Ամենակարևորը Wi-Fi 6-ի մասին. Ոչ, լուրջ

Hey.

Եթե ​​հավատում եք Էյնշտեյնի պարզության տեսությանը, թեման հասկանալու հիմնական ցուցիչն այն հնարավորինս պարզ բացատրելու ունակությունն է, ապա այս գրառման մեջ ես կփորձեմ հնարավորինս պարզ և մանրամասն բացատրել նորի միայն մեկ մանրուքի ազդեցությունը։ ստանդարտ, որը չգիտես ինչու նույնիսկ Wi-Fi Alliance-ն անարժան է համարում ինֆոգրաֆիկայում նշել Wi-Fi 6-ի նոր հնարավորությունների մասին, թեև այն, ինչպես շուտով միասին կտեսնենք, շատ կարևոր և ուշագրավ է։ Այստեղ ամեն ինչ այնքան էլ խորը չէ և, իհարկե, ոչ համապարփակ (քանի որ նման փիղը դժվար է նույնիսկ մաս-մաս ուտել), բայց հուսով եմ, որ մենք բոլորս մեզ համար նոր և հետաքրքիր բան կսովորենք իմ խոսքային վարժություններից:

Այդ նույն 802.11ax-ը, որին մենք ամեն օր սպասում էինք առնվազն երկրորդ տարին, իր հետ բերում է շատ նոր ու զարմանալի բաներ։ Յուրաքանչյուր ոք, ով ցանկանում է ինչ-որ բան պատմել նրա մասին, միշտ ընտրության հնարավորություն ունի՝ կա՛մ ակնարկ վազել գլխի վրայով, նշելով մի դույլ հապավումների և հապավումների, փորձելով չխրվել դրանցից յուրաքանչյուրի գլխարկի տակ գտնվող բարդ մեխանիզմների մեջ, կամ փաթաթել: մեկ ժամ տևողությամբ զեկույց պատրաստեք մի բանի մասին, որն առավել հաճելի է հեղինակին: Ես ռիսկի կգնամ ավելի հեռուն գնալ. իմ գրառման մեծ մասը նվիրված կլինի մի բանի, որը նույնիսկ նոր չէ:

Այսպիսով, ավելի քան քսան տարի է, ինչ անլար տվյալների ցանցերից մի քանիսը կառուցվել են 802.11 ընտանիքի մի շարք ստանդարտների համաձայն, և, ինչպես ցանկացած իրեն հարգող խոսնակ, ես պետք է մի փոքր վերականգնեմ ամբողջ շղթայի ժամանակացույցը: իրադարձություններ, որոնք աշխարհին տվել են միլիարդավոր փոխգործունակ սարքեր, բայց որպես ընթերցողին հարգող հեղինակ, ես դեռ ռիսկի եմ դիմում չանել դա: Այնուամենայնիվ, մենք պետք է հիշեցնենք միմյանց մի բան.

Wi-Fi-ի բոլոր կրկնությունները առաջնահերթություն են տվել հուսալիությանը, քան առավելագույնի հասցնել թողունակությունը: Սա բխում է միջին մուտքի մեխանիզմից (CSMA/CA), որն ամենաօպտիմալը չէ փոխանցման միջավայրից վայրկյանում վերջին կիլոբիթները սեղմելու տեսանկյունից (կարող եք ավելին կարդալ աշխարհի անկատարության մասին ընդհանրապես և Wi-ի մասին): -Ֆի մասնավորապես իմ նախկին գործընկերոջ հոդվածում սխոմմ ահա բծերը), բայց աներեւակայելի դիմացկուն գրեթե ցանկացած պայմաններում: Փաստորեն, դուք կարող եք կոտրել Wi-Fi ցանցի դիզայնի գրեթե բոլոր հիմունքները, և այդպիսի ցանցը դեռ կփոխանակի տվյալներ: Ամբողջ մեխանիզմը, որով Wi-Fi ցանցի հաճախորդները կարող են փոխանցել և/կամ ստանալ տվյալների իրենց հատվածները, ուղղված է ապահովելու այն, ինչ անգլերենում կոչվում է տեխնոկրատիայի դժվար թարգմանելի հոտ ունեցող բառ, կայունություն: Մոդուլյացիայի ամբողջ շերտը մեծանում է, շրջանակների համախմբումը վերևում քսված տվյալների հետ (ոչ հենց այդպես, բայց այդպես էլ լինի), շարունակում է աշխատել 802.11-ի երկու հիմնական սկզբունքներից հետո, որոնք ապահովում են այս անգերազանցելի հուսալիությունը.

