Sveikinimai.
Jei tikite Einšteino paprastumo teorija, pagrindinis dalyko supratimo rodiklis yra gebėjimas jį paaiškinti kuo paprasčiau, tai šiame įraše pasistengsiu kuo paprasčiau ir išsamiau paaiškinti vos vienos naujosios detalės poveikį. standarto, kurį kažkodėl net Wi-Fi Alliance laiko nevertu paminėti infografike apie naujas Wi-Fi 6 funkcijas, nors jis, kaip netrukus pamatysime kartu, yra labai svarbus ir vertas dėmesio. Ne viskas čia pakankamai gilu ir tikrai ne visapusiška (nes tokį dramblį sunku valgyti net dalimis), bet tikiuosi, kad iš mano žodinių pratimų visi sužinosime kažką naujo ir įdomaus sau.
Tas pats 802.11ax, kurio kasdien laukiame mažiausiai antrus metus, atneša daug naujų ir nuostabių dalykų. Kiekvienas, norintis ką nors apie jį papasakoti, visada turi pasirinkimą: arba surengti apžvalgos lenktynes virš galvų, paminėdamas santrumpų ir santrumpų kibirą, stengdamasis neįkliūti sudėtinguose mechanizmuose, esančiuose po kiekvieno iš jų gaubtu, arba apsivilkti. valandos trukmės reportažas apie vieną dalyką, labiausiai patinkantį autoriui. Rizikuosiu eiti dar toliau: didžioji dalis mano užrašų bus skirta tam, kas net nėra nauja!
Taigi jau daugiau nei dvidešimt metų kai kurie belaidžiai duomenų tinklai kuriami pagal aibę 802.11 šeimos standartų ir, kaip ir bet kuris save gerbiantis kalbėtojas, tektų šiek tiek atkurti visos grandinės laiko juostą. įvykių, kurie suteikė pasauliui milijardus sąveikių įrenginių, bet kaip autorius, gerbiantis skaitytoją, vis tiek rizikuoju to nepadaryti. Tačiau turėtume vienas kitam kai ką priminti.
Visoms „Wi-Fi“ iteracijoms pirmenybė teikiama patikimumui, o ne maksimaliam pralaidumui. Tai išplaukia iš terpės prieigos mechanizmo (CSMA/CA), kuris nėra pats optimaliausias paskutinių kilobitų per sekundę išspaudimo iš perdavimo terpės požiūriu (daugiau galite pasiskaityti apie pasaulio netobulumus apskritai ir Wi -Fi ypač mano buvusio kolegos straipsnyje ), bet neįtikėtinai patvarus beveik bet kokiomis sąlygomis. Tiesą sakant, galite sulaužyti beveik visus „Wi-Fi“ tinklo projektavimo pagrindus – ir toks tinklas vis tiek keisis duomenimis! Visas mechanizmas, kuriuo Wi-Fi tinklo klientai gali perduoti ir (arba) gauti savo duomenų dalis, yra skirtas užtikrinti tai, kas angliškai vadinama žodžiu, turinčiu sunkiai išverčiamu technokratiškumo, tvirtumo nuojautą. Padidėja visas moduliavimo sluoksnis, kadrų sujungimas su duomenimis (ne visai taip, bet tebūnie!), užteptais ant viršaus, toliau veikia po dviejų pagrindinių 802.11 principų, kurie suteikia šį neprilygstamą patikimumą:
- „Kol vienas kalba, kiti tyli“;
- „Viskas, išskyrus duomenis, sakoma lėtai ir aiškiai.
