A cikin ci gabanta, Huawei ya dogara da Wi-Fi 6. Kuma tambayoyi daga abokan aiki da abokan ciniki game da sababbin tsararrun ma'auni sun sa mu rubuta wani matsayi game da tushe na ka'idoji da ka'idodin jiki da ke ciki. Bari mu ci gaba daga tarihi zuwa kimiyyar lissafi kuma mu duba dalla-dalla dalilin da yasa ake buƙatar fasahar OFDMA da MU-MIMO. Bari mu kuma yi magana game da yadda hanyar watsa bayanai ta zahiri da aka sake fasalin ta ba da damar samun tabbacin iyawar tashoshi da irin wannan raguwar jimlar matakin jinkiri wanda ya zama kwatankwacin na ma'aikaci. Kuma wannan duk da cewa hanyoyin sadarwa na zamani na 5G sun fi tsada (a matsakaicin sau 20-30) fiye da na cikin gida Wi-Fi 6 cibiyoyin sadarwa masu irin wannan damar.
Ga Huawei, batun ba ko kaɗan ba ne mara amfani: hanyoyin da ke tallafawa Wi-Fi 6 suna cikin mafi kyawun samfuranmu a cikin 2020, waɗanda aka saka hannun jari masu yawa. Ga misali ɗaya kawai: bincike a fannin kimiyyar kayan aiki ya ba mu damar zaɓar alloy, wanda amfani da shi a cikin abubuwan rediyo na wurin samun damar ya karu da siginar-zuwa-amo da 2-3 dB: huluna kashe Doron Ezri don wannan nasara.
A bit of history
Yana da ma'ana don ƙidaya tarihin Wi-Fi zuwa 1971, lokacin da a Jami'ar Hawaii, Farfesa Norman Abramson da ƙungiyar abokan aiki suka haɓaka, ginawa da ƙaddamar da cibiyar sadarwar fakitin mara waya ta ALOHAnet.
A cikin 1980, an amince da ƙungiyar ma'auni da ka'idoji IEEE 802, wanda ke kwatanta ƙungiyar ƙananan yadudduka na ƙirar hanyar sadarwa na OSI bakwai. Dole ne mu jira tsawon shekaru 802.11 kafin a fito da sigar farko ta 17.
Tare da amincewa da ma'auni na 1997 a cikin 802.11, shekaru biyu kafin haifuwar Wi-Fi Alliance, ƙarni na farko na fasahar bayanan mara waya ta yau ya shiga cikin duniya.
IEEE 802 misali. Wi-Fi tsararraki
Ma'auni na farko da masana'antun kayan aiki ke tallafawa da gaske shine 802.11b. Kamar yadda kuke gani, yawancin sabbin abubuwa sun kasance masu karko tun ƙarshen karni na XNUMX: canje-canje masu inganci suna ɗaukar lokaci. A cikin 'yan shekarun nan, an yi aiki da yawa don inganta hanyoyin watsa siginar jiki. Domin kara fahimtar matsalolin zamani na Wi-Fi, bari mu koma ga tushen sa na zahiri.
Bari mu tuna da asali!
Raƙuman radiyo wani lamari ne na musamman na igiyoyin lantarki na lantarki - yaduwa daga tushen wutar lantarki da tada hankali filin maganadisu. An siffanta su da manyan sigogi guda uku: raƙuman raƙuman ruwa, da kuma ƙarfin wutar lantarki da filin maganadisu. Dukan su ukun sun yi daidai da juna. A wannan yanayin, yawancin igiyoyin igiyar ruwa ana kiranta adadin maimaita oscillation waɗanda suka dace da raka'a na lokaci.
Duk waɗannan sanannun hujjoji ne. Duk da haka, domin mu kai ga ƙarshe, an tilasta mana mu fara daga farkon.
A kan sikelin mitar mitar lantarki na lantarki, kewayon rediyo ya mamaye mafi ƙanƙanta (ƙananan mitar). Ya haɗa da igiyoyin lantarki tare da mitar oscillation daga 3 Hz zuwa 3000 GHz. Duk sauran makada, gami da hasken da ake iya gani, suna da mitoci mafi girma.
