Kumusta
Kung naniniwala ka sa teorya ng pagiging simple ni Einstein, ang pangunahing tagapagpahiwatig ng pag-unawa sa isang paksa ay ang kakayahang ipaliwanag ito nang simple hangga't maaari, pagkatapos ay sa post na ito susubukan kong ipaliwanag nang simple at lubusan hangga't maaari ang epekto ng isang detalye lamang ng bago. standard, na sa ilang kadahilanan kahit na ang Wi-Fi Alliance ay itinuturing na hindi karapat-dapat na banggitin sa infographic tungkol sa mga bagong tampok ng Wi-Fi 6, bagaman ito, tulad ng malapit na nating makita nang magkasama, ay napakahalaga at kapansin-pansin. Hindi lahat ng bagay dito ay sapat na malalim at tiyak na hindi komprehensibo (dahil ang gayong elepante ay mahirap kainin kahit na sa mga bahagi), ngunit umaasa ako na tayong lahat ay matuto ng bago at kawili-wili para sa ating sarili mula sa aking mga pandiwang pagsasanay.
Ang parehong 802.11ax na iyon, na hinihintay namin araw-araw nang hindi bababa sa ikalawang taon, ay nagdadala ng maraming bago at kamangha-manghang mga bagay. Ang sinumang gustong magkuwento tungkol sa kanya ay laging may pagpipilian: alinman ay gumawa ng isang pangkalahatang-ideya na karera sa ibabaw ng mga ulo, pagbanggit ng isang balde ng mga pagdadaglat at pagdadaglat, sinusubukan na huwag magulo sa mga kumplikadong mekanismo sa ilalim ng talukbong ng bawat isa sa kanila, o balutin up ng isang oras na ulat tungkol sa isang bagay, pinaka-nakalulugod sa may-akda. Ipagsapalaran ko pa ang higit pa: karamihan sa aking tala ay ilalaan sa isang bagay na hindi naman bago!
Kaya, sa loob ng higit sa dalawampung taon na ngayon, ang ilan sa mga wireless data network ay naitayo ayon sa isang grupo ng mga pamantayan ng pamilyang 802.11, at, tulad ng sinumang nagsasalita sa sarili, kailangan kong bahagyang ibalik ang timeline ng buong chain. ng mga kaganapang nagbigay sa mundo ng bilyun-bilyong interoperable na device - ngunit , bilang isang may-akda na gumagalang sa mambabasa, nanganganib pa rin akong hindi gawin ito. Gayunpaman, dapat nating paalalahanan ang isa't isa ng isang bagay.
Ang lahat ng mga pag-ulit ng Wi-Fi ay may priyoridad na pagiging maaasahan kaysa sa pag-maximize ng throughput. Ito ay sumusunod mula sa medium access mechanism (CSMA/CA), na hindi ang pinakamainam mula sa punto ng view ng pagpiga sa huling kilobits bawat segundo mula sa transmission medium (maaari kang magbasa nang higit pa tungkol sa mga imperfections ng mundo sa pangkalahatan at Wi -Fi sa partikular sa artikulo ng aking dating kasamahan ), ngunit hindi kapani-paniwalang matibay sa halos anumang kondisyon. Sa katunayan, maaari mong sirain ang halos lahat ng mga pangunahing kaalaman sa disenyo ng Wi-Fi network - at ang naturang network ay magpapalitan pa rin ng data! Ang buong mekanismo kung saan ang mga kliyente ng Wi-Fi network ay makapagpapadala at/o makatanggap ng kanilang mga bahagi ng data ay naglalayong tiyakin kung ano sa Ingles ang tinatawag na isang salita na may mahirap na isalin na likas na teknokrasya, katatagan. Ang buong layer ng modulation ay tumataas, ang pagsasama-sama ng mga frame na may data (hindi eksakto tulad niyan, ngunit gayon pa man!) na pinahiran sa itaas ay patuloy na gumagana pagkatapos ng dalawang pangunahing prinsipyo ng 802.11, na nagbibigay ng hindi maunahang pagiging maaasahan:
- "Habang ang isa ay nagsasalita, ang iba ay tahimik";
- "Lahat maliban sa data ay sinabi nang dahan-dahan at malinaw."
