Hei.
Jos uskot Einsteinin yksinkertaisuusteoriaan, aiheen ymmärtämisen tärkein indikaattori on kyky selittää se mahdollisimman yksinkertaisesti, niin tässä viestissä yritän selittää mahdollisimman yksinkertaisesti ja perusteellisesti vain yhden uuden yksityiskohdan vaikutuksen. standardi, jota jostain syystä jopa Wi-Fi Alliance pitää mainitsemattomana Wi-Fi 6:n uusista ominaisuuksista kertovassa infografiikassa, vaikka se, kuten pian yhdessä nähdään, on erittäin tärkeä ja huomionarvoinen. Kaikki täällä ei ole tarpeeksi syvällistä eikä varmasti kattavaa (koska sellaista norsua on vaikea syödä osissakin), mutta toivon, että me kaikki opimme sanaharjoituksistani jotain uutta ja mielenkiintoista itsellemme.
Sama 802.11ax, jota olemme odottaneet joka päivä ainakin toisen vuoden ajan, tuo mukanaan paljon uutta ja ihmeellistä. Jokaisella, joka haluaa kertoa hänestä jotain, on aina valinnanvaraa: joko käydä yleiskatsauksen pään yli mainitsemalla ämpärin lyhenteitä, yrittää olla juututumatta jokaisen konepellin alla oleviin monimutkaisiin mekanismeihin tai kääriytyä. tunnin mittaisen raportin yhdestä aiheesta, joka miellyttää kirjoittajaa. Uskallan mennä vielä pidemmälle: suurin osa muistiinpanoistani on omistettu jollekin, mikä ei ole edes uutta!
Joten jo yli kahdenkymmenen vuoden ajan osa langattomista tietoverkoista on rakennettu 802.11-perheen standardien mukaan, ja kuten minkä tahansa itseään kunnioittavan puhujan, minun pitäisi hieman palauttaa koko ketjun aikajanaa. tapahtumista, jotka antoivat maailmalle miljardeja yhteentoimivia laitteita - mutta lukijaa kunnioittavana kirjailijana riskin silti olla tekemättä tätä. Meidän pitäisi kuitenkin muistuttaa toisiamme jostain.
Kaikissa Wi-Fi-iteraatioissa on etusijalle asetettu luotettavuus suorituskyvyn maksimoimisen sijaan. Tämä seuraa mediapääsymekanismista (CSMA/CA), joka ei ole optimaalinen viimeisten kilobittien sekunnissa siirtomediasta puristamisen kannalta (voit lukea lisää maailman epätäydellisyydestä ja Wi:stä -Fi erityisesti entisen kollegani artikkelissa ), mutta uskomattoman kestävä lähes kaikissa olosuhteissa. Itse asiassa voit rikkoa melkein kaikki Wi-Fi-verkon suunnittelun perusteet - ja tällainen verkko vaihtaa edelleen tietoja! Koko mekanismi, jolla Wi-Fi-verkon asiakkaat voivat lähettää ja/tai vastaanottaa osia datasta, pyrkii varmistamaan englannin kielen sanan, jolla on vaikeasti käännettävä teknokraattisuus, kestävyys. Koko modulaatiokerros kasvaa, kehysten aggregointi datalla (ei aivan niin, mutta olkoon niin!), joka on levitetty päälle, jatkaa toimintaansa 802.11:n kahden pääperiaatteen jälkeen, jotka tarjoavat tämän ylittämättömän luotettavuuden:
- "Kun yksi puhuu, muut ovat hiljaa";
- "Kaikki paitsi tiedot sanotaan hitaasti ja selkeästi."