1. «Մինչ մեկը խոսում է, մնացածը լռում են».
2. «Ամեն ինչ, բացի տվյալներից, ասվում է դանդաղ և հստակ»:

Երկրորդ կետը շատ ավելի մեծ վնաս է հասցնում ցանցի թողունակությանը, քան կարող է թվալ առաջին հայացքից: Ահա մի հիանալի նկար, որը ցույց է տալիս տվյալների մի մասը, որն ուղարկվել է Wi-Fi ցանցի միջոցով.

Եկեք պարզենք, թե դա ինչ է նշանակում սովորական մարդկանց համար, ովքեր չգիտեն, թե քանի էջ կա 802.11-2016 ստանդարտում: Տվյալների փոխանցման արագությունը, որը համակարգը գրում է անլար ցանցի հատկություններում, և որը ցանկացած արտադրողի շուկայավարները նկարում են մուտքի կետերի տուփերի վրա (դե, դուք հավանաբար տեսել եք դա՝ 1,7 Գբ/վ! 2,4 Գբ/վ! 9000 Գբ/վ): , դա ոչ միայն գագաթնակետն ու առավելագույնն է փոխանցման զբաղեցրած ժամանակի 100%-ում, այլ նաև այն արագությունն է, որով կուղարկվի այս գեղեցիկ գրաֆիկի միայն կապույտ հատվածը: Մնացած ամեն ինչ կուղարկվի այնպիսի արագությամբ, որը կոչվում է կառավարման արագություն անգլերենում (և ռուսերենում նույնպես, քանի որ նման արտահայտությունների թարգմանությունը սպառնում է ինժեներների միջև հետագա թյուրիմացությանը), և որը ցածր է ոչ միայն մի քանի անգամ, այլև մի քանի անգամ: ՀԱՐՅՈՒՐ մեկ անգամ. Օրինակ, առանց լրացուցիչ կարգավորումների, 802.11ac ցանցը, որը կարող է աշխատել հաճախորդների հետ 1300 Մբ/վ արագությամբ, փոխանցում է ծառայության ողջ տեղեկատվությունը (այն ամենը, ինչ կապույտ չէ մեր գնալով սարսափելի գրաֆիկում) կառավարման արագությամբ 6: Մբ/վ. Ավելի քան երկու հարյուր անգամ ավելի դանդաղ:

Տրամաբանական հարցն այն է, թե ի՞նչ, ներեցեք, ո՞ր ամսին կարող է նման դիվերսիոն գաղափարը դառնալ նույնիսկ այն ստանդարտի մի մասը, որով միլիարդավոր սարքեր են գործում ամբողջ աշխարհում: Տրամաբանական պատասխանը համատեղելիություն է, համատեղելիություն, համատեղելիություն: Նորագույն մուտքի կետի ցանցը պետք է հնարավորություն տա աշխատելու տասը և նույնիսկ տասնհինգ տարեկան սարքերի համար, և այս բոլոր «ոչ կապույտ» մասերում է, որ տեղեկատվական թռչում է դանդաղ տարեց սարքերը, որոնք կլսեն, ճիշտ կհասկանան և չի փորձի գերարագության ժամանակ փոխանցել իրենց տվյալները։ Հզորությունը պահանջում է զոհաբերություն:

Այժմ ես պատրաստ եմ բոլորին, ովքեր հետաքրքրված են, անփոխարինելի գործիք տալ ժամանակակից Wi-Fi-ում փոխանցվող պոտենցիալ մեգաբիթների աննպատակ կորստից սարսափելու համար. սա արդեն պարտադիր է դարձել ներգրավված ինժեներական շրջանակներում ուսումնասիրելու համար WiFi AirTime հաշվիչ Նորվեգիայի 802.11 էնտուզիաստ Գերմունդ Ռաենի կողմից: Այն հասանելի է Այս հղումը — Նրա աշխատանքի արդյունքը մոտավորապես այսպիսի տեսք ունի.

