Zdravo
Če verjamete Einsteinovi teoriji enostavnosti, da je glavni pokazatelj razumevanja subjekta zmožnost čim bolj preproste razlage, potem bom v tej objavi poskušal čim bolj preprosto in podrobno razložiti učinek le ene podrobnosti nov standard, za katerega celo Wi-Fi Alliance iz nekega razloga meni, da ni vreden omembe v infografiki o novostih Wi-Fi 6, čeprav je, kot bomo kmalu videli skupaj, zelo pomemben in omembe vreden. Tukaj ni vse dovolj globoko in zagotovo ne celovito (ker je takega slona težko pojesti tudi po delih), a upam, da se bomo iz mojih besednih vaj vsi naučili kaj novega in zanimivega zase.
Ta isti 802.11ax, ki ga čakamo vsak dan že vsaj drugo leto, prinaša s seboj veliko novega in neverjetnega. Vsakdo, ki želi povedati nekaj o njem, ima vedno možnost izbire: bodisi narediti pregledno dirko nad glavami, omeniti vedro okrajšav in okrajšav, poskušati se ne zatakniti v zapletenih mehanizmih pod pokrovom vsakega od njih, ali zaviti enourno poročilo o eni stvari, ki je avtorju zelo všeč. Tvegal bom še dlje: večina mojega zapisa bo namenjena nečemu, kar sploh ni novo!
Nekatera brezžična podatkovna omrežja so torej že več kot dvajset let zgrajena po kopici standardov družine 802.11 in kot vsak samospoštljiv govorec bi moral malo obnoviti časovnico celotne verige. dogodkov, ki so svetu dali milijarde interoperabilnih naprav – vendar kot avtor, ki spoštuje bralca, vseeno tvegam, da tega ne bom storil. Vendar bi morali drug drugega na nekaj spomniti.
Vse ponovitve Wi-Fi dajejo prednost zanesljivosti in ne maksimiranju prepustnosti. To izhaja iz mehanizma dostopa do medija (CSMA/CA), ki ni najbolj optimalen z vidika iztiskanja zadnjih kilobitov na sekundo iz prenosnega medija (več o nepopolnosti sveta nasploh in Wi -Fi zlasti v članku mojega nekdanjega kolega ), vendar neverjetno vzdržljiv v skoraj vseh pogojih. Pravzaprav lahko porušite skoraj vse osnove zasnove omrežja Wi-Fi - in takšno omrežje bo še vedno izmenjevalo podatke! Celoten mehanizem, s katerim lahko odjemalci omrežja Wi-Fi prenašajo in/ali sprejemajo svoje dele podatkov, je namenjen zagotavljanju tega, kar se v angleščini imenuje beseda s težko prevedljivim pridihom tehnokracije, robustnosti. Celotna plast modulacije se poveča, združevanje okvirjev s podatki (ne ravno tako, ampak tako je!), razmazanimi na vrhu, še naprej deluje po dveh glavnih načelih 802.11, ki zagotavljata to neprekosljivo zanesljivost:
- "Medtem ko eden govori, ostali molčijo";
- "Vse razen podatkov je povedano počasi in jasno."
Druga točka povzroči veliko večjo škodo pasovni širini omrežja, kot se morda zdi na prvi pogled. Tukaj je kul slika, ki prikazuje en del podatkov, poslanih v omrežju Wi-Fi:
Ugotovimo, kaj to pomeni za navadne ljudi, ki ne vedo, koliko strani je v standardu 802.11-2016. Hitrost prenosa podatkov, ki jo sistem zapiše v lastnostih brezžičnega omrežja in jo tržniki katerega koli proizvajalca narišejo na škatlicah dostopnih točk (no, verjetno ste jo videli - 1,7 Gb/s! 2,4 Gb/s! 9000 Gb/s!) , ni le vrh in maksimum pri 100 % časa, ki ga zasede prenos, ampak je tudi hitrost, s katero bo poslan le modri del v tem čudovitem grafu. Vse ostalo bo poslano s hitrostjo, ki se v angleščini (in tudi v ruščini, ker prevajanje takšnih izrazov ogroža nadaljnji nesporazum med inženirji) imenuje stopnja upravljanja in ki je nižja ne samo za nekajkrat, ampak za faktor STOTE enkrat. Na primer, brez kakršnih koli dodatnih nastavitev omrežje 802.11ac, ki lahko deluje z odjemalci pri kanalski hitrosti 1300 Mb/s, prenaša vse storitvene informacije (vse, kar ni modrega v našem vse bolj grozljivem grafu) s hitrostjo upravljanja 6 Mb/s. Več kot dvestokrat počasneje!