Toinen kohta aiheuttaa paljon enemmän vahinkoa verkon kaistanleveydelle kuin miltä ensi silmäyksellä näyttää. Tässä on hieno kuva, joka havainnollistaa yhtä Wi-Fi-verkossa lähetettyä dataa:
Selvitetään, mitä se tarkoittaa tavallisille ihmisille, jotka eivät tiedä kuinka monta sivua standardissa 802.11-2016 on. Tiedonsiirtonopeus, jonka järjestelmä kirjoittaa langattoman verkon ominaisuuksiin ja jonka minkä tahansa valmistajan markkinoijat hyödyntävät tukiasemalaatikoissa (no, luultavasti näit sen - 1,7 Gb/s! 2,4 Gb/s! 9000 Gb/s!) , se ei ole vain huippu ja maksimi 100 % lähetyksen käyttämästä ajasta, vaan se on myös nopeus, jolla vain sininen osa tästä kauniista kaaviosta lähetetään. Kaikki muu lähetetään nopeudella, jota kutsutaan englanninkieliseksi hallintanopeudeksi (ja myös venäjäksi, koska tällaisten ilmaisujen kääntäminen uhkaa lisää väärinkäsityksiä insinöörien välillä), ja joka on ei vain useita kertoja, vaan kerroin pienempi. SADOT kerran. Esimerkiksi ilman lisäasetuksia 802.11ac-verkko, joka voi toimia asiakkaiden kanssa kanavanopeudella 1300 Mb/s, välittää kaiken palveluinformaation (kaiken, mikä ei ole sinistä yhä kauheemmassa kaaviossamme) hallintanopeudella 6 Mb/s. Yli kaksisataa kertaa hitaampi!
Looginen kysymys kuuluu - anteeksi, missä kuussa tällaisesta sabotointiajatuksesta voisi tulla osa standardia, jonka mukaan miljardit laitteet toimivat ympäri maailmaa? Looginen vastaus on yhteensopivuus, yhteensopivuus, yhteensopivuus! Uusimman tukiaseman verkon pitäisi tarjota kyky toimia kymmenen ja jopa viisitoista vuotta vanhoille laitteille, ja kaikissa näissä "ei-sinisissä" osissa tieto lentää, että hitaat iäkkäät laitteet kuulevat, ymmärtävät oikein ja ei yritä lähettää aikana ultranopeita paloja dataa. Vahvuus vaatii uhrauksia!
Nyt olen valmis antamaan kaikille kiinnostuneille välttämättömän työkalun kauhistua mahdollisista lähetettävien megabittien päämäärättömästä katoamisesta nykyaikaisessa Wi-Fi-verkossa - tästä on jo tullut pakollista opiskelussa mukana olevissa insinööripiireissä WiFi AirTime Laskin kirjoittanut norjalainen 802.11-harrastaja Gjermund Raaen. Se on saatavilla osoitteessa — hänen työnsä tulos näyttää suunnilleen tältä:
Rivi 1 on aika, joka kuluu 1512 tavun datapaketin lähettämiseen 802.11n-laitteella 20 MHz kanavan leveydellä.
Rivi 2 on aika, joka kuluu saman paketin lähettämiseen laitteella, jolla on sama antennikaava, mutta joka toimii jo 802.11ac-standardin mukaisesti 80 MHz kanavalla.
Miten tämä voi olla - neljä kertaa enemmän lähetysaikaa on "pilattu", maksimimodulaatiosta on tullut monimutkaisempi 64QAM: sta 256QAM:iin, kanavan nopeus on suurempi SIX kertaa (433 Mb/s 72 Mb/s sijasta), mutta lähetysajasta saatiin maksimissaan 25 %?
Yhteensopivuus ja kaksi 802.11:n periaatetta, muistatko?
No, kuinka voimme korjata tällaisen epäoikeudenmukaisuuden ja tuhlauksen - kysymme itseltämme, kuten jokainen standardia luomaan ryhtynyt IEEE-työryhmä luultavasti kysyi itseltään? Mieleen tulee useita loogisia polkuja:
- Nopeuta tiedonsiirtoa kaavion "vihreässä" osassa. Tämä tehdään jokaisen standardin julkaisun yhteydessä, koska suuret numerot näyttävät hyvältä laatikoissa. Käytännössä, kuten juuri huomasimme, se antaa rajallisen lisäyksen - vaikka kiihdyttäisimme kanavan nopeuden sataantuhanteen miljoonaan gigabittiin nanosekunnissa, kaikki muut kaavion osat eivät katoa. Tästä syystä suosittelen, että kaikissa uusia 802.11-standardeja koskevissa tarinoissa ohitat kappaleet, joissa mainitaan megabitti sekunnissa.
