Di pêşkeftinên xwe de, Huawei xwe dispêre Wi-Fi 6. Û pirsên hevkar û xerîdaran di derbarê nifşa nû ya standardê de me hişt ku em postek li ser bingehên teorîk û prensîbên laşî yên ku di nav de hatine bicîh kirin binivîsin. Werin em ji dîrokê berbi fîzîkê bimeşin û bi hûrgulî li vê yekê binêrin ka çima teknolojiyên OFDMA û MU-MIMO hewce ne. Werin em her weha biaxivin ka çawa navgînek veguheztina daneya laşî ya bi bingehîn ji nû ve hatî sêwirandin gengaz kir ku bigihîje kapasîteya kanalê ya garantîkirî û kêmbûnek wusa di asta giştî ya derengiyan de ku ew bi yên operatorek re hevber bûne. Û ev tevî wê yekê ku torên nûjen-based 5G bihatir in (bi navînî 20-30 carî) ji torgilokên hundurîn Wi-Fi 6 bi kapasîteyên wekhev.
Ji bo Huawei, mijar bi tu awayî ne betal e: çareseriyên ku Wi-Fi 6 piştgirî dikin di nav hilberên me yên herî pêşkeftî yên sala 2020-an de ne, ku tê de çavkaniyên pir mezin hatine razandin. Li vir tenê mînakek heye: lêkolîna di warê zanistiya materyalê de rê da me ku em alimanek hilbijêrin, ku karanîna wê di hêmanên radyoyê yên xala gihîştinê de rêjeya sînyala-deng-ê 2-3 dB zêde kir: ji Doron Ezri re hat girtin. vê destkeftiyê.
Hinek dîrok
Aqil e ku meriv dîroka Wi-Fi vedigere sala 1971-an, dema ku li Zanîngeha Hawaii, Profesor Norman Abramson û komek hevkarên xwe tora daneya pakêtê ya bêtêlê ALOHAnet pêş xistin, çêkirin û destpêkirin.
Di sala 1980-an de, komek standard û protokolên IEEE 802 hate pejirandin, ku rêxistina du qatên jêrîn ên modela torê ya OSI-ya heft-qat diyar dike. Em neçar bûn ku 802.11 salên dirêj li benda berdana guhertoya yekem a 17-ê bisekinin.
Bi pejirandina standarda 1997 di 802.11-an de, du sal berî zayîna Hevbendiya Wi-Fi, nifşa yekem a teknolojiya daneya bêtêlê ya herî populer a îroyîn ket cîhana berfireh.
Nifşên Wi-Fi standard IEEE 802
Yekem standarda ku bi rastî ji hêla hilberînerên amûran ve bi berfirehî hate piştgirî kirin 802.11b bû. Wekî ku hûn dikarin bibînin, ji dawiya sedsala XNUMX-an û vir ve pirbûna nûjenan bi îstîqrar e: Guhertinên kalîteyê wext digire. Di salên dawî de, ji bo baştirkirina navgîniya ragihandina sînyala laşî gelek xebat hatine kirin. Ji bo ku em pirsgirêkên nûjen ên Wi-Fi çêtir fam bikin, em werin ser bingehên wê yên laşî.
Ka em bingehên bingehîn bînin bîra xwe!
Pêlên radyoyê rewşek taybetî ya pêlên elektromagnetîk in - ku ji çavkaniyek tevliheviyên qada elektrîkî û magnetîkî belav dibin. Ew ji hêla sê pîvanên sereke ve têne diyar kirin: vektora pêlê, û her weha vektorên hêza qada elektrîkê û magnetîkî. Her sê jî bi hev re perpendîkular in. Di vê rewşê de, ji frekansa pêlan re bi gelemperî jimara oscillên dubare yên ku di nav yekîneyek demê de cih digirin tê gotin.
Ev hemû rastiyên naskirî ne. Lê belê ji bo ku em bigihêjin dawiyê em neçar in ku ji destpêkê ve dest pê bikin.
