Përshëndetje.
Nëse i besojmë teorisë së thjeshtësisë së Einsteinit, treguesi kryesor i kuptimit të një subjekti është aftësia për ta shpjeguar atë sa më thjeshtë, kështu që në këtë postim do të përpiqem të shpjegoj në mënyrën më të thjeshtë dhe më të detajuar veprimin e një detaji të vetëm të standardit të ri, i cili për ndonjë arsye Wi-Fi Alliance e konsideron të papërshtatshëm për të u përmenduar në infografikën mbi mundësitë e reja të Wi-Fi 6, ndonëse ajo, siç do të kuptojmë së bashku, është shumë e rëndësishme dhe interesante. Këtu nuk është gjithçka mjaft e thellë dhe sigurisht që nuk është gjithëpërfshirëse (sepse është e vështirë të hash një elefant, madje edhe në copa), por shpresoj se ne të gjithë do të nxjerrim diçka të re dhe interesante nga ekzerqsitë e mia verbale.
I njëjti 802.11ax, që ne e presim çdo ditë prej të paktën dy vitesh, përmban një mori novacionesh dhe befasish. Para çdo këndvështrimi që dëshiron të flasë për të, gjithmonë është një zgjedhje: ose të organizojë një përmbledhje duke përmendur një numër të madh abbreviaturash dhe shkurtimesh, duke u munduar të mos humbasë në mekanizmat kompleksë nën kapakët e secilës prej tyre, ose të bëjë një raport një-orësh për diçka të veçantë, më të këndshme për autorin. Unë do të guxoj të shkoj edhe më tej: pjesa më e madhe e shënimit tim do i kushtohet madje jo të rejave!
Pra, që prej më shumë se njëzet vitesh, disa rrjeta wireless të transmetimit të të dhënave janë ndërtuar duke përdorur një sërë standardesh të familjes 802.11, dhe siç do të thoshte çdo folës që e respekton veten, do të më duhej të riktheja paksa rrugën e ngjarjeve të gjithë që sollën në botë miliarda pajisje të ndërshtueshme — por, si një autor që respekton lexuesin, unë do ta rrezikoja që ta mos bëj këtë. Sidoqoftë, disa gjëra do të duhej t'i rikujtojmë njëri-tjetrit.
Të gjitha iteracionet e Wi-Fi kanë vendosur në qendër të vëmendjes besueshmërinë, por jo maksimizimin e kapacitetit kalues. Kjo buron nga mekanizmi i qasjes në mjedis (CSMA/CA), i cili nuk është më optimal në aspektin e nxjerrjes së kilobitëve të fundit për sekondë nga mediumi i transmetimit (për më shumë mbi papërsosmërinë e botës në përgjithësi dhe wifi në veçanti, mund të lexoni në artikullin e ish-kolegët të mi) ), poros ajet e papritur në praktikisht çdo kushte. Në të vërtetë, mund të thyhen pothuajse të gjitha parimet thelbësore të projektimit të rrjeteve Wi-Fi — dhe në një rrjet të tillë, për të njëjtën kohë do të ndodhin shkëmbimet e të dhënave! E gjithë mekanika e projektuar për të siguruar atë që në anglisht quhet me fjalën e vështirë për të përkthyer, robustness, është ajo që u mundëson klientëve të rrjetit Wi-Fi të dërgojnë dhe/ose pranojnë copat e tyre të të dhënave. I gjithë shtresa e paketave të larta mbi modulacionet e rritura, agregimin e frameve me të dhëna (nuk është plotësisht kështu, por le të jetë!) vazhdon të funksionojë përtej dy parimeve kryesore 802.11, të cilat sigurojnë këtë besueshmëri të papërsëritshme:
- “Kur njëri flet — të tjerët heshtin”;
- “Çdo gjë, përveç të dhënave, thuhet ngadalë dhe qartë.”
Pika e dytë shkakton një dëm shumë më të madh ndaj kapacitetit të rrjetit sesa mund të duket në shikim të parë. Ja një përmbledhje e bukur që ilustron një copë të dërguar të dhënash në rrjetin Wi-Fi:
Le të kuptojmë se çfarë do të thotë kjo për njerëzit e zakonshëm, të cilët nuk dinë se sa faqe ka në standardin 802.11-2016. Ajo shpejtësi transferimi të dhënash që sistemi e shkruan në pronat e rrjetit pa tel dhe që marketingu i çdo prodhuesi e jep në kutitë e pikave të aksesit (sigurisht që e keni parë — 1,7 Gb/s! 2,4 Gb/s! 9000 Gb/s!), jo vetëm që është pika më e lartë dhe maksimale në kohën e plotë të transferimit, por gjithashtu është shpejtësia me të cilën do të dërgohet vetëm pjesa e blertë në këtë grafik të bukur. Të gjitha pjesët e tjera do të dërgohen me një shpejtësi që në anglisht quhet management rate (dhe në rusisht gjithashtu, sepse përkthimi i këtyre shprehjeve mund të sjellë keqkuptime të mëtejshme midis inxhinierëve), dhe që është më e ulët, jo thjesht disa herë, por në QIND herë. Për shembull, pa asnjë cilësim shtesë, një rrjet në 802.11ac, i cili mund të punojë me klientë në shpejtësinë kanaleve prej 1300 Mb/s, dërgon të gjithë informacionin shërbimor (gjithçka që nuk është e blertë në grafikën tonë gjithnjë e më të frikshme) në shpejtësinë e menaxhimit 6 Mb/s. Më shumë se dyqind herë më ngadalë!