Antrasis punktas daro daug daugiau žalos tinklo pralaidumui, nei gali atrodyti iš pirmo žvilgsnio. Štai šaunus paveikslėlis, iliustruojantis vieną duomenų dalį, išsiųstą „Wi-Fi“ tinkle:
Išsiaiškinkime, ką tai reiškia paprastiems žmonėms, kurie nežino, kiek puslapių yra standarte 802.11-2016. Duomenų perdavimo greitis, kurį sistema įrašo į belaidžio tinklo ypatybes ir kurį bet kurio gamintojo rinkodaros specialistai nubrėžia prieigos taškų dėžutėse (na, tikriausiai matėte - 1,7 Gb/s! 2,4 Gb/s! 9000 Gb/s!) , tai ne tik didžiausias ir maksimalus 100 % perdavimo laikas, bet ir greitis, kuriuo bus siunčiama tik mėlyna dalis šioje gražioje diagramoje. Visa kita bus siunčiama greičiu, kuris angliškai (ir rusiškai, nes verčiant tokius posakius gresia tolesniems inžinierių nesusipratimams) vadinamas valdymo greičiu, kuris yra mažesnis ne tik kelis kartus, o koeficientu. ŠIMTAI kartą. Pavyzdžiui, be jokių papildomų nustatymų 802.11ac tinklas, galintis dirbti su klientais 1300 Mb/s kanalo greičiu, perduoda visą paslaugų informaciją (viską, kas mūsų vis baisesniame grafike nėra mėlyna) 6 valdymo sparta. Mb/s. Daugiau nei du šimtus kartų lėčiau!
Logiškas klausimas – kokį, atleiskite, kokį mėnesį tokia sabotažo idėja netgi gali tapti standarto, pagal kurį visame pasaulyje veikia milijardai įrenginių, dalimi? Logiškas atsakymas yra suderinamumas, suderinamumas, suderinamumas! Tinklas naujausiame prieigos taške turėtų suteikti galimybę dirbti su dešimties ir net penkiolikos metų senumo įrenginiais, o visose šiose „ne mėlynose“ dalyse sklinda informacija, kurią lėti senyvo amžiaus įrenginiai išgirs, supras teisingai ir nesistengs perduoti itin didelės spartos duomenų jų. Tvirtumas reikalauja aukų!
Dabar esu pasiruošęs visiems besidomintiems duoti nepakeičiamą įrankį, skirtą pasibaisėti, kad šiuolaikiniame „Wi-Fi“ tinkle be tikslo prarandami galimi perduodami megabitai – tai jau tapo privaloma studijuojant susijusiuose inžinerijos sluoksniuose. „WiFi“ oro laiko skaičiuoklė Norvegijos 802.11 entuziastas Gjermundas Raaenas. Jį galima rasti adresu — jo darbo rezultatas atrodo maždaug taip:
1 eilutė yra laikas, praleistas perduodant 1512 baitų duomenų paketą 802.11n įrenginiu 20 MHz kanalo pločiu.
2 eilutė – laikas, praleistas perduodant tą patį paketą įrenginiu su ta pačia antenos formule, bet jau veikiančiu pagal 802.11ac standartą 80 MHz kanalu.
Kaip tai gali būti - keturis kartus daugiau eterio laiko buvo „sugadintas“, maksimali moduliacija tapo sudėtingesnė nuo 64QAM iki 256QAM, kanalo greitis didesnis ŠEŠI kartų (433 Mb/s, o ne 72 Mb/s), bet daugiausiai 25% eterio laiko buvo išnaudota?
Suderinamumas ir du 802.11 principai, pamenate?
Na, o kaip ištaisyti tokią neteisybę ir švaistymą – klausiame savęs, kaip tikriausiai savęs klausė kiekviena standartą pradėjusi kurti IEEE darbo grupė? Į galvą ateina keli logiški keliai:
- Paspartinkite duomenų perdavimą „žaliojoje“ diagramos dalyje. Tai daroma išleidus kiekvieną standartą, nes dideli skaičiai gražiai atrodo ant dėžučių. Praktiškai, kaip ką tik pastebėjome, tai duoda baigtinį padidėjimą – net ir pagreitinus kanalo greitį iki šimto tūkstančių milijonų gigabitų per nanosekundę, visos kitos grafiko dalys neišnyks. Štai kodėl rekomenduoju visose istorijose apie visus naujus 802.11 standartus praleisti pastraipas, kuriose minimi megabitai per sekundę.