Mafi girman mitar, ana iya ba da ƙarin kuzari ga igiyar rediyo, amma a lokaci guda yana jujjuya cikas kuma yana raguwa da sauri. Akasin haka ma gaskiya ne. Yin la'akari da waɗannan fasalulluka, an zaɓi manyan jeri guda biyu don aikin Wi-Fi - 2,4 GHz (ƙaran mitar mita daga 2,4000 zuwa 2,4835 GHz) da 5 GHz (maɗaukakin mitar 5,170-5,330, 5,490-5,730 da 5,735-5,835 GHz).
Tafsirin rediyo yana yaduwa ta kowane fanni, kuma don hana saƙon yin tasiri ga juna saboda tasirin tsangwama, ana rarraba rukunin mitar zuwa sassa daban-daban - tashoshi tare da ɗaya ko wani. . Hoton da ke sama yana nuna cewa tashoshi na 1 da 2 masu kusa tare da bandwidth na 20 MHz za su tsoma baki tare da juna, amma 1 da 6 ba za su yi ba.
Ana watsa siginar cikin tashar ta amfani da igiyar rediyo a wani mitar mai ɗauka. Don watsa bayanai, sigogin kalaman na iya zama ta mita, amplitude ko lokaci.
Rabuwar tashoshi a cikin kewayon mitar Wi-Fi
An raba kewayon mitar 2,4 GHz zuwa tashoshi 14 masu jujjuyawa tare da mafi kyawun faɗin 20 MHz. An taba yarda cewa wannan ya isa sosai don tsara hadadden cibiyar sadarwa mara waya. Ba da daɗewa ba ya bayyana cewa ƙarfin kewayon yana da sauri yana ƙarewa, don haka an ƙara kewayon 5 GHz a ciki, ƙarfin kallonsa ya fi girma. A ciki, ban da tashoshin 20 MHz, yana yiwuwa a ware tashoshi tare da nisa na 40 da 80 MHz.
Don ƙara haɓaka ingancin amfani da bakan mitar rediyo, fasahar rarraba mitar mitar orthogonal yanzu ana amfani da ita sosai ().
Ya ƙunshi amfani, tare da mitar mai ɗaukar kaya, mitoci masu ɗaukar nauyi da yawa a cikin tashar guda ɗaya, wanda ke ba da damar aiwatar da watsa bayanai masu kama da juna. OFDM yana ba ku damar rarraba zirga-zirga ta hanyar da ta dace ta “granular”, amma saboda shekarunta masu daraja, tana riƙe da babban lahani. Daga cikin su akwai ka'idodin aiki ta hanyar amfani da CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) tsarin sadarwa na cibiyar sadarwa, bisa ga abin da mai amfani ɗaya kawai zai iya aiki akan mai ɗaukar kaya da mai ɗaukar kaya a wasu lokuta.
Gudun sararin samaniya
Muhimmiyar hanya don ƙara yawan hanyoyin sadarwa mara igiyar waya ita ce ta amfani da rafukan sararin samaniya.
Wurin shiga yana ɗaukar nau'ikan radiyo da yawa (ɗaya, biyu ko fiye), waɗanda aka haɗa zuwa takamaiman adadin eriya. Waɗannan eriya suna haskakawa bisa ga wani tsari da daidaitawa, kuma ni da ku muna karɓar bayanan da aka watsa ta hanyar sadarwa mara waya. Za a iya kafa rafin sararin samaniya tsakanin takamaiman eriya ta jiki (modulu na rediyo) na wurin shiga da na'urar mai amfani. Godiya ga wannan, jimlar adadin bayanan da aka watsa daga wurin samun damar yana ƙaruwa da yawan adadin rafukan (antennas).
Dangane da ƙa'idodi na yanzu, ana iya aiwatar da rafukan sararin samaniya har zuwa huɗu a cikin rukunin 2,4 GHz, kuma har zuwa takwas a cikin rukunin 5 GHz.