Տող 1-ը 1512 ՄՀց ալիքի լայնությամբ 802.11n սարքի կողմից 20 բայթ տվյալների փաթեթ փոխանցելու ժամանակն է:

Տող 2-ը նույն փաթեթը նույն ալեհավաքի բանաձևով սարքի միջոցով փոխանցելու ժամանակն է, որն արդեն աշխատում է 802.11 ՄՀց ալիքով 80ac ստանդարտի համաձայն:

Ինչպես կարող է դա լինել. չորս անգամ ավելի շատ եթեր է «փչացել», առավելագույն մոդուլյացիան բարդացել է 64QAM-ից մինչև 256QAM, ալիքի արագությունն ավելի բարձր է։ Վեց անգամ (433 Մբ/վ 72 Մբ/վ-ի փոխարեն), բայց եթերաժամանակի առավելագույնը 25%-ն է ձեռք բերվել։

Համատեղելիություն և 802.11-ի երկու սկզբունքներ, հիշու՞մ եք:

Դե, ինչպե՞ս կարող ենք շտկել նման անարդարությունն ու վատնումը՝ մենք ինքներս մեզ հարցնում ենք, ինչպես, հավանաբար, ինքն իրեն հարցրել է յուրաքանչյուր IEEE աշխատանքային խումբ, որը սկսել է ստանդարտ ստեղծել: Մի քանի տրամաբանական ուղիներ են մտքում գալիս.

1. Արագացրեք տվյալների փոխանցումը գրաֆիկի «կանաչ» հատվածում: Դա արվում է, երբ յուրաքանչյուր ստանդարտ թողարկվում է, քանի որ մեծ թվերը գեղեցիկ տեսք ունեն տուփերի վրա: Գործնականում, ինչպես մենք հենց նոր նկատեցինք, այն տալիս է վերջավոր աճ. նույնիսկ եթե մենք արագացնենք կապուղու արագությունը մինչև հարյուր հազար միլիոն գիգաբիթ մեկ նանվայրկյանում, գրաֆիկի մնացած բոլոր մասերը չեն անհետանա: Ահա թե ինչու ես խորհուրդ եմ տալիս բոլոր նոր 802.11 ստանդարտների մասին բոլոր պատմություններում բաց թողնել այն պարբերությունները, որոնք նշում են մեգաբիթ վայրկյանում:
2. Արագացրեք գծապատկերի բոլոր մյուս մասերը: Իրոք, եթե մենք գոնե կրկնապատկենք այն արագությունը, որով ամեն ինչ «ոչ կանաչ» է փոխանցվում (լավ, կամ «ոչ կապույտ», եթե դեռ նայում եք նախորդ նկարին), ապա մենք կստանանք 50-ից մի փոքր պակաս: իրական թողունակության % աճ. այնուամենայնիվ, կորցնելով սարքերի հետ համատեղելիությունը և մի շարք այլ նրբերանգներ, որոնց մասին կիմանաք, երբ պատրաստվում եք CWNA-ի հպարտ կոչման համար քննությանը պատրաստվել :) Սփոյլեր. միշտ չէ, որ կարող եք դա արեք՝ լավ մտածելուց և հասկանալուց հետո, թե դա ինչի կհանգեցնի: Փաստորեն, սա 802.11-ի երկու սկզբունքներից մեկի խախտում է, ուստի դրա հետ պետք է շատ զգույշ լինել:
3. Մի քանի նման շրջանակներ դրեք կանաչ մասերի հետ միասին: Որքան երկար է կանաչ հատվածը, այնքան ավելի արդյունավետ է ալիքի արագության բարձրացումը: Այո, սա լիովին գործող ռազմավարություն է, որը հայտնվել է դեռևս 802.11n-ին և հանդիսանում է իր հեղափոխական բնույթի մի քանի հիմնաքարերից մեկը: Միակ խնդիրն այն է, որ նախ՝ մի շարք հավելվածներ նման ագրեգացիայի մասին ոչինչ չէին տալիս (օրինակ՝ նույն արյունարբու ձայնը Wi-Fi-ով), երկրորդ՝ մի շարք սարքեր նույնպես չէին տալիս դրա մասին։ (Ինչ-որ կերպ ես որոշեցի բռնել այն, չնայած, որ ընկերության իրական ցանցում, որտեղ ես աշխատում եմ, մի քանի նման ագրեգացված շրջանակներ կլինեին, բայց ավելի քան 500 հազար «վերցված» շրջանակների դեպքում կային ուղիղ զրոյական ագրեգացված շրջանակներ: Ամենայն հավանականությամբ, խնդիրն այն է. իմ տվյալների հավաքագրման մեթոդաբանության մեջ, բայց ես պատրաստ եմ դա քննարկել ցանկացածի հետ ցանկացած վայրում: երբեմն անձնական զրույցի ժամանակ):
4. Խախտեք 802.11-ի երկու սկզբունքներից առաջինը՝ սկսելով խոսել, երբ ուրիշը խոսում է: Եվ ահա, որտեղ իրականում օգնության է հասնում 802.11ax-ը:

Հիանալի է, որ ես վերջապես հասա Wi-Fi 6-ին Wi-Fi 6-ի մասին իմ պատմության մեջ: Եթե ​​դեռ կարդում եք սա, կամ ինչ-ինչ պատճառներով պետք է անեք, կամ իսկապես հետաքրքրված եք: Այսպիսով, չնայած 802.11ax-ը ժառանգում է ամբողջ 802.11 ընտանիքի նախորդ զարգացումների հսկայական մասը (և ոչ միայն, ի դեպ, որոշ զովացուցիչ բաներ հայտնվեցին 802.16-ում, ինչպես նաև WiMAX), ինչ-որ բան դրա մեջ դեռ թարմ և օրիգինալ է: Սովորաբար այս բառերը ուղեկցվում են այսպիսի նկարով, որը հասանելի է Wi-Fi Alliance-ի կայքում.

Քանի որ ես հենց սկզբից վերապահում արեցի, մեկ ընթեռնելի հոդվածի սահմաններում մենք կկարողանանք դիտարկել այս առանցքային կետերից միայն մեկը, ավելի ճիշտ՝ նկարում պատկերվածներից ոչ մեկը (ի՜նչ անակնկալ): Համոզված եմ, որ դուք արդեն կարդացել եք այս ութ հիմնական տարրերից յուրաքանչյուրի միլիոն արագ նկարագրություն, բայց ես կշարունակեմ իմ հոգնեցուցիչ երկար պատմությունը այն մասին, թե ինչ է հետևում OFDMA-ից՝ բազմակի լրատվամիջոցների մուտքի վերահսկում (MU-մուտքի վերահսկում), որը, ինչպես. տեսնում ենք, ես ընդհանրապես չեմ ստացել ինֆոգրաֆիկան: Բայց դա բոլորովին ապարդյուն է!

Բազմակի մուտքը մի բան է, առանց որի ալիքը ենթափոխադրողների բաժանելն ընդհանրապես իմաստ չունի: Ինչու՞ փորձել սպեկտրի տարբեր հատվածներ նայել, եթե չկա մեխանիզմ, որը կարող է ստիպել նոր Wi-Fi 6 ցանցի հաճախորդներին խախտել մինչ այժմ անսասան կանոններից մեկը և սկսել խոսել միաժամանակ: Եվ, իհարկե, նման մեխանիզմ պարզապես պետք է ի հայտ գար, և նվազեցրեց «երկար» խնդրի ազդեցությունը սեփականության տեղեկատվական տվյալների համեմատ: Ինչպե՞ս: Այո, դա շատ պարզ է. թող «դանդաղ» սպասարկման մասը ուղարկվի նույն ձևով, ինչպես նախկինում, բայց մենք կուղարկենք «արագ» մասը, որտեղ տվյալները ուղարկվում են անմիջապես մի քանի (կամ մի քանի) սարքերից: հրաման! Դա նման բան է թվում.