Logično vprašanje je – kaj, oprostite, kakšen mesec bi takšna sabotažna ideja sploh lahko postala del standarda, po katerem deluje milijarde naprav po vsem svetu? Logičen odgovor je združljivost, združljivost, združljivost! Omrežje na najnovejši dostopni točki naj bi omogočalo delovanje deset in celo petnajst let starih naprav, v vseh teh "nemodrih" kosih pa letijo informacije, ki jih bodo počasne starejše naprave slišale, pravilno razumele in med ultravisokimi hitrostmi ne bo poskušal posredovati svojih podatkov. Robustnost zahteva žrtvovanje!
Zdaj sem pripravljen dati vsem, ki jih zanima, nepogrešljivo orodje za zgroženost nad potencialno brezciljno izgubljenimi megabiti v sodobnem Wi-Fi-ju - to je že postalo obvezno za študij v vpletenih inženirskih krogih WiFi AirTime Calculator norveški navdušenec nad 802.11 Gjermund Raaen. Na voljo je na — rezultat njegovega dela izgleda nekako takole:
Vrstica 1 je čas, ki ga naprava 1512n porabi za prenos 802.11-bajtnega podatkovnega paketa v širini kanala 20 MHz.
Vrstica 2 je čas, ki ga naprava z enako formulo antene, ki že deluje po standardu 802.11ac v kanalu 80 MHz, porabi za prenos istega paketa.
Kako je to mogoče - štirikrat več oddajanja je bilo "pokvarjeno", maksimalna modulacija je postala bolj zapletena s 64QAM na 256QAM, hitrost kanala je višja ŠEST krat (433 Mb/s namesto 72 Mb/s), vendar je bilo pridobljenega največ 25 % časa predvajanja?
Združljivost in dva principa 802.11, se spomnite?
No, kako popraviti takšno krivico in potratnost - se sprašujemo, kot se je verjetno spraševala vsaka delovna skupina IEEE, ki je začela ustvarjati standard? Na misel pride več logičnih poti:
- Pospešite prenos podatkov v "zelenem" delu grafa. To se naredi, ko je vsak standard izdan, ker velike številke lepo izgledajo na škatlah. V praksi, kot smo pravkar opazili, daje končno povečanje - tudi če hitrost kanala pospešimo na sto tisoč milijonov gigabitov na nanosekundo, vsi drugi deli grafa ne bodo izginili. Zato priporočam, da v vseh zgodbah o vseh novih standardih 802.11 preskočite odstavke, ki omenjajo megabite na sekundo.
- Pospešite vse druge dele grafa. Dejansko, če vsaj podvojimo hitrost, s katero se prenaša vse "nezeleno" (no, ali "nemodro", če še vedno gledate prejšnjo sliko), potem bomo dobili malo manj kot 50 % povečanja realne prepustnosti - vendar z izgubo združljivosti z napravami in številnimi drugimi odtenki, o katerih se boste naučili, ko se boste šli pripravljati na izpit za ponosni naziv CWNA :) Spoiler: ne boste mogli vedno naredite to, potem ko dobro premislite in razumete, do česa bo to pripeljalo. Pravzaprav je to kršitev enega od dveh načel 802.11, zato morate biti z njim zelo previdni!
- Sestavite več takih okvirjev z zelenimi deli skupaj. Daljši kot je zeleni del, učinkovitejše je povečanje hitrosti kanala. Da, to je popolnoma delujoča strategija, ki se je pojavila že v 802.11n in je eden izmed več temeljev njene revolucionarne narave. Edina težava je v tem, da, prvič, številnim aplikacijam ni bilo vseeno za takšno združevanje (na primer ta isti krvoločni Voice over Wi-Fi), drugič, številnim napravam tudi ni bilo vseeno za to. (nekako sem se odločil, da ga ujamem. V resničnem omrežju podjetja, kjer delam, bi bilo več takšnih združenih okvirjev, toda za >500k "pobranih" okvirjev je bilo natanko nič združenih okvirjev. Najverjetneje je težava v mojem metodologijo zbiranja podatkov, vendar sem o tem pripravljen razpravljati s komer koli kjer koli v osebnem pogovoru!).