Li ser pîvana kevneşopî ya rêzikên frekansê yên tîrêjên elektromagnetîk, qada radyoyê beşa herî jêrîn (frekansa kêm) digire. Ew pêlên elektromagnetîk ên bi frekansa helandinê ji 3 Hz heya 3000 GHz vedihewîne. Hemî bendên din, tevî ronahiya dîtbar, xwedî frekansek pir zêde ne.
Çiqas frekansa bilindtir be, ew qas enerjî dikare zêdetir bi pêla radyoyê re were veguheztin, lê di heman demê de ew li dora astengan kêmtir baş diqelişe û zûtir kêm dibe. Berovajî vê jî rast e. Li gorî van taybetmendiyan, du rêzikên sereke yên frekansê ji bo xebata Wi-Fi hatin hilbijartin - 2,4 GHz (banda frekansê ji 2,4000 heta 2,4835 GHz) û 5 GHz (bandên frekansê 5,170-5,330, 5,490-5,730 û 5,735-Hz).
Pêlên radyoyê di her alî de belav dibin, û ji bo ku rê li ber bandorkirina peyaman li ser hevdu negirin ji ber bandora navbeynkariyê, band frekansê bi gelemperî li beşên teng ên cihêreng têne dabeş kirin - kanalên bi yek an din. . Diagrama li jor destnîşan dike ku kanalên cîran 1 û 2 bi bandfirehiya 20 MHz dê bi hevûdu re mudaxele bikin, lê 1 û 6 nabin.
Nîşana di hundurê kanalê de bi karanîna pêlek radyoyê li frekansek hilgirek diyar tê veguheztin. Ji bo veguhestina agahdariyê, pîvanên pêlê dikarin bibin ji hêla frekansa, amplitude an qonaxê ve.
Veqetandina kanalê di rêzikên frekansa Wi-Fi de
Rêjeya frekansa 2,4 GHz li 14 kanalên qismî li hev bi hev veqetandî ye ku bi firehiya herî baş a 20 MHz. Carekê dihat bawer kirin ku ev ji bo organîzekirina torgilokek bêtêl a tevlihev têr bû. Zû zû eşkere bû ku kapasîteya rêzê bi lez diqede, ji ber vê yekê rêza 5 GHz li wê hate zêdekirin, kapasîteya spektral ya ku pir zêde ye. Di wê de, ji bilî kanalên 20 MHz, gengaz e ku kanalên bi firehiya 40 û 80 MHz werin veqetandin.
Ji bo baştirkirina kargêriya karanîna spektora frekansa radyoyê, teknolojiya pirrengkirina dabeşkirina frekansa ortogonal naha bi berfirehî tê bikar anîn ().
Ew di heman kanalê de, digel frekansa hilgirê, çend frekansên bine-hilgir bikar tîne, ku ev gengaz dike ku veguheztina daneya paralel pêk bîne. OFDM destûrê dide we ku hûn seyrûseferê bi rengek "granular" pir hêsan belav bikin, lê ji ber temenê xwe yê rêzdar, ew gelek kêmasiyên girîng digire. Di nav wan de prensîbên xebatê bi karanîna protokola torê ya CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) hene, ku li gorî wê tenê bikarhênerek dikare di hin deman de li ser yek hilgir û binekarker bixebite.
Diherikin mekan
Rêbazek girîng a ji bo zêdekirina berbi tora bêtêlê bi karanîna herikên cîhê ye.
Xala gihîştinê çend modulên radyoyê (yek, du an jî zêdetir) hildigire, ku bi hejmarek antênan ve girêdayî ne. Van antên li gorî şêwaz û modulasyonek diyar radibin, û ez û hûn agahdariya ku li ser navgînek bêtêlê têne veguheztin distînin. Di navbera antenna fizîkî ya taybetî (modula radyoyê) ya xala gihîştinê û cîhaza bikarhêner de kaniya mekan dikare were çêkirin. Bi saya vê yekê, hêjmara giştî ya agahdariya ku ji xala gihîştinê hatî veguheztin bi çendînek ji hejmara çeman (antên) zêde dibe.