Դա բարդ է թվում, բայց ըստ էության դա բավականին հեշտ է բացատրել. մուտքի կետը, օգտագործելով հատուկ շրջանակ, որը հասկանալի է բոլոր (նույնիսկ Wi-Fi 6!) սարքերի համար, հայտնում է, որ այն պատրաստ է տվյալների միաժամանակ փոխանցել STA1 և STA2. Քանի որ այս շրջանակի «վերնագիրը» լիովին հասկանալի է նույնիսկ շատ, շատ հին հաճախորդների համար, նրանք ճիշտ եզրակացություն են անում, որ եթերային ալիքները որոշակի ժամանակ զբաղված կլինեն տեղեկատվություն փոխանցելով ցանցի այլ հաճախորդներին և սկսում են հետհաշվել ժամանակը մինչև վերջ: այս ժամանակահատվածում (իրականում, ինչպես միշտ Wi-Fi-ում): Բայց STA1 և STA2 սարքերը հասկանում են, որ այժմ տվյալները կփոխանցվեն իրենց նոր ձևով, միաժամանակ, յուրաքանչյուրը ալիքի իր մասով, և նրանք միաժամանակ արձագանքում են մուտքի կետին, այնուհետև համաժամանակյա հաստատում են ալիքի ընդունումը: շրջանակը (յուրաքանչյուրն ունի տվյալների իր բաժինը), և շրջակա միջավայրը կրկին ազատվում է: «Ներքևից վեր» այն աշխատում է մոտավորապես նույն կերպ.

Հիմնական և ամենաուշագրավ տարբերությունն այն է, որ մուտքի կետն այս իրավիճակում ասում է կայաններին, որոնք կարող են միաժամանակ խոսել, թե երբ պետք է սկսել հաղորդումը՝ օգտագործելով Trigger կոչվող հատուկ շրջանակը: Սա, ըստ էության, նոր «ձգան» է միջավայրին բազմակի միաժամանակյա մուտքի մեխանիզմի, որը, իմ համեստ կարծիքով, նոր ստանդարտի «գլխարկի տակ» կարևորագույն նորամուծություններից է: Դրա մեջ է, որ հաճախորդները ստանում են «ժամանակացույց», թե ինչպես բաժանել մեկ հաճախականության ալիք իրենց միջև. այստեղ է, որ հաճախորդները միաժամանակ տեղեկացնում են մուտքի կետին, որ ստացել են տվյալների իրենց հատվածները և կարողացել են դրանք վերլուծել: Դրանում մուտքի կետը տեղեկացնում է բոլորին, ովքեր կարող են միաժամանակ «խոսել» տվյալների փոխանցման մեկնարկի մասին. դրանում մուտքի կետը սկսում է նրան ուղարկել անհրաժեշտ տվյալները: Նոր Trigger frame մեխանիզմը, փաստորեն, թույլ է տալիս նվազեցնել եթերաժամանակի իռացիոնալ օգտագործումը, և այնքան արդյունավետ, որքան շատ հաճախորդներ կարող են օգտագործել այն և ճիշտ ընկալել այն:

Հիմա եկեք ձևակերպենք հիմնական թեզերը, որոնք բխում են այս ամբողջ երկար պատմությունից և համապատասխանում են TL;DR-ին.