- Prekršite prvo od dveh načel 802.11 tako, da začnete govoriti, ko govori nekdo drug. In tukaj 802.11ax dejansko priskoči na pomoč.
Super, da sem v svoji zgodbi o Wi-Fi 6 končno prišel do samega Wi-Fi 6! Če to še vedno berete, morate iz nekega razloga ali pa vas res zanima. Torej, čeprav 802.11ax podeduje velik del prejšnjega razvoja celotne družine 802.11 (in ne samo, mimogrede - nekaj kul stvari se je pojavilo v 802.16, aka WiMAX), je nekaj v njem še vedno sveže in izvirno. Običajno te besede spremlja taka slika, ki je na voljo na spletni strani Wi-Fi Alliance:
Kot sem rezerviral že na samem začetku, bomo v okviru enega berljivega članka lahko upoštevali samo eno od teh ključnih točk, oziroma nobene od tistih, ki so prikazane na sliki (kakšno presenečenje!). Prepričan sem, da ste prebrali že milijon hitrih opisov vsakega od teh osmih ključnih elementov, vendar bom nadaljeval svojo dolgočasno zgodbo o tem, kaj sledi iz OFDMA – večmedijski nadzor dostopa (MU-access control), ki kot vidimo, infografike sploh nisem dobil. Ampak to je popolnoma zaman!
Večkratni dostop je nekaj, brez česar delitev kanala na podnosilce sploh nima smisla. Zakaj bi poskušali gledati na različne dele spektra, če ni mehanizma, ki bi odjemalce novega omrežja Wi-Fi 6 lahko prisilil, da prekršijo eno od doslej neomajnih pravil in hkrati začnejo govoriti? In seveda se je tak mehanizem preprosto moral pojaviti - in zmanjšati vpliv "dolge" težave v primerjavi z lastniškimi informacijskimi podatki. kako Da, zelo preprosto: naj se »počasen« servisni del pošilja na enak način kot prej, mi pa bomo pošiljali »hitri« del, pri katerem se podatki pošiljajo neposredno, hkrati iz več (ali na več) naprav. ukaz! Videti je nekako takole:
Videti je zapleteno, vendar je v bistvu precej enostavno razložiti: dostopna točka s pomočjo posebnega okvirja, ki je razumljiv vsem (niti Wi-Fi 6!) napravam, sporoči, da je pripravljena za prenos podatkov hkrati na STA1 in STA2. Ker je "glava" tega okvira popolnoma razumljiva tudi zelo, zelo starim odjemalcem, naredijo pravilen zaključek, da bodo radijski valovi določen čas zasedeni s prenosom informacij drugim odjemalcem omrežja, in začnejo odštevati čas do konca tega obdobja (pravzaprav kot vedno v Wi-Fi). Toda napravi STA1 in STA2 razumeta, da se jima bodo zdaj podatki prenašali na nov način, simultano, vsaka na svojem koščku kanala, in se istočasno odzoveta dostopni točki, nato pa tudi sinhrono potrdita sprejem okvir (vsak s svojim delom podatkov!) in okolje je spet osvobojeno. "Od spodaj navzgor" deluje na približno enak način:
Glavna in najbolj presenetljiva razlika je, da dostopna točka v tej situaciji sporoči postajam, ki lahko govorijo hkrati, kdaj naj začnejo oddajati, s pomočjo posebnega okvirja, imenovanega Trigger. To je pravzaprav nov »sprožilec« celotnega mehanizma večkratnega hkratnega dostopa do medija, kar je po mojem skromnem mnenju ena najpomembnejših novosti »pod pokrovom« novega standarda. V njej odjemalci prejmejo »urnik«, kako si razdeliti en frekvenčni kanal med seboj; tu odjemalci istočasno obvestijo dostopno točko, da so prejeli svoje dele podatkov in jih lahko razčlenili. V njem dostopna točka obvesti vse, ki lahko hkrati »govorijo« o začetku prenosa podatkov - v njem ji dostopna točka začne pošiljati zahtevane podatke. Nov mehanizem Trigger okvirja dejansko omogoča zmanjšanje neracionalne porabe časa - in tako učinkovito, kolikor ga lahko uporablja in pravilno zaznava več strank!