Pyetja logjike është - cila, më falni, datë e cilit muaj mund të ketë kaluar ndonjëherë një ide kaq e dëmshme në standardin me të cilin punojnë miliarda pajisje në të gjithë botën? Përgjigjja logjike është - përputhshmëria, përputhshmëria, përputhshmëria! Rrjeti në pikën më të re të aksesit duhet të sigurojë mundësinë e funksionimit për pajisje dhjetë apo madje pesëmbëdhjetë vjeçare, dhe pikërisht në të gjitha ato pjesë
Tani jam gati t'i jap secilit interesant një mjet të pazëvendësueshëm për të u shqetësuar për megabitët e përcjellë pa qëllim që humbasin në Wi-Fi-në moderne - ky është bërë tashmë një studim i detyrueshëm në qarqet inxhinierike Kalkulatori i WiFi AirTime i autorësisë së entuziastit norvegjez të 802.11 Gjermund Raaen. Ai është në dispozicion në rezultati i punës së tij duket kështu:
Rreshti 1 - koha e kaluar për të kaluar një paketë të dhënash prej 1512 byte nga pajisja 802.11n në gjerësi kanali 20 MHz.
Rreshti 2 - koha e kaluar për të kaluar të njëjtën paketë nga një pajisje me të njëjtin formulën e antenës, por që punon tashmë sipas standardit 802.11ac në një kanal me gjerësi 80 MHz.
Si ndodhi kështu - "e prishur" në katër herë më shumë eter, modulasioni maksimal u komplikuar nga 64QAM në 256QAM, shpejtësia e kanalit është më e madhe në GJASHTË herë (433 Mb/s në vend të 72 Mb/s), dhe fitimi është maksimumi 25% e kohës së përdorimit të eterit?
Përputhshmëria dhe dy parimet 802.11, e mbani mend?
Mirë, si mund ta korrigjojmë një padrejtësi dhe shpërdorim të tillë - do ta pyesim veten, si ndoshta e ka pyetur çdo grup pune IEEE që ka filluar krijimin e standardit? Më vijnë në mend disa rrugë logjike:
- Të shpejtojmë transmetimin e të dhënave në "copën e gjelbër" të grafikës. Kjo bëhet me çdo standard të ri, sepse numrat e mëdhenj duken bukur në kutitë. Në praktikë, siç e vëmë në dukje vetëm tani, kjo jep një rritje përfundimtare - madje edhe nëse ne e përshpejtojmë shpejtësinë e kanalit në njëqind mijë milion gigabit në nanosekondë, të gjitha pjesët e tjera të grafikës nuk do të zhduken ashtu. Pikërisht për këtë arsye rekomandoj në të gjitha tregimet për çdo standard të ri 802.11 të anashkalojmë paragrafët ku përmenden megabitët në sekondë.
- Të përshpejtojmë të gjitha pjesët e tjera të grafikës. Në fakt, nëse dyfishojmë shpejtësinë me të cilën transmetohet çdo gjë "jo e gjelbër" (ose "jo e kaltrë", nëse ende po shihni imazhin e mëparshëm), do të arrijmë pak më pak se 50% rritje të kapacitetit të vërtetë — por, me humbjen e përputhshmërisë me pajisjet dhe disa nuanca të tjera, për të cilat do të mësoni kur të filloni të përgatiteni për provimin për titullin e lavdishëm CWNA 🙂 Spoiler: nuk do të arrihet gjithmonë, pas një mendimi të thellë dhe duke kuptuar se çfarë do të sjellë. Në fakt, kjo është një shkelje e njërit nga dy parimet e 802.11, prandaj duhet të jeni shumë të kujdesshëm me të!