Li gorî standardên heyî, di bandên 2,4 GHz de heya 5 herikên cîhê, û di band XNUMX GHz de heya heştan dikarin werin bicîh kirin.
Berê, dema ku di bandên 2,4 û 5 GHz de dixebitin, me tenê li ser hejmara modulên radyoyê sekinî. Hebûna modulek radyoya duyemîn nermbûnek zêde peyda kir, ji ber ku hişt ku amûrên aboneyên kevn bi frekansa 2,4 GHz bixebitin, û yên nû jî bi frekansa 5 GHz bixebitin. Bi hatina modulên radyoya sêyemîn û paşîn re, hin pirsgirêk derketin. Hêmanên tîrêjê bi hevûdu re tevlihev dibin, ku ji ber hewcedariya sêwirana çêtir û pêvekirina xala gihîştinê bi fîlterên tezmînatê lêçûna cîhazê zêde dike. Ji ber vê yekê tenê di van demên dawî de gengaz bûye ku di her xala gihîştinê de bi hevdemî 16 çemên cîhê piştgirî bikin.
Leza pratîk û teorîk
Ji ber mekanîzmayên xebitandinê yên OFDM, me nekarî herî zêde karûbarê torê bistînin. Hesabên teorîkî yên ji bo pêkanîna pratîkî ya OFDM demek dirêj berê û tenê di derheqê hawîrdorên îdeal de hatine kirin, ku tê pêşbînîkirin ku rêjeyek nîşan-to-deng (SNR) û rêjeya xeletiya bit (BER) pir zêde bû. Di şert û mercên nûjen ên dengek xurt de di hemî spektrumên frekansa radyoyê de ku me eleqedar dikin, berbi torên bingeha OFDM-ê bi xemgîniyek kêm e. Û protokola van kêmasiyan heta van demên dawî berdewam kir, heya ku teknolojiya OFDMA (desthilatdariya pirjimar-parçekirina frekansa ortogonal) hat rizgarkirinê. Li ser wê - hinekî din.
Ka em behsa antenan bikin
Wekî ku hûn dizanin, her antenna xwedan qezencek e, li gorî nirxa ku bi qadek vegirtinê re şêwazek cîhûbar a belavkirina sînyalê (beamforming) çêdibe (em ji nû ve refleksa sînyalê hesab nakin, hwd.). Ev bi rastî ya ku sêwiraneran her gav ramana xwe li ser cihê ku bi rastî xalên gihîştinê bêne danîn bingeh girtine. Demek dirêj, şiklê şablonê neguherî ma û tenê li gorî taybetmendiyên antenna zêde bû an kêm bû.
Hêmanên antenna nûjen her ku diçe bêtir têne kontrol kirin û destûrê didin guhertinên dînamîkî yên di şêwaza cîhêyî ya belavkirina sînyala di dema rast de.
Nîgara çepê ya li jor prensîba belavkirina pêla radyoyê bi karanîna antenna standard omnidirectional nîşan dide. Bi zêdekirina hêza sînyalê, me tenê dikaribû tîrêjê vegirtinê biguhezîne bêyî ku em bi girîngî bandorê li kalîteya karanîna kanalê bikin - KQI (Nîşaneyên Kalîteya Key). Û ev nîşanker dema organîzekirina ragihandinê di şert û mercên tevgera pir caran a cîhaza aboneyê de di hawîrdorek bêtê de pir girîng e.
Çareseriya pirsgirêkê karanîna hejmareke mezin antên piçûk bû, barkirina ku dikare di wextê rast de were sererast kirin, ku li gorî pozîsyona cîhê ya bikarhêner ve girêdayî şêwazên belavbûnê pêk tîne.
Bi vî rengî, mimkun bû ku nêzîkê karanîna teknolojiya MU-MIMO (Pir-Bikarhêner Ketina Pirjimar, Gelek Derketin) bibe. Bi alîkariya wê, xala gihîştinê di her kêliyê de tîrêjên radyasyonê çêdike ku bi taybetî ber bi amûrên aboneyan ve têne rêve kirin.
