Hej.
Om man ska tro pÄ Einsteins enkelhetsteori, Àr den huvudsakliga indikatorn för förstÄelse för ett Àmne förmÄgan att förklara det sÄ enkelt som möjligt. I detta inlÀgg kommer jag dÀrför att försöka förklara funktionen av en enda komponent i den nya standarden pÄ ett sÄ enkelt och detaljerat sÀtt som möjligt, en komponent som av nÄgon anledning till och med Wi-Fi Alliance anser vara för obetydlig för att nÀmnas i infografiken om de nya funktionerna med Wi-Fi 6, trots att den, som vi snart kommer att se tillsammans, Àr mycket viktig och anmÀrkningsvÀrd. HÀr Àr inte allt tillrÀckligt djupt och inte alls heltÀckande (eftersom det Àr svÄrt att Àta en sÄ stor elefant ens i delar), men jag hoppas att vi alla kan hÀmta nÄgot nytt och intressant frÄn mina verbala övningar.
Den dÀr 802.11ax, som vi har vÀntat pÄ i minst tvÄ Är nu, bÀr pÄ en massa nytt och förvÄnande. Inför alla som vill berÀtta nÄgot om den stÄr alltid valet av antingen att göra en översiktsgenomgÄng och nÀmna en mÀngd förkortningar, samtidigt som man försöker att inte fastna i de komplexa mekanismerna under ytan av var och en av dem, eller att göra en timslÄng presentation om nÄgot enskilt, nÄgot som författaren tycker Àr bÀst. Jag riskerar att gÄ Ànnu lÀngre: större delen av mina anteckningar kommer faktiskt att handla om nÄgot som inte ens Àr nytt!
SĂ„, i över tjugo Ă„r har en del av de trĂ„dlösa datanĂ€tverken byggts pĂ„ en uppsjö av standarder frĂ„n 802.11-familjen, och, som en respektabel talare, borde jag kort Ă„terge tidslinjen för hela hĂ€ndelsekedjan som har gett vĂ€rlden miljarder av kompatibla enheter - men som en respektfull författare riskerar jag att inte göra detta. Ă
andra sidan, nÄgot borde pÄminnas.
Alla iterationer av Wi-Fi har prioriterat tillförlitlighet, men inte maximal bandbredd. Detta följer av tillgĂ„ngsmekanismen (CSMA/CA), som inte Ă€r den mest optimala nĂ€r det kommer till att pressa ut de sista kilobitarna per sekund frĂ„n överföringsmediet (mer om vĂ€rldens ofullkomlighet i allmĂ€nhet och Wi-Fi i synnerhet kan lĂ€sas i en artikel av min tidigare kollega ), men otroligt hĂ„llbara under praktiskt taget alla omstĂ€ndigheter. I sjĂ€lva verket kan man bryta mot nĂ€stan alla grunder för design av Wi-Fi-nĂ€tverk â och i ett sĂ„dant nĂ€tverk kommer datautbytet Ă€ndĂ„ att pĂ„gĂ„! Hela mekanismen som sĂ€kerstĂ€ller det som pĂ„ engelska kallas för robustness, riktar sig mot hur Wi-Fi-kunder fĂ„r möjlighet att skicka och/eller ta emot sina datamĂ€ngder. Hela laget som överlagrar modulationenhöjningar, aggregering av datapaket (inte riktigt sĂ„, men lĂ„t gĂ„!) fortsĂ€tter att fungera efter de tvĂ„ grundlĂ€ggande principerna i 802.11 som garanterar denna oövertrĂ€ffade tillförlitlighet:
- âNĂ€r en talar â tystnar de andraâ;
- âAllt utom data kommuniceras lĂ„ngsamt och tydligtâ.