- Të bashkohen disa nga këto frame të tilla së bashku me pjesët e gjelbra. Sa më e gjatë të jetë pjesa e gjelbër, aq më efektive është rritja e shpejtësisë së kanalit. Po, kjo është një strategji e punës, e cila u shfaq që në 802.11n dhe është një nga disa nga themelët e revolucionaritetit të tij. Problemi është se, së pari, disa aplikacione nuk u intereson për të tillë agregimin (për shembull, ai i famshmi Voice over Wi-Fi), dhe, së dyti, disa pajisje gjithashtu nuk i japin vëmendje kësaj (njëherë vendosa të kap disa nga këto frame të agreguara në një rrjet real të kompanisë ku punoj, por nga >500k kadrove të "kapura" të agreguara, kishte pikërisht zero. Ndoshta problemi qëndron në metodologjinë time të mbledhjes së të dhënave, por jam i gatshëm ta diskutoj atë me këdo që dëshiron në një bisedë private!).
- Të shkelni parimin e parë nga dy të 802.11, duke filluar të flisni kur dikush tjetër flet. Dhe këtu, në fakt, ndihmon 802.11ax.
Sa mirë, më në fund e kam arritur në tregimin tim për Wi-Fi 6 në Wi-Fi 6! Nëse ende po e lexoni këtë, atëherë ose jeni të detyruar ta bëni për ndonjë arsye, ose ju intereson vërtet. Pra, megjithëse 802.11ax trashëgon një pjesë të madhe të punimeve të mëparshme të gjithë familjes 802.11 (dhe jo vetëm, për të thënë të vërtetën — disa kënde fantastike u shfaqën në të gjithë 802.16, gjithashtu i njohur si WiMAX), disa gjëra në të janë gjithsesi të reja dhe origjinale. Zakonisht mbi këto fjalë vendoset një imazh i tillë, i disponueshëm në faqen e Wi-Fi Alliance:
As I mentioned from the very beginning, we can only adequately consider one of these key points within a single readable article — specifically, none of those presented in the picture (what a surprise!). I'm sure you've already read a million brief descriptions of each of these eight key elements; however, I'll continue my long-winded tale about what follows from OFDMA — multiple access to the medium (MU-access control), which, as we can see, didn’t make it onto the infographic at all. And that's a pity!
Multiple access is what makes dividing the channel into subcarriers meaningful at all. Why attempt to inspect different pieces of the spectrum if there won't be a mechanism capable of making clients of the new Wi-Fi 6 network break one of the inviolable rules up to now and start communicating simultaneously? And, of course, such a mechanism had to emerge — reducing the impact of the 'long' issue compared to service information data. How? Very simply: let the 'slow' service part be transmitted as before, while the 'fast' part, containing the actual data, is sent simultaneously from multiple (or several) devices on command! It looks something like this:
It seems complicated, but in essence, it can be explained quite easily: the access point, using a special frame understandable to all (even non-Wi-Fi 6!) devices, informs that it is ready to transmit data to both STA1 and STA2 at the same time. Since the 'header' of this frame is completely clear even to very old clients, they deduce correctly that the channel will be occupied for a certain time transferring information to other network clients and begin counting down to the end of this period (as always in Wi-Fi). Meanwhile, devices STA1 and STA2 understand that data will now be transmitted to them in a new way, simultaneously, each on its own piece of the channel, and they respond to the access point at the same time, and then also synchronously confirm the reception of the frame (each with its own data portion!), and the medium becomes free again. 'Bottom-up', this works in a similar way:
Dallë e rëndësishme dhe të dukshme është se pika e qasjes në këtë situatë njofton stacionet që mund të flasin njëkohësisht kur të fillojnë transferimin, përmes një kadri të veçantë, që quhet Trigger. Kjo, në thelb, është një 'mënyrë e re' për të gjithë mekanizmin e qasjes më të shumtë në mjedis, i cili është, sipas mendimit tim modest, një nga inovacionet më të rëndësishme 'në brendësi' të standardit të ri. Në të, klientët marrin një 'plan' se si të ndajnë një kanale frekuence; pikërisht në të, klientët njoftojnë njëkohësisht pikën e qasjes se kanë marrë pjesët e tyre të të dhënave dhe kanë pasur mundësi t'i shqyrtojnë ato. Aty, pika e qasjes njofton të gjithë ata që mund të 'flasin' njëkohësisht për fillimin e transferimit të të dhënave — dhe aty gjithashtu pika e qasjes fillon dërgimin e të dhënave që i nevojiten. Mekanizmi i ri Trigger frame, në thelb, lejon të zvogëlohet përdorimi i paarsyeshëm i kapacitetit të frecuencave - dhe kjo është aq efektive sa sa shumë klientë mund të përdorin këtë dhe të perceptojnë saktë!