- Nopeuta kaikkia muita kaavion osia. Todellakin, jos ainakin kaksinkertaistamme nopeuden, jolla kaikki "ei-vihreä" lähetetään (no, tai "ei-sininen", jos katsot edelleen edellistä kuvaa), niin saamme hieman alle 50 % lisäys todellisessa suorituskyvyssä - kuitenkin menettää yhteensopivuuden laitteiden kanssa ja monet muut vivahteet, jotka opit, kun menet valmistautuessasi kokeeseen CWNA:n ylpeäksi :) Spoileri: et aina pysty tee tämä, kun olet miettinyt huolellisesti ja ymmärtänyt, mihin se johtaa. Itse asiassa tämä rikkoo toista 802.11:n kahdesta periaatteesta, joten sinun on oltava sen kanssa erittäin varovainen!
- Kokoa useita tällaisia kehyksiä vihreät osat yhdessä. Mitä pidempi vihreä osa, sitä tehokkaampi kanavan nopeuden lisäys on. Kyllä, tämä on täysin toimiva strategia, joka ilmestyi jo 802.11n:ssä ja on yksi sen vallankumouksellisen luonteen monista kulmakivistä. Ainoa ongelma on, että ensinnäkin monet sovellukset eivät välittäneet tällaisesta yhdistämisestä (esimerkiksi tuo sama verenhimoinen Voice over Wi-Fi), toiseksi useat laitteet eivät myöskään välittäneet siitä. (Jotenkin päätin ottaa sen kiinni. Tällaisia aggregoituja kehyksiä olisi ollut useita työpaikkani yrityksen todellisessa verkossa, mutta >500 XNUMX "poimittujen" kehysten kohdalla oli tasan nolla aggregoitua kehystä. Todennäköisesti ongelma on tiedonkeruumetodologiassani, mutta olen valmis keskustelemaan siitä kenen tahansa kanssa missä tahansa. joskus henkilökohtaisessa keskustelussa!).
- Rikkoo ensimmäistä kahdesta 802.11:n periaatteesta aloittamalla puhumisen, kun joku muu puhuu. Ja tässä 802.11ax todella tulee apuun.
On hienoa, että pääsin vihdoin itse Wi-Fi 6:een Wi-Fi 6:ta koskevassa tarinassani! Jos luet tätä edelleen, sinun on jostain syystä pakko tai olet todella kiinnostunut. Joten vaikka 802.11ax perii suuren osan koko 802.11-perheen aikaisemmasta kehityksestä (eikä vain, muuten - hienoja juttuja ilmestyi 802.16:ssa, eli WiMAXissa), jotain siinä on silti tuoretta ja omaperäistä. Yleensä näihin sanoihin liittyy tällainen kuva, joka on saatavilla Wi-Fi Alliancen verkkosivustolla:
Kuten tein alusta asti varauksen, yhden luettavan artikkelin rajoissa voimme ottaa huomioon vain yhden näistä keskeisistä kohdista, tai pikemminkin emme yhtään kuvassa esitetyistä (mikä yllätys!). Olen varma, että olet jo lukenut miljoona pikakuvausta jokaisesta näistä kahdeksasta avainelementistä, mutta jatkan ikävystyttävän pitkää tarinaani siitä, mitä OFDMA:sta seuraa - usean median pääsyn hallinta (MU-access control), joka mm. näemme, en saanut infografiaa ollenkaan. Mutta se on täysin turhaa!