1. Նոր 802.11ax ստանդարտի մուտքի կետերը, նույնիսկ հենվելով բազմաթիվ նորարարություններից միայն մեկի վրա, կսկսեն ավելացնել ամբողջ ցանցի ընդհանուր թողունակությունը արդեն իսկ սկսած: երկրորդը համատեղելի հաճախորդի սարք! Հենց որ լինեն առնվազն երկու հաճախորդ, ովքեր կարող են միաժամանակ խոսել, ապա, մնացած բոլոր բաները հավասար են (ես հիմք չունեմ ենթադրելու, որ հաճախորդի ռադիո մոդուլների դրայվերները կգրվեն ավելի լավ, քան նախկինում, ինչը նշանակում է, որ համախմբումը Շրջանակների «օգտակար» մասերը և հաճախորդից կախված շատ այլ գործառույթներ դեռ չեն աշխատի «միջին հաշվով կենդանաբանական այգում»), դրանք ԱՐԴԵՆ կբարձրացնեն միջին թողունակությունը: Այսպիսով, եթե դուք մտածում եք նոր Wi-Fi ցանցի մասին, իմաստ ունի անմիջապես դիտարկել նորագույն և լավագույն մուտքի կետերը, քանի որ նույնիսկ եթե այժմ նրանց համար դեռևս քիչ հաճախորդներ կան, իրավիճակը երկար չի մնա այս ձևով:
2. Բոլոր հնարքներն ու հնարքները, որոնք այսօր կան լավ անլար ինժեների զինանոցում, դեռ երկար ժամանակ ակտուալ կլինեն, թեև կրիչին մուտք գործելու մեխանիզմը թարմացվել է, խախտելով հիմնաքարային սկզբունքները, որոնք տևել են ավելի քան 20 տարի, այն դեռ պահպանվում է։ համատեղելիությունը առաջնագծում: Դուք դեռ պետք է կրճատեք կառավարման «դանդաղ» տեմպերը (և դեռ պետք է հասկանաք, թե ինչու և երբ), դուք դեռ պետք է ճիշտ պլանավորեք ֆիզիկական շերտը, քանի որ տվյալների հղման մակարդակում ոչ մի մեխանիզմ չի աշխատի, եթե ֆիզիկական խնդիրներ լինեն: մակարդակ. Անելու հնարավորությունն ուղղակի առաջացավ ավելի լավ.
3. Wi-Fi 6-ում գրեթե բոլոր որոշումները կայացվում են մուտքի կետի կողմից: Ինչպես տեսնում ենք, այն վերահսկում է հաճախորդների մուտքը շրջակա միջավայր՝ սարքերը միասին խմբավորելով միաժամանակ գործողության «ժամանակաշրջանների» մեջ: Մի փոքր կողք անցնելով՝ TWT-ի աշխատանքը նույնպես ամբողջությամբ մուտքի կետի ուսերին է։ Այժմ AP-ն պետք է ոչ միայն «հեռարձակի ցանցը» և պահպանի երթևեկությունը հերթերում, այլև պահի բոլոր հաճախորդների գրառումները՝ պլանավորելով, թե ինչպես դրանք ավելի շահավետ միավորել միմյանց հետ՝ ելնելով նրանց թողունակության և երթևեկության կարիքներից, մարտկոցներից և շատ ավելինից: — Այս գործընթացը ես անվանում եմ «նվագավորություն»: Ալգորիթմները, որոնցով մուտքի կետը կկայացնի այս բոլոր որոշումները, կանոնակարգված չեն, ինչը նշանակում է, որ արտադրողների իրական որակը և կառուցվածքային մոտեցումը դրսևորվելու է հենց նվագախմբային ալգորիթմների մշակման մեջ։ Որքան ավելի ճշգրիտ կետերը կանխատեսեն հաճախորդների կարիքները, այնքան ավելի լավ և միատեսակ կկարողանան դրանք միավորել մի քանի մուտքի խմբերի մեջ, հետևաբար, այնքան ռացիոնալ կերպով կօգտագործվեն եթերաժամանակի ռեսուրսները և այնքան բարձր կլինի այդպիսի մուտքի կետի վերջնական թողունակությունը: կլինի. Ալգորիթմը վերջին սահմանն է:
4. Wi-Fi 5-ից Wi-Fi 6-ի անցումը նույնքան հեղափոխական է իր բնույթով և կարևորությամբ, որքան 802.11g-ից 802.11n անցումը: Այնուհետև մենք ստացանք բազմաշերտ և «վճարելի» ագրեգացիա. այժմ մենք ստանում ենք միաժամանակյա մուտք դեպի միջավայր և վերջապես աշխատում են MU-MIMO և Beamforming (նախ, ինչպես գիտենք, դրանք գրեթե նույնն են, երկրորդը, քննարկումը «ինչու MU- MIMO-ն հայտնագործվել է 802.11ac-ում, բայց չի կարող աշխատել» առանձին երկար հոդվածի թեմա է :) Ե՛վ 802.11n, և՛ Wi-Fi 6-ը գործում են երկու տիրույթներում (2,4 ԳՀց և 5 ԳՀց), ի տարբերություն իրենց «միջանկյալ» նախորդների. իսկապես, «վեցը նոր չորսն է»:

Մի փոքր այս հոդվածի ծագման մասին
Հոդվածը գրվել է Huawei-ի կողմից անցկացված մրցույթի համար (ի սկզբանե հրապարակված այստեղ) Այն գրելիս ես հիմնականում հիմնվել եմ իմ սեփական զեկույցի վրա 2019 թվականին Սանկտ Պետերբուրգում անցկացված «Բեզպրովոդով» կոնֆերանսում (կարող եք դիտել ելույթի ձայնագրությունը. YouTube-ում, պարզապես նկատի ունեցեք, որ այնտեղ ձայնը, անկեղծ ասած, հիանալի չէ, չնայած տեսանյութի պետերբուրգյան ծագմանը):

Source: www.habr.com