Tani le të formulojmë pikat kryesore që dalin nga e gjithë kjo histori e gjatë dhe që pretendon të jetë TL;DR:
- Pikat e qasjes së standardit të ri 802.11ax, edhe duke u mbështetur vetëm në një nga shumë risitë, do të fillojnë të rrisin kapacitetin e përgjithshëm të rrjetit qysh nga të dytë pajisja klient që është kompatibile! Sa herë që do të ketë të paktën dy klientë që mund të flasin njëkohësisht, atëherë, duke pasur parasysh të gjitha gjërat e tjera të barabarta (nuk kam asnjë arsyetim për të supozuar se shoferët për modulat radio të klientëve do të shkruhen më mirë se më parë, kështu që agregimi i pjesëve 'të dobishme' të kadrove dhe shumë funksione të tjera që varen nga klientët ndoshta do të funksionojnë po aq keq), ata DO TË rrisin tashmë kapacitetin mesatar të transferimit. Prandaj, nëse po mendoni për një rrjet të ri Wi-Fi - ka kuptim që të shqyrtoni menjëherë pikat e qasjes më të reja dhe më të mira, sepse edhe nëse tani klientët për to janë ende të pakët - situata nuk do të zgjasë si kjo për një kohë të gjatë.
- Të gjitha trikat dhe hilet që sot janë në arsenalin e një inxhinieri të mirë pa tel do të mbeten të vlefshme për një kohë të gjatë — mekanizmi i aksesit në ambient, ndonëse është përmirësuar, duke shkelur parimet themelore që janë mbajtur për më shumë se 20 vjet, gjithsesi e mban në fokus kompatibilitetin. E njëjta gjë mbetet e nevojshme për të ndarë “normat e menaxhimit të ngadalta” (dhe ende është e nevojshme të kuptohet se përse dhe kur), gjithashtu është e nevojshme të planifikohet mirë niveli fizik sepse asnjë mekanizëm në nivelin e kanalit nuk do të funksionojë nëse ka probleme në nivelin fizik. Thjesht ka filluar të bëhet e mundur të bëhet edhe më e mirë.
- Gati të gjitha zgjidhjet në Wi-Fi 6 i marrë vendimet pikë-access. Siç e shohim, ajo menaxhon aksesin e klientëve në ambient, duke bashkuar së bashku pajisjet në “periudha” të punës së njëkohshme. Ndërsa distancohemi pak, puna e TWT gjithashtu është plotësisht mbi shpatullat e pikës-access. Tani pika-access duhet jo vetëm të “transmetojë rrjetin” dhe të ruajë trafikun në radhë, por gjithashtu të mbajë llogari të të gjithë klientëve, duke planifikuar se si t'i bashkojë më mirë ata me njëri-tjetrin në bazë të kapaciteteve të tyre dhe nevojave për trafik, baterive të tyre dhe shumë e shumë gjëra të tjera - unë e quaj këtë proces “orkestrim”. Algoritmet sipas të cilëve pika-access do të marrë të gjitha këto vendime nuk janë të rregulluar, që do të thotë se cilësia reale dhe qasja strukturore e prodhuesve do të shfaqet pikërisht në zhvillimin e algoritmeve të orkestrimit. Sa më saktë të parashikojnë pikat nevojat e klientëve, aq më mirë dhe njëtrajtshëm do t’i bashkojnë ata në grupe shumëprekuese - si përfundim, aq më efikase do të shfrytëzohen burimet e eterit dhe aq më e lartë do të jetë kapaciteti përfundimtar i kësaj pike-access. Algoritmi - fronti i fundit!
- Kalimi nga Wi-Fi 5 në Wi-Fi 6 në thelb është revolucioni po aq i rëndësishëm sa kalimi nga 802.11g në 802.11n. Atëherë morëm shumëkanalshmëri dhe agregat të 'ngarkesës së dobishme' — tani po marrim qasje të njëkohshme në mjedis dhe përfundimisht MU-MIMO dhe Beamforming që funksionojnë (së pari, siç e dimë, kjo është pothuajse njësoj; së dyti, debati 'pse MU-MIMO u krijua në 802.11ac, por nuk arritën ta bëjnë të funksionojë' — është një temë e një artikulli të madh të veçantë 🙂 ). Të dyja 802.11n dhe Wi-Fi 6 funksionojnë në të dyja frekuencat (2.4 GHz dhe 5 GHz), ndryshe nga paraardhësit 'përkohës' — me të vërtetë, 'gjashtë është katërja e re!'
Pak fjalë për origjinën e këtij artikulli
Artikulli është shkruar për një konkurs të organizuar nga kompania Huawei (fillimisht është publikuar ). Në shumë aspekte, kam mbështetur shkrimin e tij në referatin tim të vetë në konferencën 'Pa tela', e cila u mbajt në 2019 në Shën Petersburg (videoja e fjalës mund të shihet , vetëm mos harroni — zëri atje, për të qenë i sinqertë, nuk është i shkëlqyer, pavarësisht nga origjina e videos në Petersburg!).
Burimi: habr.com