- Paspartinkite visas kitas grafiko dalis. Iš tiesų, jei bent dvigubai padidinsime greitį, kuriuo viskas „ne žalia“ perduodama (na, arba „ne mėlyna“, jei vis dar žiūrite į ankstesnę nuotrauką), tada gausime šiek tiek mažiau nei 50 % realaus pralaidumo padidėjimas – tačiau praradus suderinamumą su įrenginiais ir daugybę kitų niuansų, apie kuriuos sužinosite eidami ruoštis egzaminui dėl didžiuojamo CWNA titulo :) Spoileris: ne visada galėsite padarykite tai gerai apgalvoję ir supratę, prie ko tai prives. Tiesą sakant, tai yra vieno iš dviejų 802.11 principų pažeidimas, todėl su juo turite būti labai atsargūs!
- Sudėkite kelis tokius rėmelius su žaliomis dalimis kartu. Kuo ilgesnė žalia dalis, tuo efektyvesnis kanalo greičio didinimas. Taip, tai visiškai veikianti strategija, kuri pasirodė dar 802.11n ir yra vienas iš kelių jos revoliucinio pobūdžio kertinių akmenų. Vienintelė bėda ta, kad, pirma, daugybė programų negailėjo tokio agregavimo (pavyzdžiui, tas pats kraujo ištroškęs „Voice over Wi-Fi“), antra, nemažai įrenginių taip pat nekreipė dėmesio. (kažkaip nusprendžiau pagauti, nors realiame įmonės, kurioje dirbu, tinkle tokių agreguotų kadrų būtų buvę keli, bet >500 XNUMX „paimtų“ kadrų buvo lygiai nulis agreguotų kadrų. Greičiausiai problema yra savo duomenų rinkimo metodikoje, bet esu pasiruošęs tai su bet kuo bet kur aptarti. kada nors asmeniniame pokalbyje!).
- Pažeiskite pirmąjį iš dviejų 802.11 principų pradėdami kalbėti, kai kalba kažkas kitas. Ir čia 802.11ax iš tikrųjų ateina į pagalbą.
Puiku, kad pagaliau savo pasakojime apie „Wi-Fi 6“ pasiekiau patį „Wi-Fi 6“! Jei vis dar skaitote tai, dėl kokių nors priežasčių turite tai padaryti, arba jūs tikrai domitės. Taigi, nors 802.11ax paveldi didžiulę dalį ankstesnių visos 802.11 šeimos patobulinimų (ir, beje, ne tik - 802.16, dar žinomas kaip WiMAX, pasirodė keletas šaunių dalykų), kažkas jame vis dar yra šviežias ir originalus. Paprastai prie šių žodžių pridedamas toks paveikslėlis, kurį galima rasti „Wi-Fi Alliance“ svetainėje:
Kadangi nuo pat pradžių padariau išlygą, vieno skaitomo straipsnio ribose galėsime apsvarstyti tik vieną iš šių pagrindinių punktų, tiksliau, nė vieno iš tų, kurie pavaizduoti paveikslėlyje (koks netikėtumas!). Esu tikras, kad jau perskaitėte milijoną trumpų kiekvieno iš šių aštuonių pagrindinių elementų aprašymų, bet aš tęsiu savo nuobodžiai ilgą istoriją apie tai, kas seka iš OFDMA – kelių medijos prieigos kontrolės (MU prieigos valdymas), matome, infografikos visai negavau. Bet tai visiškai veltui!
