühe loetava artikli piires saame käsitleda ainult ühte neist võtmepunktidest, õigemini mitte ühtegi pildil kujutatutest (milline üllatus!). Olen kindel, et olete juba lugenud miljon kiirkirjeldust kõigi nende kaheksa põhielemendi kohta, kuid ma jätkan oma tüütult pikka lugu sellest, mis tuleneb OFDMA-st – mitme meediumi juurdepääsu kontrollist (MU-juurdepääsu kontroll), mis näeme, ma ei saanud infograafikut üldse kätte. Kuid see on täiesti asjata!
Mitmikjuurdepääs on midagi, ilma milleta pole kanali alamkandjateks jagamisel üldse mõtet. Miks püüda vaadata erinevaid spektritükke, kui puudub mehhanism, mis suudaks uue Wi-Fi 6 võrgu kliente sundida üht seni kõigutamatut reeglit rikkuma ja samal ajal rääkima? Ja loomulikult pidi selline mehhanism lihtsalt ilmnema - ja vähendama "pika" probleemi mõju võrreldes omandiõigusega kaitstud teabeandmetega. Kuidas? Jah, see on väga lihtne: "aeglane" teenindusosa saadetakse samamoodi nagu varem, aga "kiire" osa, milles andmed saadetakse otse, korraga mitmest (või mitmest) seadmest käskima! See näeb välja umbes selline:
Tundub keeruline, kuid sisuliselt on seda üsna lihtne seletada: pääsupunkt, kasutades spetsiaalset raami, mis on arusaadav kõigile (isegi mitte Wi-Fi 6!) seadmetele, teatab, et on valmis andmeid üheaegselt edastama STA1-le ja STA2. Kuna selle kaadri "päis" on täiesti arusaadav ka väga-väga vanadele klientidele, teevad nad õige järelduse, et eeter on teatud aja hõivatud teabe edastamisega teistele võrguklientidele, ja hakkavad loendama aega kuni lõpuni. sellest perioodist (tegelikult nagu ikka Wi-Fi puhul). Kuid seadmed STA1 ja STA2 mõistavad, et nüüd edastatakse neile andmeid uuel viisil, samaaegselt, kumbki oma kanaliosa kaudu, ja nad vastavad pääsupunktile samal ajal ning kinnitavad seejärel ka sünkroonselt vastuvõttu. kaader (igaühel oma osa andmetest!) ja keskkond vabastatakse uuesti. "Alt-üles" toimib see samamoodi:
Peamine ja kõige silmatorkavam erinevus seisneb selles, et pääsupunkt ütleb sellises olukorras jaamadele, mis saavad samal ajal rääkida, millal edastamist alustada, kasutades selleks spetsiaalset kaadrit nimega Trigger. See on tegelikult kogu meediumile mitme samaaegse juurdepääsu mehhanismi uus "päästik", mis on minu tagasihoidliku arvamuse kohaselt uue standardi "kapoti all" üks olulisemaid uuendusi. Just selles saavad kliendid “graafiku”, kuidas üks sageduskanal omavahel ära jagada; just siin teavitavad kliendid pöörduspunkti samaaegselt, et nad on saanud oma osa andmetest ja suutsid neid sõeluda. Selles teavitab pääsupunkt andmeedastuse algusest kõiki, kes saavad samal ajal "rääkida" - selles hakkab pääsupunkt talle vajalikke andmeid saatma. Uus Trigger kaadrimehhanism võimaldab tegelikult vähendada eetriaja ebaratsionaalset kasutamist – ja nii tõhusalt, kui paljud kliendid seda kasutada ja õigesti tajuvad!