Monikäyttö on jotain, jota ilman kanavan jakaminen apukantoaalloiksi ei ole järkevää. Miksi yrittää tarkastella eri taajuuksia, jos ei ole mekanismia, joka voi pakottaa uuden Wi-Fi 6 -verkon asiakkaat rikkomaan yhtä tähän asti horjumattomista säännöistä ja aloittamaan puhumisen samaan aikaan? Ja tietysti tällaisen mekanismin täytyi yksinkertaisesti ilmaantua - ja vähentää "pitkän" ongelman vaikutusta omistusoikeudellisiin tietoihin verrattuna. Miten? Kyllä, se on hyvin yksinkertaista: lähetetään "hidas" palveluosa samalla tavalla kuin ennenkin, mutta "nopea" -osa, jossa tiedot lähetetään suoraan, samanaikaisesti usealta (tai usealle) laitteelta komento! Se näyttää jotakuinkin tältä:
Se näyttää monimutkaiselta, mutta pohjimmiltaan se on melko helppo selittää: tukiasema, joka käyttää erityistä kaikille (ei edes Wi-Fi 6!) -laitteille ymmärrettävää kehystä, ilmoittaa olevansa valmis lähettämään tietoja samanaikaisesti STA1:lle ja STA2. Koska tämän kehyksen "otsikko" on täysin ymmärrettävissä jopa hyvin, hyvin vanhoille asiakkaille, he tekevät oikean johtopäätöksen, että radioaallot ovat tietyn ajan varattuina tiedon välittämisessä muille verkon asiakkaille ja alkavat laskea aikaa loppuun asti. tämän ajanjakson (itse asiassa, kuten aina Wi-Fissä). Mutta laitteet STA1 ja STA2 ymmärtävät, että nyt data välitetään niille uudella tavalla, samanaikaisesti, kukin omalla kanavallaan, ja ne vastaavat tukiasemaan samanaikaisesti ja vahvistavat sitten myös synkronoinnin vastaanoton. kehys (jokaisella on oma osansa dataa!) ja ympäristö vapautetaan jälleen. "Alhaalta ylös" se toimii samalla tavalla:
Pääasiallinen ja silmiinpistävin ero on, että tukiasema tässä tilanteessa kertoo erityisellä Trigger-kehyksellä asemille, jotka voivat puhua samanaikaisesti, milloin lähettää lähetyksen. Tämä on itse asiassa uusi "laukaisu" koko mekanismille, joka mahdollistaa usean samanaikaisen pääsyn tietovälineeseen, mikä on vaatimattoman mielipiteeni mukaan yksi tärkeimmistä innovaatioista uuden standardin "hupun alla". Siinä asiakkaat saavat "aikataulun" yhden taajuuskanavan jakamisesta keskenään; Täällä asiakkaat ilmoittavat samanaikaisesti tukiasemalle, että he ovat vastaanottaneet osansa datasta ja pystyneet jäsentämään ne. Siinä tukiasema ilmoittaa kaikille, jotka voivat "puhua" samanaikaisesti tiedonsiirron alkamisesta - siinä tukiasema alkaa lähettää sille tarvittavia tietoja. Uuden Trigger-kehysmekanismin avulla voit itse asiassa vähentää lähetysajan irrationaalista käyttöä - ja niin tehokkaasti kuin monet asiakkaat voivat käyttää sitä ja havaita sen oikein!
Muotoillaan nyt koko tästä pitkästä tarinasta seuraavat pääteesit, jotka pätevät TL;DR:hen:
- Uuden 802.11ax-standardin liityntäpisteet, jopa vain yhteen monista innovaatioista luottaen, alkavat kasvattaa koko verkon kokonaisläpäisykykyä jo alkaen. toinen yhteensopiva asiakaslaite! Heti kun on vähintään kaksi asiakasta, jotka voivat puhua samaan aikaan, niin kaikkien muiden asioiden ollessa sama (minulla ei ole mitään syytä olettaa, että asiakasradiomoduulien ajurit kirjoitettaisiin paremmin kuin ennen, mikä tarkoittaa, että Kehysten "hyödylliset" osat ja monet muut asiakaskohtaiset toiminnot eivät silti toimi "keskimäärin eläintarhassa") ne lisäävät JO keskimääräistä suorituskykyä. Joten jos mietit uutta Wi-Fi-verkkoa, kannattaa heti pohtia uusimmat ja parhaat tukiasemat, sillä vaikka niille asiakkaita nyt olisi vielä vähän, tilanne ei pysy sellaisena pitkään.