Den andra punkten orsakar mycket större skador pÄ nÀtverkets bandbredd Àn vad som kanske först verkar. HÀr Àr en fin bild som illustrerar ett skickat datapaket i ett Wi-Fi-nÀtverk:
LĂ„t oss förstĂ„ vad den betyder för vanliga mĂ€nniskor, som inte vet hur mĂ„nga sidor som finns i standarden 802.11-2016. Den dataöverföringshastighet som systemet anger i egenskaperna för det trĂ„dlösa nĂ€tverket och som marknadsförare frĂ„n vilket företag som helst mĂ„lar upp pĂ„ förpackningarna (ni har ju sett det â 1,7 Gb/s! 2,4 Gb/s! 9000 Gb/s!), Ă€r inte bara den topphastighet och maximal vid 100% av överföringstiden, utan Ă€r ocksĂ„ hastigheten pĂ„ vilken endast den blĂ„ delen pĂ„ denna vackra graf kommer att skickas. Allt annat kommer att överföras med en hastighet som pĂ„ engelska kallas management rate (och pĂ„ ryska ocksĂ„, eftersom översĂ€ttning av sĂ„dana uttryck riskerar ytterligare missförstĂ„nd mellan ingenjörerna), och som Ă€r betydligt lĂ€gre Ă€n inte bara i gĂ„nger, utan i HUNDRA gĂ„nger. Till exempel, utan nĂ„gra ytterligare instĂ€llningar, överför ett nĂ€tverk pĂ„ 802.11ac, som kan kommunicera med klienter vid en kanalskapacitet pĂ„ 1300 Mb/s, all kontrollinformation (allt som inte Ă€r blĂ„tt pĂ„ vĂ„r alltmer skrĂ€mmande graf) med management rate 6 Mb/s. Ăver tvĂ„hundra gĂ„nger lĂ„ngsammare!
En logisk frĂ„ga â vilken dag och mĂ„nad kunde en sĂ„ skadlig idĂ© överhuvudtaget ha hamnat i en standard som miljarder enheter vĂ€rlden över arbetar efter? Ett logiskt svar â kompatibilitet, kompatibilitet, kompatibilitet! NĂ€tverket pĂ„ den senaste Ă„tkomstpunkten mĂ„ste kunna fungera för tio- och till och med femton Ă„r gamla enheter, och det Ă€r just i alla dessa "icke-blĂ„" bitar som informationen fĂ€rdas, vilken de lĂ„ngsamma gamla enheterna hör, korrekt förstĂ„r och inte försöker sĂ€nda sina data under de överhastade bitarna. Robusthet krĂ€ver uppoffringar!
Nu Ă€r jag redo att ge varje intresserad den ovĂ€rderliga verktyg för att förfasa sig över de förlorade potentiella megabitarna i dagens Wi-Fi â det som redan blivit obligatoriskt att studera i berörda ingenjörskretsar. WiFi AirTime Calculator av den norska entusiasten inom 802.11 Gjermund Raaen. Den Ă€r tillgĂ€nglig pĂ„ â resultatet av hans arbete ser ungefĂ€r ut sĂ„ hĂ€r:
Rad 1 â tiden som spenderats pĂ„ att överföra ett datapaket av 1512 byte av en enhet enligt 802.11n i en 20 MHz-kanal.
Rad 2 â tiden som spenderats pĂ„ att överföra samma paket med en enhet med samma antennformel, men som arbetar enligt standarden 802.11ac i en 80 MHz-kanal.
Hur kan det vara sĂ„ â "förstörs" fyra gĂ„nger mer av spektrumet, den maximala moduleringen har blivit svĂ„rare frĂ„n 64QAM till 256QAM, kanalhastigheten Ă€r högre med SEX gĂ„nger (433 Mb/s istĂ€llet för 72 Mb/s), men vi vinner högst 25% av tiden som spektrumet Ă€r belagt?
Kompatibilitet och tvÄ principer inom 802.11, kom ihÄg?
Bra, hur kan vi Ă„tgĂ€rda en sĂ„dan orĂ€ttvisa och slöseri â frĂ„gar vi oss, som förmodligen varje arbetsgrupp inom IEEE har frĂ„gat sig sjĂ€lv nĂ€r de pĂ„börjat skapandet av standarden? Flera logiska vĂ€gar kommer att tĂ€nka pĂ„:
- Accelerera dataöverföringen i den "gröna" biten av diagrammet. Detta görs vid varje standardutgĂ„va, eftersom stora siffror ser bra ut pĂ„ förpackningar. I praktiken, som vi just har noterat, ger det en slutlig ökning â Ă€ven om vi skulle öka kanalhastigheten till hundratusen miljoner gigabit per nanosekund, kommer alla andra delar av diagrammet inte att försvinna. DĂ€rför rekommenderar jag att man i alla berĂ€ttelser om alla nya standarder inom 802.11 hoppar över stycken dĂ€r megabitar per sekund nĂ€mns.