Nüüd sõnastame peamised teesid, mis kogu sellest pikast loost tulenevad ja TL;DR-i kvalifitseeruvad:
- Uue 802.11ax standardi pääsupunktid, isegi tuginedes vaid ühele paljudest uuendustest, hakkavad kogu võrgu läbilaskevõimet suurendama juba alates teine ühilduv kliendiseade! Niipea kui on vähemalt kaks klienti, kes saavad samal ajal rääkida, siis, kui kõik muud asjad on võrdsed (mul pole põhjust eeldada, et kliendi raadiomoodulite draiverid kirjutatakse paremini kui varem, mis tähendab, et Kaadrite "kasulikud" osad ja paljud muud kliendist sõltuvad funktsioonid ei tööta endiselt "loomaaias keskmiselt") need suurendavad JUBA keskmist läbilaskevõimet. Nii et kui mõtlete uuele wifi-võrgule, on mõttekas kohe mõelda kõige uuemate ja parimate pääsupunktide peale, sest isegi kui neile praegu veel vähe kliente on, ei jää olukord kauaks selliseks.
- Kõik nipid ja nipid, mis tänapäeval hea traadita inseneri arsenalis on, jäävad aktuaalseks veel kauaks – kuigi meediumile juurdepääsu mehhanismi on uuendatud, rikkudes üle 20 aasta kestnud nurgakivi põhimõtteid, jääb see siiski alles. ühilduvus esirinnas. Peate ikkagi katkestama "aeglase" halduse kiiruse (ja ikkagi peate mõistma, miks ja millal), peate ikkagi õigesti planeerima füüsilise kihi, sest ükski andmesidetasandi mehhanism ei tööta, kui füüsilisel tasandil on probleeme. tasemel. Lihtsalt avanes võimalus teha veel parem.
- Peaaegu kõik Wi-Fi 6 otsused teeb pääsupunkt. Nagu näeme, kontrollib see kliendi juurdepääsu keskkonnale, rühmitades seadmed samaaegse töö "perioodideks". Veidi külje poole liikudes on ka TWT töö täielikult pöörduspunkti õlul. Nüüd ei pea AP mitte ainult "võrku levitama" ja liiklust järjekordadesse salvestama, vaid pidama ka arvestust kõigi klientide kohta, kavandades, kuidas neid kasumlikumalt omavahel kombineerida, lähtudes nende ribalaiusest ja liiklusvajadustest, akudest ja paljust muust. Ma nimetan seda protsessi "orkestreerimiseks". Algoritmid, mille alusel pöörduspunkt kõiki neid otsuseid teeb, ei ole reguleeritud, mis tähendab, et tootjate tegelik kvaliteet ja struktuurne lähenemine avaldub just orkestreerimisalgoritmide väljatöötamises. Mida täpsemalt punktid prognoosivad klientide vajadusi, seda paremini ja ühtlasemalt suudavad nad need liita mitmeks juurdepääsugrupiks – seega seda ratsionaalsemalt kasutatakse eetriressursse ja seda suurem on sellise pöörduspunkti lõplik läbilaskevõime. saab. Algoritm on viimane piir!
- Üleminek Wi-Fi 5-lt Wi-Fi 6-le on oma olemuselt ja tähtsuselt sama revolutsiooniline kui üleminek 802.11g-lt 802.11n-le. Siis saime mitme lõimega ja kasuliku koormuse liitmise - nüüd saame samaaegse juurdepääsu meediumile ja lõpuks töötavale MU-MIMO-le ja Beamformingule (esiteks, nagu me teame, on need peaaegu samad asjad; teiseks arutelu "miks MU- MIMO leiutati 802.11ac-s, kuid seda ei saanud tööle panna” on eraldi pika artikli teema :) Nii 802.11n kui ka Wi-Fi 6 töötavad mõlemas sagedusalas (2,4 GHz ja 5 GHz), erinevalt nende "vahepealsetest" eelkäijatest – tõesti, "kuus on uus neli"!
Natuke selle artikli päritolu kohta
Artikkel on kirjutatud Huawei korraldatud konkursi jaoks (algselt avaldatud ). Seda kirjutades toetusin suures osas enda ettekandele “Bezprovodovi” konverentsil, mis peeti 2019. aastal Peterburis (kõne salvestust saad vaadata , pidage lihtsalt meeles – sealne heli pole ausalt öeldes suurepärane, vaatamata video Peterburi päritolule!).
Allikas: www.habr.com