A baya can, lokacin aiki a cikin nau'ikan 2,4 da 5 GHz, mun mai da hankali ne kawai akan adadin na'urorin rediyo. Kasancewar tsarin tsarin rediyo na biyu ya ba da ƙarin sassauci, saboda yana ba da damar tsoffin na'urorin masu biyan kuɗi suyi aiki a mitar 2,4 GHz, kuma sababbi suna aiki a mitar 5 GHz. Da zuwan na'urorin rediyo na uku da na gaba, wasu matsaloli sun taso. Abubuwan da ke haskakawa suna haifar da tsoma baki tare da juna, wanda ke ƙara farashin na'urar saboda buƙatar mafi kyawun ƙira da kuma samar da hanyar shiga tare da masu tace ramuwa. Don haka kwanan nan ya zama mai yiwuwa a lokaci guda don tallafawa rafukan sararin samaniya 16 a kowane wurin shiga.
Saurin aiki da fahimta
Saboda hanyoyin aiki na OFDM, ba za mu iya samun iyakar hanyar sadarwa ba. Ƙididdigar ƙididdiga don aiwatar da aikin OFDM an daɗe da aiwatar da shi kawai kuma kawai dangane da mahalli masu kyau, inda aka yi hasashen ƙimar sigina zuwa-amo (SNR) da ƙimar kuskuren bit (BER). A cikin yanayi na zamani na ƙarar ƙara a duk mitar rediyo da ke ba mu sha'awa, abubuwan da ake amfani da su na hanyoyin sadarwa na OFDM sun yi ƙasa kaɗan. Kuma ka'idar ta ci gaba da ɗaukar waɗannan gazawar har zuwa kwanan nan, har sai da OFDMA (yanayin mitar mitar-rarrabuwa da yawa) fasahar ta zo don ceto. Game da ita - dan gaba kadan.
Bari mu yi magana game da eriya
Kamar yadda ka sani, kowane eriya yana da riba, dangane da ƙimar da aka samar da tsarin sararin samaniya na sigina (beamforming) tare da wani yanki mai ɗaukar hoto (ba mu la'akari da sake duba siginar, da dai sauransu). Wannan shi ne ainihin abin da masu zanen kaya koyaushe ke dogara da tunaninsu akan inda ya kamata a sanya wuraren shiga daidai. Na dogon lokaci, siffar ƙirar ta kasance ba ta canzawa kuma kawai ya karu ko raguwa daidai da halaye na eriya.
Abubuwan eriya na zamani suna ƙara samun ƙarfi kuma suna ba da damar sauye-sauye masu ƙarfi a cikin yanayin yanayin yaɗa sigina a ainihin lokacin.
Hoton hagu na sama yana nuna ƙa'idar yaɗa igiyoyin rediyo ta amfani da madaidaicin eriya ta ko'ina. Ta hanyar ƙara ƙarfin siginar, za mu iya canza radius na ɗaukar hoto kawai ba tare da ikon yin tasiri sosai akan ingancin amfani da tashar ba - KQI (Masu Alamar Ingancin Maɓalli). Kuma wannan mai nuna alama yana da matuƙar mahimmanci yayin da ake tsara sadarwa a cikin yanayi na yawan motsi na na'urar biyan kuɗi a cikin yanayi mara waya.
Maganin matsalar shine amfani da adadi mai yawa na ƙananan eriya, nauyin da za'a iya daidaita shi a ainihin lokacin, yana samar da tsarin yaduwa dangane da matsayi na sararin samaniya na mai amfani.
Don haka, yana yiwuwa a kusanci amfani da fasahar MU-MIMO (Multi-User Multiple Input, Multiple Output). Tare da taimakonsa, wurin samun dama a kowane lokaci yana haifar da kwararar hasken da aka kai musamman zuwa na'urorin masu biyan kuɗi.