- Accelerera alla andra delar av diagrammet. Verkligen, om vi Ă„tminstonedubblar hastigheten varmed allt "icke-grönt" (eller "icke-blĂ„tt", om du fortfarande tittar pĂ„ den tidigare bilden) överförs, kommer vi att fĂ„ knappt 50% ökning av den verkliga bandbredden â dock pĂ„ bekostnad av Ă„tkomlighet med enheter och en rad andra nuance som du kommer att lĂ€ra dig om nĂ€r du förbereder dig för provet för den stolta titeln CWNA đ Spoiler: det kommer inte alltid att fungera, sĂ„ tĂ€nk noga pĂ„ vad det innebĂ€r. Faktiskt Ă€r detta ett brott mot en av de tvĂ„ principerna i 802.11, sĂ„ var mycket försiktig med det!
- Klipp ihop flera sÄdana ramar med gröna delar tillsammans. Ju lÀngre den gröna delen Àr, desto mer effektivt fungerar hastighetsökningen. Ja, detta Àr en fullt fungerande strategi som dök upp redan i 802.11n och Àr en av nÄgra hörnstenar i dess revolutionÀra natur. Problemet Àr bara att, för det första, en rad applikationer bryr sig inte om sÄdan aggregering (till exempel den blodtörstiga Voice over Wi-Fi), för det andra, en rad enheter bryr sig inte om det heller (jag försökte fÄnga nÄgra sÄdana aggregerade ramar i ett riktigt nÀtverk pÄ företaget dÀr jag arbetar, men av >500k "uppfÄngade" bilder blev det exakt noll. Troligtvis Àr problemet i min datainsamlingsmetod, men jag Àr redo att diskutera den med vem som helst i en privat konversation!).
- Bryt den första av de tvÄ principerna i 802.11 genom att börja prata nÀr nÄgon annan gör det. Och hÀr kommer egentligen 802.11ax till hjÀlp.
Vad hĂ€rligt, Ă€ntligen har jag nĂ„tt till Wi-Fi 6 i min berĂ€ttelse! Om du fortfarande lĂ€ser detta sĂ„ gör du det antingen av nĂ„gon anledning eller sĂ„ Ă€r du verkligen intresserad. SĂ„, Ă€ven om 802.11ax Ă€rver en stor del av tidigare framsteg frĂ„n hela 802.11-familjen (och inte bara, förresten â nĂ„gra riktigt coola grejer dök faktiskt upp i 802.16, Ă€ven kĂ€nd som WiMAX), finns det fortfarande nĂ„gra nya och originella inslag. Vanligtvis sĂ€tts en sĂ„dan bild upp hĂ€r, tillgĂ€nglig pĂ„ Wi-Fi Alliances webbplats:
Som jag nĂ€mnde i början kommer vi endast kunna granska en av dessa nyckelpunkter inom ramen för en lĂ€sbar artikel, och det handlar faktiskt om att ingen av de punkter som visas pĂ„ bilden tas upp (vilken överraskning!). Jag Ă€r sĂ€ker pĂ„ att du har lĂ€st miljontals snabba beskrivningar av var och en av dessa Ă„tta nyckelelement, men jag kommer att fortsĂ€tta min lĂ„ngrandiga berĂ€ttelse om vad som följer av OFDMA â om multipel Ă„tkomst till medium (MU-access control), som vi ser faktiskt inte kom med pĂ„ infografiken. Vilket Ă€r helt synd!