Daugkartinė prieiga yra kažkas, be kurio kanalo padalijimas į antrinius nešiklius neturi prasmės. Kam bandyti žiūrėti į skirtingus spektro gabalus, jei nėra mechanizmo, galinčio priversti naujojo „Wi-Fi 6“ tinklo klientus pažeisti vieną iš iki šiol nepajudinamų taisyklių ir tuo pačiu pradėti kalbėti? Ir, žinoma, toks mechanizmas tiesiog turėjo atsirasti - ir sumažinti „ilgos“ problemos poveikį, palyginti su patentuotais informacijos duomenimis. Kaip? Taip, tai labai paprasta: tegul „lėtos“ paslaugos dalis siunčiama taip pat, kaip ir anksčiau, bet „greitą“ dalį, kurioje duomenys siunčiami tiesiogiai, vienu metu iš kelių (ar į kelis) įrenginius. komandą! Tai atrodo maždaug taip:
Atrodo sudėtingai, bet iš esmės paaiškinti gana paprasta: prieigos taškas, naudodamas specialų visiems (net ne Wi-Fi 6!) įrenginiams suprantamą rėmelį, praneša, kad yra pasirengęs vienu metu perduoti duomenis į STA1 ir STA2. Kadangi šio kadro „antraštė“ yra visiškai suprantama net ir labai seniems klientams, jie daro teisingą išvadą, kad eteris tam tikrą laiką bus užimtas, perduodamas informaciją kitiems tinklo klientams, ir pradeda skaičiuoti laiką iki pabaigos. šio laikotarpio (iš tikrųjų, kaip visada Wi-Fi). Tačiau įrenginiai STA1 ir STA2 supranta, kad dabar duomenys jiems bus perduodami nauju būdu, vienu metu, kiekvienas savo kanalo atkarpoje, ir jie tuo pačiu metu reaguoja į prieigos tašką, o tada sinchroniškai patvirtina priėmimą. kadras (kiekvienas su savo duomenų dalimi!) ir aplinka vėl išlaisvinama. „Iš apačios į viršų“ veikia panašiai:
Pagrindinis ir ryškiausias skirtumas yra tas, kad prieigos taškas šioje situacijoje nurodo stotims, kurios gali kalbėti tuo pačiu metu, kada pradėti siuntimą, naudodamas specialų rėmelį, vadinamą Trigger. Tiesą sakant, tai yra naujas viso kelių vienalaikio prieigos prie laikmenos mechanizmo „paleidiklis“, o tai, mano kuklia nuomone, yra viena iš svarbiausių naujojo standarto „po gaubtu“ naujovių. Būtent jame klientai gauna „grafiką“, kaip padalyti vieną dažnio kanalą tarpusavyje; Būtent čia klientai vienu metu praneša prieigos taškui, kad gavo savo duomenų dalis ir galėjo juos išanalizuoti. Jame prieigos taškas praneša apie duomenų perdavimo pradžią visiems, galintiems vienu metu „kalbėti“ - jame prieigos taškas pradeda siųsti jam reikiamus duomenis. Naujasis „Trigger“ rėmelio mechanizmas iš tikrųjų leidžia sumažinti neracionalų eterio laiko naudojimą – ir taip efektyviai, kiek daug klientų gali juo naudotis ir teisingai jį suvokti!
Dabar suformuluokime pagrindines tezes, kurios išplaukia iš visos šios ilgos istorijos ir atitinka TL;DR:
- Naujojo 802.11ax standarto prieigos taškai, net ir pasikliaujant tik viena iš daugelio naujovių, pradės didinti bendrą viso tinklo pralaidumą jau nuo antrasis suderinamas kliento įrenginys! Kai tik yra bent du klientai, kurie gali kalbėti vienu metu, tada, esant visiems kitiems dalykams vienodai (neturiu pagrindo manyti, kad klientų radijo modulių tvarkyklės bus parašytos geriau nei anksčiau, o tai reiškia, kad „naudingos“ rėmelių dalys ir daugelis kitų nuo kliento priklausančių funkcijų vis tiek neveiks „vidutiniškai zoologijos sode“) jos JAU padidins vidutinį pralaidumą. Taigi, jei galvojate apie naują Wi-Fi tinklą, prasminga iš karto pagalvoti apie naujausius ir geriausius prieigos taškus, nes net jei ir dabar jiems klientų liko mažai, situacija tokia išliks neilgai.