Daga ilimin lissafi zuwa ma'auni na 802.11
Kamar yadda ƙa'idodin Wi-Fi suka samo asali, ƙa'idodin aiki tare da Layer na zahiri na cibiyar sadarwa sun canza. Yin amfani da wasu hanyoyin daidaitawa ya sa ya yiwu - farawa da nau'ikan 802.11g/n - don dacewa da adadin bayanai da yawa a cikin ramin lokaci kuma, bisa ga haka, aiki tare da yawan masu amfani. Daga cikin wasu abubuwa, an cimma hakan ta hanyar amfani da kwararar sararin samaniya. Kuma sabon sassaucin da aka samo dangane da fadin tashar ya sa ya yiwu a samar da ƙarin albarkatu don MIMO.
An tsara amincewa da ma'aunin Wi-Fi 7 a shekara mai zuwa. Me zai canza da zuwansa? Bugu da ƙari ga haɓakar da aka saba da sauri da ƙari na band na 6 GHz, zai yiwu a yi aiki tare da tashoshi masu fadi, kamar 320 MHz. Wannan yana da ban sha'awa musamman a cikin mahallin aikace-aikacen masana'antu.
Fitar Wi-Fi 6 na ka'idar
The theoretical dabara don kirga da maras muhimmanci gudun Wi-Fi 6 ne quite hadaddun kuma ya dogara da yawa sigogi, fara da yawan sarari rafuka da kuma kawo karshen da bayanin da za mu iya sa a cikin wani subcarrier (ko subcarriers, idan akwai da dama daga). su) kowane raka'a na lokaci.
Kamar yadda kake gani, da yawa ya dogara da kwararar sararin samaniya. Amma a da, karuwar adadin su a hade tare da yin amfani da STC (Space-Time Coding) da MRC (Maximum Ratio Combining) ya kara tsananta aikin maganin mara waya gaba daya.
Sabbin Fasaha Layer Maɓalli na Jiki
Bari mu matsa zuwa mabuɗin fasaha na Layer na zahiri - kuma mu fara da farkon Layer na OSI cibiyar sadarwa model.
Bari mu tuna cewa OFDM na amfani da takamaiman adadin masu ɗaukar kaya, waɗanda, ba tare da shafar juna ba, suna iya watsa takamaiman adadin bayanai.
A cikin misali, muna amfani da band ɗin 5,220 GHz, wanda ya ƙunshi ƙananan tashoshi 48. Ta hanyar haɗa wannan tashar, muna samun adadi mai yawa na masu jigilar kaya, kowannensu yana amfani da nasa tsarin daidaitawa.
Wi-Fi 5 yana amfani da quadrature amplitude modulation 256 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), wanda ke ba ku damar samar da filin maki 16 x 16 a cikin mitar mai ɗauka a cikin ramin lokaci ɗaya, ya bambanta cikin girma da lokaci. Rashin jin daɗi shine a kowane lokaci tasha ɗaya ce kawai ke iya watsawa akan mitar mai ɗaukar kaya.
Matsakaicin yawan mitar mitar orthogonal (OFDMA) ya fito ne daga duniyar masu aiki da wayar hannu, ya zama tartsatsi a lokaci guda tare da LTE kuma ana amfani dashi don tsara hanyar haɗin gwiwa (tashar sadarwa ga mai biyan kuɗi). Yana ba ku damar yin aiki tare da tashar a matakin abin da ake kira raka'a albarkatun. Waɗannan raka'o'in suna taimakawa rushe toshe zuwa takamaiman adadin abubuwan haɗin gwiwa. A cikin toshe, a kowane lokaci ba za mu iya yin aiki da ƙarfi tare da kashi ɗaya mai fitarwa (mai amfani ko wurin samun dama), amma haɗa abubuwa da yawa. Wannan yana ba ku damar cimma sakamako na ban mamaki.