Multipel Ă„tkomst Ă€r det som gör delningen av kanalen pĂ„ underliggande bĂ€rare meningslös. Varför försöka granska olika delar av spektrumet om det inte finns en mekanism som kan fĂ„ kunder i det nya Wi-Fi 6-nĂ€tverket att bryta ett av de tidigare oförĂ€nderliga reglerna och börja kommunicera samtidigt? Och sjĂ€lvklart mĂ„ste en sĂ„dan mekanism ha uppstĂ„tt â för att minska betydelsen av problemet med "lĂ„ng" jĂ€mfört med signalinformation. Hur? VĂ€ldigt enkelt: lĂ„t den "lĂ„ngsamma", tjĂ€nstebaserade delen distribueras precis som tidigare, medan den "snabba" delen, dĂ€r sjĂ€lva datan gĂ„r, skickas samtidigt frĂ„n flera (eller flera) enheter pĂ„ kommando! Det ser ut ungefĂ€r sĂ„ hĂ€r:
Det ser komplicerat ut, men det kan förklaras ganska enkelt: accesspunkten med hjÀlp av ett sÀrskilt ramverk som Àr begripligt för alla (Àven icke-Wi-Fi 6!) enheter, meddelar att den Àr redo att överföra data till bÄde STA1 och STA2 samtidigt. Eftersom "huvudet" av detta ramverk Àr helt förstÄeligt Àven för ganska gamla klienter, drar de slutsatsen att spektrumet kommer att vara upptaget ett visst tag för att överföra information till andra nÀtverksklienter, och börjar rÀkna ner tiden till slutet av denna period (precis som alltid i Wi-Fi). Men STA1 och STA2 inser att de nu kommer att fÄ data pÄ ett nytt sÀtt, samtidigt, varje enhet pÄ sin del av kanalen, och svarar accesspunkten ocksÄ samtidigt, för att sedan bekrÀfta mottagandet av ramen synkront (var och en med sin egen datamÀngd!), och mediet blir Äterigen fritt. "FrÄn botten upp" fungerar det ungefÀr pÄ samma sÀtt:
Den mest framstĂ„ende skillnaden Ă€r att Ă„tkomstpunkten i det hĂ€r fallet meddelar stationer som kan kommunicera samtidigt nĂ€r de ska börja sĂ€nda, med hjĂ€lp av en speciell ram som kallas Trigger. Detta Ă€r i grunden en ny "utlösare" för hela mekanismen för flera samtidiga Ă„tkomst till mediet, som enligt min beskedliga Ă„sikt Ă€r en av de mest betydelsefulla innovationerna "under huven" i den nya standarden. HĂ€r fĂ„r kunderna ett "schema" för hur de ska dela en frekvenskanal mellan sig; hĂ€r meddelar kunderna samtidigt Ă„tkomstpunkten att de har mottagit sina datadelar och kunnat avkoda dem. I detta system meddelar Ă„tkomstpunkten alla som kan "prata" samtidigt om början av datatransmissionen â och det Ă€r ocksĂ„ hĂ€r som Ă„tkomstpunkten startar sĂ€ndningen av de begĂ€rda data. Den nya mekanismen Trigger frame möjliggör i praktiken en effektivare anvĂ€ndning av frekvensspektrumet â och det pĂ„ ett sĂ„ effektivt sĂ€tt som antalet kunder kan nyttja och korrekt ta emot!
LÄt oss nu sammanfatta de viktigaste punkterna som följer av denna lÄnga berÀttelse och har ambitionen att vara TL;DR:
- Ă tkomstpunkterna i den nya 802.11ax-standarden börjar öka den totala kapaciteten i hela nĂ€tverket redan med den andra kompatibla klientenheten! SĂ„ snart det finns Ă„tminstone tvĂ„ kunder som kan kommunicera samtidigt, kommer de under förutsĂ€ttning att allt annat Ă€r lika (jag har ingen anledning att anta att drivrutinerna för klienternas radiomoduler kommer att skrivas bĂ€ttre Ă€n tidigare, vilket innebĂ€r att aggregation av "anvĂ€ndbara" delarna av ramarna och mĂ„nga andra klientberoende funktioner fortfarande "i genomsnitt i djurparken" kommer att fungera mindre bra) att redan öka den genomsnittliga kapaciteten. SĂ„ om du övervĂ€ger ett nytt Wi-Fi-nĂ€tverk, Ă€r det vĂ€rt att direkt övervĂ€ga de allra nyaste och bĂ€sta Ă„tkomstpunkterna, eftersom Ă€ven om det för nĂ€rvarande finns fĂ„ kunder för dem â kommer situationen inte att förbli sĂ„ lĂ€nge.