- Kaikki temput ja temput, jotka ovat hyvän langattoman insinöörin arsenaalissa nykyään, pysyvät ajankohtaisina vielä pitkään - vaikka median käyttömekanismia on päivitetty, rikkoen yli 20 vuotta kestäneitä kulmakiviperiaatteita, se säilyy edelleen yhteensopivuus eturintamassa. Sinun on silti katkaistava "hitaat" hallintanopeudet (ja sinun on silti ymmärrettävä miksi ja milloin), sinun on silti suunniteltava fyysinen kerros oikein, koska mikään tietoyhteystason mekanismi ei toimi, jos fyysisellä tasolla on ongelmia. taso. Mahdollisuus vain avautui tehdä vielä parempi.
- Lähes kaikki päätökset Wi-Fi 6:ssa tekee tukiasema. Kuten näemme, se ohjaa asiakkaan pääsyä ympäristöön ryhmittelemällä laitteet samanaikaisen toiminnan "jaksoiksi". Hieman sivulle siirryttäessä TWT:n työ on myös täysin tukiaseman harteilla. Nyt tukiaseman ei tarvitse vain "lähettää verkkoa" ja tallentaa liikennettä jonoihin, vaan myös pitää kirjaa kaikista asiakkaista ja suunnitella kuinka yhdistää ne kannattavammin keskenään heidän kaistanleveys- ja liikennetarpeidensa, akkujensa ja paljon muuta perusteella. – Kutsun tätä prosessia "orkestraatioksi". Algoritmeja, joilla tukiasema tekee kaikki nämä päätökset, ei ole säännelty, mikä tarkoittaa, että valmistajien todellinen laatu ja rakenteellinen lähestymistapa ilmenee juuri orkestrointialgoritmien kehittämisessä. Mitä tarkemmin pisteet ennustavat asiakkaiden tarpeita, sitä paremmin ja yhtenäisemmin ne pystyvät yhdistämään useiksi pääsyryhmiksi - siksi sitä järkevämmin puheaikaresursseja käytetään ja sitä suurempi on tällaisen tukiaseman lopullinen suorituskyky. tulee olemaan. Algoritmi on viimeinen raja!
- Siirtyminen Wi-Fi 5:stä Wi-Fi 6:een on luonteeltaan yhtä vallankumouksellinen ja tärkeä kuin siirtyminen 802.11g:stä 802.11n:ään. Sitten saimme monisäikeisen ja "hyötykuorman" yhdistämisen - nyt saamme samanaikaisesti pääsyn tietovälineeseen ja lopulta toimivan MU-MIMOn ja Beamformingin (ensinkin, kuten tiedämme, nämä ovat melkein sama asia; toiseksi keskustelu "miksi MU- MIMO keksittiin 802.11ac:ssa, mutta sitä ei saatu toimimaan” on erillisen pitkän artikkelin aihe :) Sekä 802.11n että Wi-Fi 6 toimivat molemmilla taajuuksilla (2,4 GHz ja 5 GHz), toisin kuin "välitason" edeltäjänsä - todellakin "kuusi on uusi neljä"!
Hieman tämän artikkelin alkuperästä
Artikkeli on kirjoitettu Huawein järjestämää kilpailua varten (julkaistu alun perin ). Sitä kirjoittaessani tukeuduin pitkälti omaan raporttiini "Bezprovodov"-konferenssissa, joka pidettiin vuonna 2019 Pietarissa (näet puheen tallenteen , muista vain - ääni siellä suoraan sanottuna ei ole loistava, vaikka video on peräisin Pietarista!).
Lähde: will.com