Ang pangalawang punto ay nagdudulot ng mas maraming pinsala sa bandwidth ng network kaysa sa maaaring mukhang sa unang tingin. Narito ang isang cool na larawan na naglalarawan ng isang piraso ng data na ipinadala sa isang Wi-Fi network:
Alamin natin kung ano ang ibig sabihin nito para sa mga ordinaryong tao na hindi alam kung gaano karaming mga pahina ang nasa pamantayang 802.11-2016. Ang bilis ng paglilipat ng data na isinusulat ng system sa mga katangian ng wireless network at kung aling mga marketer mula sa anumang tagagawa ang gumuhit sa mga kahon ng access point (malamang, nakita mo ito - 1,7 Gb/s! 2,4 Gb/s! 9000 Gb/s!) , hindi lamang ito ang peak at maximum sa 100% ng oras na inookupahan ng transmission, ngunit ito rin ang bilis kung saan ang asul na bahagi lamang sa magandang graph na ito ang ipapadala. Ang lahat ng iba pa ay ipapadala sa bilis na tinatawag na management rate sa English (at sa Russian din, dahil ang pagsasalin ng mga expression na ito ay nagbabanta ng higit pang hindi pagkakaunawaan sa pagitan ng mga inhinyero), at kung saan ay mas mababa hindi lamang ng ilang beses, ngunit sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng DAAN minsan. Halimbawa, nang walang anumang karagdagang mga setting, ang isang 802.11ac network, na maaaring gumana sa mga kliyente sa bilis ng channel na 1300 Mb/s, ay nagpapadala ng lahat ng impormasyon ng serbisyo (lahat ng bagay na hindi asul sa aming lalong nakakatakot na graph) sa isang rate ng pamamahala na 6 Mb/s . Higit sa dalawang daang beses na mas mabagal!
Ang lohikal na tanong ay - ano, excuse me, anong buwan kaya ang gayong ideya sa sabotahe ay maaaring maging bahagi ng pamantayan kung saan gumagana ang bilyun-bilyong device sa buong mundo? Ang lohikal na sagot ay compatibility, compatibility, compatibility! Ang network sa pinakabagong access point ay dapat magbigay ng kakayahang magtrabaho para sa sampu at maging labinlimang taong gulang na mga aparato, at nasa lahat ng mga "di-asul" na mga piraso na ito ay lumilipad ang impormasyon na nagpapabagal sa matatandang aparato na maririnig, mauunawaan nang tama at ay hindi susubukan na magpadala sa panahon ng ultra-high-speed na mga piraso ng data ng kanilang. Ang katatagan ay nangangailangan ng sakripisyo!
Ngayon ay handa na akong bigyan ang lahat ng interesado ng isang kailangang-kailangan na tool para matakot sa potensyal na nailipat na mga megabit na walang layunin na nawala sa modernong Wi-Fi - ito ay naging mandatory na para sa pag-aaral sa mga kasangkot na lupon ng engineering Ang WiFi AirTime Calculator ng Norwegian 802.11 enthusiast na si Gjermund Raaen. Available ito sa β ang resulta ng kanyang trabaho ay ganito ang hitsura:
Ang Linya 1 ay ang oras na ginugol sa pagpapadala ng 1512 byte na data packet ng isang 802.11n device sa isang 20 MHz channel width.
Ang Linya 2 ay ang oras na ginugol sa pagpapadala ng parehong packet sa pamamagitan ng isang device na may parehong formula ng antenna, ngunit gumagana na ayon sa 802.11ac standard sa isang 80 MHz channel.
Paano ito mangyayari - apat na beses na mas maraming airtime ang "nasira", ang maximum na modulasyon ay naging mas kumplikado mula 64QAM hanggang 256QAM, ang bilis ng channel ay mas mataas IKAW beses (433 Mb/s sa halip na 72 Mb/s), ngunit higit sa 25% ng air time ang nakuha?
Pagkakatugma at dalawang prinsipyo ng 802.11, tandaan?
Buweno, paano natin itatama ang gayong kawalang-katarungan at pag-aaksaya - tinatanong natin ang ating sarili, dahil malamang na itinanong ng bawat IEEE working group na nagsimulang lumikha ng isang pamantayan? Maraming lohikal na landas ang naiisip:
- Pabilisin ang paglilipat ng data sa "berde" na piraso ng graph. Ginagawa ito kapag ang bawat pamantayan ay inilabas, dahil ang malalaking numero ay mukhang maganda sa mga kahon. Sa pagsasagawa, tulad ng napansin lang natin, nagbibigay ito ng isang tiyak na pagtaas - kahit na pabilisin natin ang bilis ng channel sa isang daang libong milyong gigabits bawat nanosecond, ang lahat ng iba pang bahagi ng graph ay hindi mawawala. Ito ang dahilan kung bakit inirerekomenda ko na sa lahat ng kwento tungkol sa lahat ng bagong pamantayan ng 802.11, laktawan ang mga talata na nagbabanggit ng mga megabit bawat segundo.