- Alla knep och tricks som idag finns i arsenalen hos en bra trĂ„dlös ingenjör kommer att förbli relevanta under lĂ„ng tid â Ă€ven om Ă„tkomstmetoden till miljön har uppdaterats, vilket har brutit de grundlĂ€ggande principerna som har hĂ„llit i över 20 Ă„r, sĂ„ Ă€r kompatibilitet fortfarande i fokus. Man mĂ„ste fortfarande skĂ€ra bort "lĂ„ngsamma" management rates (och man mĂ„ste fortfarande förstĂ„ varför och nĂ€r), och man mĂ„ste fortfarande planera den fysiska nivĂ„n korrekt, för ingen mekanism pĂ„ datalĂ€nksnivĂ„ fungerar om det finns problem pĂ„ den fysiska nivĂ„n. Möjligheten att göra det har just dykt upp. Ă€nnu bĂ€ttre.
- NĂ€stan alla beslut i Wi-Fi 6 tas av accesspunkten. Som vi ser hanterar den klienternas Ă„tkomst till miljön genom att sammanföra enheter under "perioder" av samtidighet. Om vi gĂ„r lite lĂ€ngre in pĂ„ omrĂ„det â fungerar TWT helt och hĂ„llet pĂ„ accesspunktens axlar. Nu mĂ„ste TD inte bara "sĂ€nda nĂ€tverket" och lagra trafik i köer, utan Ă€ven hĂ„lla reda pĂ„ alla klienter, planera hur man bĂ€st kan sammanföra dem baserat pĂ„ deras kapacitet och trafikbehov, deras batterier och mycket mer â jag kallar den hĂ€r processen "orkestrering". Algoritmerna, enligt vilka accesspunkten kommer att fatta dessa beslut, Ă€r inte reglerade, vilket innebĂ€r att tillverkarnas faktiska kvalitet och strukturella ansats kommer att synas just i utvecklingen av orkestreringsalgoritmerna. Ju mer exakt punkterna förutspĂ„r klienternas behov, desto bĂ€ttre och jĂ€mnare kan de gruppera dem i multiplexeringsgrupper â dĂ€rmed kommer resurserna i spektrumet att anvĂ€ndas mer effektivt och den totala kapaciteten hos en sĂ„dan accesspunkt kommer att öka. Algoritmen Ă€r den sista grĂ€nsen!
- ĂvergĂ„ngen frĂ„n Wi-Fi 5 till Wi-Fi 6 Ă€r i sin natur och betydelse lika revolutionerande som övergĂ„ngen frĂ„n 802.11g till 802.11n. DĂ„ fick vi flerkanalskap och aggregering av 'nyttolast' â nu fĂ„r vi samtidig Ă„tkomst till miljön och Ă€ntligen funktionerande MU-MIMO och Beamforming (för det första, som vi vet, Ă€r detta i stort sett samma sak; för det andra, diskussionen om 'varför MU-MIMO uppfanns i 802.11ac men aldrig fungerade' Ă€r ett Ă€mne för en helt annan stor artikel đ ). BĂ„de 802.11n och Wi-Fi 6 fungerar i bĂ„da banden (2,4 GHz och 5 GHz), till skillnad frĂ„n de 'mellanliggande' föregĂ„ngarna â verkligen, 'sex Ă€r det nya fyra'!
Lite om ursprunget till denna artikel
Artikeln skrevs för en tĂ€vling som hölls av Huawei (ursprungligen publicerad ). Mycket av det jag skrev baserades pĂ„ min egen presentation vid konferensen 'TrĂ„dlös', som Ă€gde rum 2019 i Sankt Petersburg (inspelningen av presentationen kan ses , men kom ihĂ„g â ljudkvaliteten Ă€r, ska vi sĂ€ga, inte den bĂ€sta, trots videons ursprung frĂ„n Sankt Petersburg!).
KĂ€lla: habr.com