Sauƙin haɗin tashoshi a cikin Wi-Fi 6
Haɗin tashoshi a cikin Wi-Fi 6 yana ba ku damar samun haɗin tashoshi tare da faɗin 20 zuwa 160 MHz. Bugu da ƙari, ba dole ba ne a haɗa haɗin a cikin jeri na kusa. Misali, ana iya ɗaukar toshe ɗaya daga rukunin 5,17 GHz, na biyu kuma daga rukunin 5,135 GHz. Wannan yana ba ku damar gina muhallin rediyo cikin sassauƙa ko da kasancewar abubuwan tsangwama masu ƙarfi ko kuma kusanci zuwa wasu tashoshi masu fitarwa akai-akai.
Daga SIMO zuwa MIMO
Hanyar MIMO ba koyaushe tana tare da mu ba. A wani lokaci, sadarwar wayar hannu dole ne ta iyakance ga yanayin SIMO, wanda ke nuna kasancewar eriya da yawa a tashar masu biyan kuɗi, a lokaci guda suna aiki don karɓar bayanai.
MU-MIMO an ƙera shi don isar da bayanai ga masu amfani ta amfani da dukkan haja na eriya na yanzu. Wannan yana kawar da hane-hane da CSMA/CA yarjejeniya ta sanya a baya mai alaƙa da aika alamun zuwa na'urorin masu biyan kuɗi don watsawa. Yanzu masu amfani sun haɗe cikin rukuni kuma kowane memba na rukuni yana karɓar rabon sa na albarkatun eriya ta wurin samun dama, maimakon jiran lokacinsu.
Samuwar katakon rediyo
Muhimmin ƙa'ida don aikin MU-MIMO shine kiyaye yanayin aiki na tsararrun eriya wanda ba zai haifar da haɗuwa da raƙuman rediyo da asarar bayanai ba saboda ƙara lokaci.
Wannan yana buƙatar ƙididdige ƙididdiga na lissafi a gefen hanyar shiga. Idan tashar tasha ta goyi bayan wannan fasalin, MU-MIMO tana ba shi damar faɗin wurin samun dama tsawon lokacin da ake ɗauka don karɓar sigina a kowane takamaiman eriya. Kuma wurin shiga, bi da bi, yana daidaita eriyansa don samar da katako mai ingantacciyar hanya.
Menene wannan ya ba mu gaba ɗaya?
Fararen da'irar tare da lambobi a cikin tebur suna nuna yanayin halin yanzu don amfani da Wi-Fi na ƙarnin da suka gabata. Da'irar shuɗi (duba hoton da ke sama) suna bayyana iyawar Wi-Fi 6, kuma masu launin toka lamari ne na nan gaba.
Babban fa'idodin da sabbin hanyoyin da aka kunna OFDMA ke kawowa suna da alaƙa da rukunin albarkatun da aka aiwatar a matakin kama da TDM (Time Division Multiplexing). Wannan bai taba faruwa da Wi-Fi a da ba. Wannan yana ba ku damar sarrafa bandwidth da aka keɓance a sarari, yana tabbatar da ƙarancin lokacin jigilar sigina ta matsakaici da matakin dogaro da ake buƙata. Abin farin ciki, babu wanda ke shakkar cewa alamun amincin Wi-Fi na buƙatar haɓakawa.
Tarihi yana motsawa a cikin karkace, kuma halin da ake ciki yana kama da wanda ya bunkasa a kusa da Ethernet a lokaci guda. Ko da a lokacin, an kafa ra'ayi cewa CSMA/CD (Mai ɗaukaka Sense Multiple Access with Collision Detection) matsakaicin watsawa baya samar da ingantaccen kayan aiki. Kuma wannan ya ci gaba har zuwa canji zuwa IEEE 802.3z.
Dangane da tsarin aikace-aikacen gabaɗaya, kamar yadda kuke gani, tare da kowane ƙarni na Wi-Fi, yanayin amfani da shi yana ƙaruwa, yana ƙara jin jinkiri, gabaɗaya. da aminci.
Kuma kuma game da yanayin jiki
To, yanzu bari muyi magana game da yadda sabon yanayin jiki ya kasance. Lokacin amfani da CSMA/CA da OFDM, karuwa a cikin adadin STAs masu aiki ya haifar da raguwa mai tsanani a cikin kayan aiki na tashar 20 MHz. Wannan ya faru ne saboda abin da aka riga aka ambata: ba sababbin fasahohin STC (Space-Time Coding) da MRC (Mafi Girman Ratio Combining).