- Pabilisin ang lahat ng iba pang bahagi ng graph. Sa katunayan, kung doblehin natin ang bilis kung saan ang lahat ng bagay na "di-berde" ay ipinadala (mabuti, o "hindi asul", kung tinitingnan mo pa rin ang nakaraang larawan), pagkatapos ay makakakuha tayo ng mas mababa sa 50 % pagtaas sa tunay na throughput - gayunpaman, sa pamamagitan ng pagkawala ng compatibility sa mga device at maraming iba pang mga nuances na matututunan mo kapag naghahanda ka para sa pagsusulit para sa ipinagmamalaking titulo ng CWNA :) Spoiler: hindi mo palaging magagawa gawin ito, pagkatapos mag-isip ng mabuti at maunawaan kung ano ang hahantong sa. Sa katunayan, ito ay isang paglabag sa isa sa dalawang prinsipyo ng 802.11, kaya kailangan mong maging maingat dito!
- Pagsama-samahin ang ilang mga frame tulad nito kasama ang mga berdeng bahagi na magkasama. Kung mas mahaba ang berdeng bahagi, mas epektibo ang pagtaas ng bilis ng channel. Oo, ito ay isang ganap na gumaganang diskarte, na lumitaw noong 802.11n at isa sa ilang mga pundasyon ng rebolusyonaryong kalikasan nito. Ang problema lang ay, una, maraming mga application ang hindi nagbigay ng pakialam sa naturang pagsasama-sama (halimbawa, ang parehong uhaw sa dugo na Voice over Wi-Fi), pangalawa, ang ilang mga device ay hindi rin nagbigay ng pakialam tungkol dito (kahit papaano ay nagpasya akong saluhin ito kahit na may ilang ganoong pinagsama-samang mga frame sa totoong network ng kumpanyang pinagtatrabahuhan ko, ngunit para sa >500k na "pinulot" na mga frame, mayroong eksaktong zero na pinagsama-samang mga frame. Malamang, ang problema ay sa aking pamamaraan sa pagkolekta ng data, ngunit handa akong talakayin ito sa sinuman kahit saan. minsan sa isang personal na pag-uusap!).
- Labagin ang una sa dalawang prinsipyo ng 802.11 sa pamamagitan ng pagsisimulang magsalita kapag may ibang kausap. At dito talaga sumagip ang 802.11ax.
Napakaganda na sa wakas ay nakarating na rin ako sa Wi-Fi 6 mismo sa aking kuwento tungkol sa Wi-Fi 6! Kung binabasa mo pa rin ito, kailangan mo para sa ilang kadahilanan o talagang interesado ka. Kaya, kahit na ang 802.11ax ay nagmamana ng isang malaking bahagi ng mga nakaraang pag-unlad ng buong 802.11 pamilya (at hindi lamang, sa pamamagitan ng paraan - ang ilang mga cool na bagay ay lumitaw sa 802.16, aka WiMAX), isang bagay sa loob nito ay sariwa at orihinal pa rin. Karaniwan ang mga salitang ito ay sinasamahan ng isang larawang tulad nito, na available sa website ng Wi-Fi Alliance:
Habang ako ay nagpareserba mula pa sa simula, sa loob ng mga limitasyon ng isang nababasang artikulo ay isa lamang sa mga pangunahing puntong ito ang makokonsidera natin, o sa halip, wala sa mga ipinapakita sa larawan (nakakagulat!). Sigurado akong nabasa mo na ang isang milyong mabilis na paglalarawan ng bawat isa sa walong pangunahing elementong ito, ngunit ipagpapatuloy ko ang aking nakakapagod na mahabang kwento tungkol sa mga sumusunod mula sa OFDMA - multiple media access control (MU-access control), na, bilang tingnan natin, hindi ko nakuha ang infographic. Ngunit ito ay ganap na walang kabuluhan!