Ji fîzîkê heya standardên 802.11
Her ku standardên Wi-Fi pêşve çûn, prensîbên xebata bi qata laşî ya torê re guherî. Bikaranîna mekanîzmayên modulasyonê yên din ev gengaz kiriye - bi guhertoyên 802.11g/n dest pê dike - ku hejmareke pir mezin a agahdarî li cîhek demê bicîh bike û, li gorî vê yekê, bi hejmareke mezin a bikarhêneran re bixebite. Di nav tiştên din de, ev yek bi karanîna herikîna mekan hate bidestxistin. Û nermbûna nû ya di firehiya kanalê de ev gengaz kiriye ku ji bo MIMO bêtir çavkaniyan biafirînin.
Pejirandina standarda Wi-Fi 7 ji bo sala bê tê plansaz kirin. Ji bilî zêdebûna asayî ya bilez û lêzêdekirina band 6 GHz, dê gengaz be ku bi kanalên berhevkirî yên berfireh, wek 320 MHz, bixebitin. Ev bi taybetî di çarçoveya sepanên pîşesaziyê de balkêş e.
Rêbaza teorîkî ya Wi-Fi 6
Formula teorîkî ya ji bo hesabkirina leza binavkirî ya Wi-Fi 6 pir tevlihev e û bi gelek pîvanan ve girêdayî ye, ji hejmara herikên cîhê dest pê dike û bi agahdariya ku em dikarin têxin nav hilgirek (an binavber, heke çend heb hebin) biqede. wan) her yekîneya demê.
Wekî ku hûn dikarin bibînin, pir tişt bi herikandina cîhê ve girêdayî ye. Lê berê, zêdebûna hejmara wan digel karanîna STC (Space-Time Koding) û MRC (Hevhevkirina Rêjeya Zêdetir) performansa çareseriya wireless bi tevahî xirabtir kir.
Teknolojiyên Layera Fîzîkî ya Nû ya Key
Ka em biçin teknolojiyên sereke yên qata laşî - û bi qata yekem a modela torê OSI dest pê bikin.
Werin em bînin bîra xwe ku OFDM hejmareke diyarkirî ya binehilgiran bikar tîne, ku bêyî ku bandorê li ser hev bikin, dikarin hêjmarek agahdarî bişînin.
Di nimûneyê de, em band 5,220 GHz bikar tînin, ku 48 jêrkanal hene. Bi berhevkirina vê kanalê, em hejmareke mezin a binavberan digirin, ku her yek ji wan nexşeya modulasyona xwe bikar tîne.
Wi-Fi 5 modulasyona amplitude ya çargoşe 256 QAM (Modulation Amplitude Quadrature) bikar tîne, ku destûrê dide te ku hûn di nav frekansa hilgirê de zeviyek ji 16 x 16 xalan ava bikin di yek hêlînek dem de, ku di mezinahî û qonaxê de cûda dibin. Nerehetî ev e ku di her kêliyê de tenê qereqolek dikare li ser frekansa hilgirê veguhezîne.
Multiplekskirina dabeşkirina frekansa ortogonal (OFDMA) ji cîhana operatorên mobîl hat, bi LTE re hevdemî belav bû û ji bo organîzekirina girêdanek dakêşanê (kanala ragihandinê ya aboneyê) tê bikar anîn. Ew dihêle hûn bi kanalê re di asta bi navê yekîneyên çavkaniyê de bixebitin. Van yekîneyan arîkar dikin ku blokek li hejmarek taybetî ya pêkhateyan bişkînin. Di nav blokekê de, di her kêliyê de em nekarin bi yek hêmanek belavker (bikarhêner an xala gihîştinê) bi hişkî bixebitin, lê bi dehan hêmanan bi hev re bikin. Ev dihêle hûn bigihîjin encamên berbiçav.