Sedaj pa oblikujmo glavne teze, ki izhajajo iz celotne te dolge zgodbe in izpolnjujejo pogoje za TL;DR:
- Dostopne točke novega standarda 802.11ax, tudi če se zanašajo le na eno od številnih novosti, bodo začele povečevati skupno prepustnost celotnega omrežja že od drugi združljiva odjemalska naprava! Takoj, ko obstajata vsaj dva odjemalca, ki se lahko pogovarjata hkrati, potem, če so ostale stvari enake (nimam razloga za domnevo, da bodo gonilniki za odjemalske radijske module napisani bolje kot prej, kar pomeni, da bo združevanje »uporabni« deli okvirjev in številne druge od odjemalca odvisne funkcije še vedno ne bodo delovale »povprečno v živalskem vrtu«) bodo ŽE povečali povprečno prepustnost. Če torej razmišljate o novem Wi-Fi omrežju, je smiselno takoj razmisliti o najnovejših in najboljših dostopnih točkah, saj tudi če je zanje zdaj še vedno malo odjemalcev, stanje ne bo ostalo dolgo.
- Vsi triki in zvijače, ki so danes v arzenalu dobrega brezžičnega inženirja, bodo ostali pomembni še dolgo - čeprav je bil mehanizem za dostop do medija posodobljen in krši temeljna načela, ki trajajo več kot 20 let, še vedno ohranja združljivost v ospredju. Še vedno morate prekiniti "počasne" stopnje upravljanja (in še vedno morate razumeti, zakaj in kdaj), še vedno morate pravilno načrtovati fizično plast, ker noben mehanizem na ravni podatkovne povezave ne bo deloval, če pride do težav na fizični ravni. raven. Pravkar se je pojavila priložnost za to še bolje.
- Skoraj vse odločitve v Wi-Fi 6 sprejema dostopna točka. Kot lahko vidimo, nadzoruje dostop odjemalca do okolja tako, da združuje naprave v »obdobja« hkratnega delovanja. Če se premaknemo še nekoliko vstran, je tudi delo TWT v celoti na ramenih dostopne točke. Sedaj mora AP ne samo »oddajati omrežje« in shranjevati promet v čakalnih vrstah, temveč tudi voditi evidenco vseh odjemalcev in načrtovati, kako jih bolj dobičkonosno združiti med seboj glede na njihove potrebe po pasovni širini in prometu, njihove baterije in še veliko, veliko več. . — Temu procesu pravim »orkestracija«. Algoritmi, po katerih bo dostopna točka sprejemala vse te odločitve, niso regulirani, kar pomeni, da se bo prava kakovost in strukturni pristop proizvajalcev manifestiral ravno v razvoju orkestracijskih algoritmov. Čim natančneje točke napovedujejo potrebe odjemalcev, tem bolje in enotneje jih bodo lahko povezovale v več dostopovnih skupin – torej bolj racionalno bodo uporabljeni viri časa in večja bo končna prepustnost takšne dostopne točke. bo. Algoritem je zadnja meja!
- Prehod z Wi-Fi 5 na Wi-Fi 6 je tako revolucionaren in pomemben kot prehod z 802.11g na 802.11n. Potem smo dobili večnitnost in združevanje »payload« - zdaj imamo hkraten dostop do medija in končno delujoča MU-MIMO in Beamforming (prvič, kot vemo, sta to skoraj ista stvar; drugič, razprava " zakaj MU- MIMO je bil izumljen v 802.11ac, vendar ga ni bilo mogoče pripraviti do delovanja,« je tema ločenega dolgega članka :) Tako 802.11n kot Wi-Fi 6 delujeta v obeh pasovih (2,4 GHz in 5 GHz), za razliko od svojih "vmesnih" predhodnikov - resnično, "šest je novi štirje"!
Nekaj o izvoru tega članka
Članek je bil napisan za natečaj podjetja Huawei (prvotno objavljen ). Pri pisanju sem se v veliki meri opiral na lastno poročilo na konferenci “Bezprovodov”, ki je bila leta 2019 v Sankt Peterburgu (posnetek govora si lahko ogledate , samo ne pozabite - zvok tam, odkrito povedano, ni odličen, kljub izvoru videa iz Sankt Peterburga!).
Vir: www.habr.com