Ang maramihang pag-access ay isang bagay na kung wala ang paghahati ng channel sa mga subcarrier ay walang saysay. Bakit subukang tumingin sa iba't ibang piraso ng spectrum kung walang mekanismo na maaaring pilitin ang mga kliyente ng bagong Wi-Fi 6 network na sirain ang isa sa mga hindi matitinag na panuntunan at magsimulang magsalita nang sabay? At, siyempre, ang gayong mekanismo ay kailangang lumitaw lamang - at bawasan ang epekto ng "mahabang" problema kumpara sa data ng pagmamay-ari ng impormasyon. Paano? Oo, ito ay napaka-simple: hayaan ang "mabagal" na bahagi ng serbisyo na ipadala sa parehong paraan tulad ng dati, ngunit ipapadala namin ang "mabilis" na bahagi, kung saan ang data ay direktang ipinapadala, nang sabay-sabay mula sa ilang (o sa ilang) mga aparato sa utos! Mukhang ganito:
Mukhang kumplikado, ngunit sa esensya medyo madaling ipaliwanag: ang access point, gamit ang isang espesyal na frame na naiintindihan ng lahat (kahit Wi-Fi 6!) na mga aparato, ay nag-uulat na handa itong magpadala ng data nang sabay-sabay sa STA1 at STA2. Dahil ang "header" ng frame na ito ay lubos na nauunawaan kahit na sa napakatanda na mga kliyente, gumawa sila ng tamang konklusyon na ang mga airwave ay magiging abala para sa isang tiyak na oras sa pagpapadala ng impormasyon sa ibang mga kliyente ng network, at magsisimulang magbilang ng oras. hanggang sa katapusan ng panahong ito (sa katunayan, gaya ng nakasanayan sa Wi -Fi). Ngunit nauunawaan ng mga device na STA1 at STA2 na ngayon ay ipapadala sa kanila ang data sa isang bagong paraan, nang sabay-sabay, bawat isa sa kanilang sariling piraso ng channel, at tumugon sila sa access point nang sabay-sabay, at pagkatapos ay sabay ding kumpirmahin ang pagtanggap ng ang frame (bawat isa ay may sariling bahagi ng data!), at ang kapaligiran ay napalaya muli. "Bottom-up" gumagana ito sa halos parehong paraan:
Ang pangunahing at pinakakapansin-pansing pagkakaiba ay ang access point sa sitwasyong ito ay nagsasabi sa mga istasyon na maaaring magsalita nang sabay-sabay kung kailan magsisimulang mag-transmit, gamit ang isang espesyal na frame na tinatawag na Trigger. Ito ay, sa katunayan, isang bagong "trigger" ng buong mekanismo ng maramihang sabay-sabay na pag-access sa medium, na, sa aking mapagpakumbabang opinyon, isa sa pinakamahalagang pagbabago "sa ilalim ng hood" ng bagong pamantayan. Nasa loob nito na ang mga kliyente ay tumatanggap ng isang "iskedyul" kung paano hatiin ang isang frequency channel sa kanilang mga sarili; Ito ay dito na ang mga kliyente ay sabay-sabay na ipaalam sa access point na natanggap nila ang kanilang mga bahagi ng data at nagawang i-parse ang mga ito. Sa loob nito, inaabisuhan ng access point ang lahat na maaaring "makipag-usap" sa parehong oras tungkol sa pagsisimula ng paghahatid ng data - sa loob nito, sinimulan ng access point na ipadala dito ang kinakailangang data. Ang bagong mekanismo ng Trigger frame, sa katunayan, ay nagbibigay-daan sa iyo na bawasan ang hindi makatwiran na paggamit ng airtime - at kasing epektibo ng maraming kliyente ang maaaring gumamit nito at madama ito nang tama!
Ngayon, buuin natin ang mga pangunahing thesis na kasunod mula sa buong mahabang kuwentong ito at maging kwalipikado para sa TL;DR:
- Ang mga access point ng bagong 802.11ax standard, kahit na umaasa sa isa lang sa maraming inobasyon, ay magsisimulang pataasin ang kabuuang throughput ng buong network na mula sa ang pangalawa katugmang client device! Sa sandaling mayroong hindi bababa sa dalawang kliyente na maaaring makipag-usap sa parehong oras, kung gayon, lahat ng iba pang mga bagay ay pantay-pantay (wala akong dahilan upang ipagpalagay na ang mga driver para sa mga module ng radyo ng kliyente ay isusulat nang mas mahusay kaysa sa dati, na nangangahulugan na ang pagsasama-sama ng "kapaki-pakinabang" na mga bahagi ng mga frame, at maraming iba pang mga function na umaasa sa kliyente ay hindi pa rin gagana "sa karaniwan sa isang zoo") ay tataas na nila ang average na throughput. Kaya't kung nag-iisip ka tungkol sa isang bagong Wi-Fi network, makatuwiran na agad na isaalang-alang ang pinakabago at pinakamahusay na mga access point, dahil kahit na kakaunti pa rin ang mga kliyente para sa kanila ngayon, ang sitwasyon ay hindi mananatiling ganito nang matagal.