OFDMA, ta hanyar amfani da sassan albarkatu, na iya yin mu'amala mai inganci tare da tashoshi masu nisa da ƙananan wuta. Muna samun damar yin aiki a cikin kewayon jigilar kaya iri ɗaya tare da masu amfani da ke cinye albarkatu daban-daban. Mai amfani ɗaya na iya mamaye raka'a ɗaya, kuma wani - duk sauran.
Me yasa ba a can baya OFDMA?
Kuma a ƙarshe, babbar tambaya: me ya sa babu OFDMA a da? Abin ban mamaki, duk ya zo ga kuɗi.
Na dogon lokaci an yi imani cewa farashin Wi-Fi module ya kamata ya zama kadan. Lokacin da aka ƙaddamar da yarjejeniya a cikin kasuwancin kasuwanci a cikin 1997, an yanke shawarar cewa farashin samar da irin wannan samfurin ba zai iya wuce $1 ba. A sakamakon haka, ci gaban fasaha ya ɗauki hanya mafi kyau. Anan ba mu la'akari da LTE mai aiki ba, inda aka yi amfani da OFDMA na dogon lokaci.
A ƙarshe, ƙungiyar ma'aikata ta Wi-Fi ta yanke shawarar ɗaukar waɗannan abubuwan haɓakawa daga duniyar masu gudanar da sadarwa tare da kawo su duniyar hanyoyin sadarwar kasuwanci. Babban aikin shine canzawa zuwa amfani da abubuwa masu inganci, kamar masu tacewa da oscillators.
Me ya sa ya yi mana wuya mu yi aiki a cikin tsoffin bayanan MRC tare da ko ba tare da tsangwama ba? Saboda MVDR (Ƙaramar Bambancin Bambance-Cikin Amsa Marasa Ragewa) ƙirar katako ta ƙara yawan kurakurai da zaran mun yi ƙoƙarin haɗa ɗimbin wuraren watsawa. OFDMA ta tabbatar da cewa za a iya magance matsalar.
Yaki da tsangwama yanzu ya dogara ne akan ilimin lissafi. Idan taga watsawa yana da tsayi, sakamakon tsangwama mai ƙarfi yana haifar da matsaloli. Sabbin algorithms masu aiki suna ba da damar gujewa su, kawar da tasirin ba kawai na kutse da ke da alaƙa da watsa Wi-Fi ba, har ma da duk wani wanda ke faruwa a cikin wannan kewayon.
Godiya ga tsangwama na daidaitawa, za mu iya cimma nasarorin har zuwa 11 dB ko da a cikin hadaddun mahalli iri-iri. Yin amfani da hanyoyin warware algorithmic na Huawei ya ba da damar samun ingantaccen ingantawa daidai inda ake buƙata - a cikin mafita na cikin gida. Abin da ke da kyau a cikin 5G ba lallai ba ne mai kyau a cikin yanayin Wi-Fi 6. Manyan hanyoyin MIMO da MU-MIMO sun bambanta dangane da mafita na cikin gida da waje. Inda ake buƙata, ya dace a yi amfani da mafita masu tsada, kamar yadda yake cikin 5G. Amma ana buƙatar wasu zaɓuɓɓuka, kamar Wi-Fi 6, wanda zai iya sadar da latency da sauran ma'auni da muka zo tsammani daga masu ɗauka.
Muna aro daga gare su kayan aikin da za su yi amfani da mu a matsayin masu cin kasuwa, duk a ƙoƙarin samar da yanayi na zahiri wanda za mu iya dogara da shi.
***
Af, kar a manta da yawancin gidajen yanar gizon mu akan sabbin samfuran Huawei na 2020, waɗanda aka gudanar ba kawai a cikin ɓangaren harshen Rashanci ba, har ma a matakin duniya. Akwai jerin shafukan yanar gizo na makonni masu zuwa a .
source: www.habr.com