- Visos gudrybės ir gudrybės, kurios šiandien yra gero belaidžio inžinieriaus arsenale, išliks aktualios dar ilgai – nors prieigos prie laikmenos mechanizmas buvo atnaujintas, pažeidžiant kertinius principus, gyvavusius daugiau nei 20 metų, jis vis dar išlieka. suderinamumas priešakyje. Vis tiek reikia nutraukti „lėtus“ valdymo tempus (ir vis tiek reikia suprasti, kodėl ir kada), vis tiek reikia teisingai suplanuoti fizinį sluoksnį, nes joks mechanizmas duomenų perdavimo lygmeniu neveiks, jei kils problemų fiziniame. lygiu. Tiesiog atsirado galimybė tai padaryti dar geriau.
- Beveik visus „Wi-Fi 6“ sprendimus priima prieigos taškas. Kaip matome, jis kontroliuoja kliento prieigą prie aplinkos, sugrupuodamas įrenginius į vienu metu veikiančius „periodus“. Truputį pajudėjus į šoną, TWT darbas taip pat visiškai gula ant prieigos taško pečių. Dabar AP turi ne tik „transliuoti tinklą“ ir saugoti srautą eilėse, bet ir registruoti visus klientus, planuodama, kaip juos pelningiau derinti tarpusavyje, atsižvelgiant į jų pralaidumą ir srauto poreikius, baterijas ir daug, daug daugiau. – Aš vadinu šį procesą „orkestravimu“. Algoritmai, pagal kuriuos prieigos taškas priims visus šiuos sprendimus, nėra reglamentuojami, o tai reiškia, kad reali gamintojų kokybė ir struktūrinis požiūris pasireikš būtent kuriant orkestravimo algoritmus. Kuo tiksliau taškai numato klientų poreikius, tuo geriau ir tolygiau juos bus galima sujungti į kelias prieigos grupes – todėl tuo racionaliau bus naudojami eterio ištekliai ir didesnis galutinis tokio prieigos taško pralaidumas. bus. Algoritmas yra paskutinė riba!
- Perėjimas nuo „Wi-Fi 5“ prie „Wi-Fi 6“ yra toks pat revoliucinis ir svarbus, kaip ir perėjimas nuo 802.11g prie 802.11n. Tada gavome kelių gijų ir „naudingos apkrovos“ agregaciją – dabar gauname tuo pačiu metu prieigą prie terpės ir galiausiai veikiančią MU-MIMO ir Beamforming (pirma, kaip žinome, tai beveik tas pats dalykas; antra, diskusija „Kodėl MU- MIMO buvo išrastas 802.11ac, bet nepavyko priversti veikti“ – tai atskiro ilgo straipsnio tema :) Tiek 802.11n, tiek „Wi-Fi 6“ veikia abiejose juostose (2,4 GHz ir 5 GHz), skirtingai nei jų „tarpiniai“ pirmtakai – iš tikrųjų „šeši yra naujieji keturi“!
Šiek tiek apie šio straipsnio kilmę
Straipsnis buvo parašytas Huawei surengtam konkursui (iš pradžių paskelbtas ). Ją rašydamas daugiausia rėmiausi savo pranešimu „Bezprovodovo“ konferencijoje, kuri vyko 2019 m. Sankt Peterburge (galite žiūrėti kalbos įrašą , tik turėkite omenyje – garsas ten, atvirai kalbant, nėra puikus, nepaisant Sankt Peterburgo vaizdo įrašo kilmės!).
Šaltinis: www.habr.com