- Ang lahat ng mga trick at trick na nasa arsenal ng isang mahusay na wireless engineer ngayon ay mananatiling may kaugnayan sa mahabang panahon - kahit na ang mekanismo para sa pag-access sa medium ay na-update, na lumalabag sa mga prinsipyo ng pundasyon na tumagal ng higit sa 20 taon, nananatili pa rin itong pagkakatugma sa unahan. Kailangan mo pa ring putulin ang "mabagal" na mga rate ng pamamahala (at kailangan mo pa ring maunawaan kung bakit at kailan), kailangan mo pa ring planuhin nang tama ang pisikal na layer, dahil walang mekanismo sa antas ng data link na gagana kung may mga problema sa pisikal antas. Ang pagkakataon ay dumating lamang upang gawin Mas mabuti.
- Halos lahat ng desisyon sa Wi-Fi 6 ay ginawa ng access point. Gaya ng nakikita natin, kinokontrol nito ang access ng kliyente sa kapaligiran sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga device sa "mga panahon" ng sabay-sabay na operasyon. Ang paglipat ng kaunti pa sa gilid, ang gawain ng TWT ay ganap ding nasa balikat ng access point. Ngayon ang AP ay hindi lamang dapat "i-broadcast ang network" at mag-imbak ng trapiko sa mga pila, ngunit panatilihin din ang mga talaan ng lahat ng mga kliyente, pagpaplano kung paano pagsamahin ang mga ito nang mas kumikita sa isa't isa batay sa kanilang bandwidth at mga pangangailangan sa trapiko, kanilang mga baterya at marami pang iba. . β Tinatawag kong βorkestrasyonβ ang prosesong ito. Ang mga algorithm kung saan gagawin ng access point ang lahat ng mga desisyong ito ay hindi kinokontrol, na nangangahulugan na ang tunay na kalidad at istrukturang diskarte ng mga tagagawa ay tiyak na maipapakita sa pagbuo ng mga algorithm ng orkestrasyon. Kung mas tumpak na hinuhulaan ng mga punto ang mga pangangailangan ng mga kliyente, mas mahusay at mas pare-pareho ang magagawa nilang pagsamahin ang mga ito sa maramihang mga grupo ng pag-access - samakatuwid, mas makatwiran ang paggamit ng mga mapagkukunan ng airtime at mas mataas ang huling throughput ng naturang access point magiging. Ang algorithm ay ang huling hangganan!
- Ang paglipat mula sa Wi-Fi 5 patungo sa Wi-Fi 6 ay kasing rebolusyonaryo at kahalagahan ng paglipat mula 802.11g hanggang 802.11n. Pagkatapos ay nakakuha kami ng multi-threading at "payload" na pagsasama-sama - ngayon ay nakakakuha kami ng sabay-sabay na pag-access sa medium at sa wakas ay gumagana ang MU-MIMO at Beamforming (una, tulad ng alam natin, ito ay halos magkaparehong bagay; pangalawa, ang talakayan " bakit MU- Ang MIMO ay naimbento sa 802.11ac, ngunit hindi magawang gumanaβ ang paksa ng isang hiwalay na mahabang artikulo :) Parehong gumagana ang 802.11n at Wi-Fi 6 sa parehong mga banda (2,4 GHz at 5 GHz), hindi katulad ng kanilang "intermediate" na mga nauna - tunay, "anim ang bagong apat"!
Kaunti tungkol sa pinagmulan ng artikulong ito
Ang artikulo ay isinulat para sa isang kumpetisyon na ginanap ng Huawei (orihinal na nai-publish ). Sa pagsulat nito, higit na umasa ako sa sarili kong ulat sa kumperensya ng "Bezprovodov", na ginanap noong 2019 sa St. Petersburg (maaari mong panoorin ang pag-record ng talumpati , tandaan lamang - ang tunog doon, sa pagsasalita, ay hindi maganda, sa kabila ng pinagmulan ng video sa St. Petersburg!).
Pinagmulan: www.habr.com