Girêdana hêsan a kanalan di Wi-Fi 6 de
Girêdana kanalê di Wi-Fi 6 de dihêle hûn kanalên hevbeş ên bi firehiya 20 heta 160 MHz bistînin. Wekî din, ne hewce ye ku têkilî di nav rêzên nêzîk de were çêkirin. Mînakî, yek blok dikare ji band 5,17 GHz, û ya duyemîn jî ji band 5,135 GHz were girtin. Ev dihêle hûn di hebûna faktorên destwerdana bihêz an jî li nêzî stasyonên din ên ku bi domdarî belav dibin de jîngehek radyoyê bi nermî ava bikin.
Ji SIMO heta MIMO
Rêbaza MIMO her gav bi me re nebû. Carekê, pêwendiya mobîl neçar bû ku bi moda SIMO-yê ve were sînordar kirin, ku tê wateya hebûna çend antênan li stasyona aboneyê, di heman demê de ji bo wergirtina agahdarî dixebitin.
MU-MIMO hatiye dîzaynkirin ku agahdarî ji bikarhêneran re ku tevahiya stoka antenna heyî bikar tînin veguhezîne. Ev sînorkirinên ku berê ji hêla protokola CSMA/CA ve girêdayî şandina tokenan ji cîhazên aboneyan re ji bo veguheztinê, radike. Naha bikarhêner di komekê de bûne yek û her endamek komê para xwe ji çavkaniya antenna xala gihîştinê distîne, li şûna ku li benda dora xwe bimîne.
Damezrandina tîrêjên radyoyê
Rêgezek girîng a xebitandina MU-MIMO ev e ku meriv şêwazek xebitandinê ya rêza antenna bidomîne ku ji ber pêvekirina qonaxê rê nede hevûdu pêlên radyoyê û windakirina agahdariyê.
Ev hewceyê hesabên matematîkî yên tevlihev ên li ser xala gihîştinê hewce dike. Ger termînalê vê taybetmendiyê piştgirî dike, MU-MIMO dihêle ku ew ji xala gihîştinê re bêje ka çiqas dirêj digire ku li her antenna taybetî sînyalek werbigire. Û xala gihîştinê, di encamê de, antên xwe rast dike da ku tîrêjek bi rêkûpêk bi rê ve bibe.
Ev bi giştî çi dide me?
Derdorên spî yên bi hejmarên di tabloyê de senaryoyên heyî yên ji bo karanîna Wi-Fi ya nifşên berê destnîşan dikin. Derdorên şîn (li nîgarê li jor binêre) kapasîteyên Wi-Fi 6 vedibêjin, û yên gewr jî mijarek pêşerojek nêzîk in.
Feydeyên sereke yên ku çareseriyên nû yên çalakkirî yên OFDMA bi xwe re tîne bi yekîneyên çavkaniyê ve girêdayî ye ku di astek mîna TDM (Pirthevkirina Dabeşkirina Demê) de hatine bicîh kirin. Berê ev yek bi Wi-Fi re nebû. Ev dihêle hûn bi zelalî berfirehiya bandê ya veqetandî kontrol bikin, dema derbasbûna sînyala hindiktirîn di navgîniyê de û asta pêbaweriya pêwîst peyda bike. Xweşbextane, kes guman nake ku nîşaneyên pêbaweriya Wi-Fi hewceyê çêtirkirinê ne.
Dîrok di çerxekê de dimeşe, û rewşa heyî dişibe ya ku li dora Ethernetê di demekê de pêş ket. Dûv re jî, raman hate saz kirin ku navgîniya ragihandinê ya CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) ti rêgezek garantîkirî peyda nake. Û ev heta ku derbasî IEEE 802.3z berdewam kir.
Di derbarê modelên serîlêdana gelemperî de, wekî ku hûn dibînin, bi her nifşek Wi-Fi re, senaryoyên karanîna wê zêde dibin, ji derengbûnê re hesastir, gelemperî û pêbawer.
Û dîsa li ser hawirdora fîzîkî
Belê, naha em biaxivin ka hawîrdora laşî ya nû çawa çêdibe. Dema ku CSMA / CA û OFDM bikar tînin, zêdebûna hejmara STA-yên çalak rê li ber daketinek cidî di guheztina kanala 20 MHz de girt. Ev ji ber tiştê ku berê hatî behs kirin bû: ne teknolojiyên herî nû STC (Coding Space-Time) û MRC (Hevhevkirina Rêjeya Herî zêde).
OFDMA, bi karanîna yekîneyên çavkaniyê, dikare bi qereqolên dûr û dirêj û kêm-hêza re têkildar bike. Em fersendê digirin ku bi bikarhênerên ku çavkaniyên cihêreng dixwin re di heman rêza hilgirê de bixebitin. Bikarhênerek dikare yekîneyek dagir bike, û ya din - hemî yên din.
Çima berê OFDMA tunebû?
Û di dawiyê de, pirsa sereke: çima berê OFDMA tune bû? Pir ecêb e, her tişt bi pereyan hat.
Demek dirêj dihat bawer kirin ku divê bihayê modulek Wi-Fi hindik be. Dema ku protokol di sala 1997-an de dest bi xebata bazirganî kir, biryar hate girtin ku lêçûna hilberîna modulek wusa ji 1 $ derbas nabe. Wekî encamek, pêşveçûna teknolojiyê rêyek nebaş girt. Li vir em operator LTE, ku OFDMA ji bo demek dirêj ve hatî bikar anîn, hesab nakin.
Di dawiyê de, koma xebatê ya Wi-Fi biryar da ku van pêşveçûnan ji cîhana operatorên telekomê bigire û wan bîne cîhana torên pargîdaniyê. Karê sereke derbasbûna karanîna hêmanên kalîteya bilindtir bû, wekî fîlter û oscillator.
Çima ji bo me ew qas dijwar bû ku em di şîfreyên MRC-ê yên kevn de bi destwerdanê an bêyî destwerdanê bixebitin? Ji ber ku mekanîzmaya çêkirina tîrêjê MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) gava ku me hewl da ku hejmareke mezin ji nuqteyên veguheztinê berhev bikin, hejmara xeletiyan pir zêde zêde kir. OFDMA îspat kir ku pirsgirêk çareser dibe.
Têkoşîna li dijî destwerdanê êdî li ser bingeha matematîkê ye. Ger pencereya veguheztinê têra xwe dirêj be, destwerdana dînamîkî ya encam dibe sedema pirsgirêkan. Algorîtmayên xebitandinê yên nû dihêle ku meriv ji wan dûr bixe, ne tenê bandora destwerdana ku bi veguheztina Wi-Fi ve girêdayî ye, lê her weha ya din a ku di vê rêzê de çêdibe jî ji holê radike.
Bi xêra dijî-destwerdana adaptive, em dikarin di nav jîngehên heterojen ên tevlihev de heta 11 dB destkeftiyan bi dest bixin. Bikaranîna çareseriyên algorîtmîkî yên Huawei-yê gengaz kir ku meriv bigihîje xweşbîniyek cidî tam li cîhê ku hewce bû - di çareseriyên hundurîn de. Tiştê ku di 5G de baş e, ne hewce ye ku di jîngehek Wi-Fi 6 de nêzîkatiyên girseyî yên MIMO û MU-MIMO di mijara çareseriyên hundurîn û derveyî de cûda bibin. Li cîhê ku hewce be, guncan e ku meriv çareseriyên biha bikar bîne, wekî di 5G de. Lê vebijarkên din, wek Wi-Fi 6, hewce ne ku dereng û metrîkên din ên ku em ji hilgiran hêvî dikin radest bikin.
Em ji wan amûrên ku dê ji me re wekî xerîdarên pargîdaniyê bikêr bibin ji wan deyn dikin, hemî di hewildanek da ku hawîrdorek laşî ya ku em dikarin pê bawer bin peyda bikin.
***
Bi awayê, gelek webinarên me yên li ser hilberên nû yên Huawei di sala 2020-an de ji bîr nekin, ku ne tenê di beşa zimanê rûsî de, lê di asta gerdûnî de jî têne girtin. Navnîşek webinarên hefteyên pêşeroj li vir heye .
Source: www.habr.com