Selam.
Eğer Einstein'ın basitlik teorisine inanıyorsanız, bir konuyu anlamanın ana göstergesi onu mümkün olduğu kadar basit bir şekilde açıklayabilmektir, o zaman bu yazıda yeni yaklaşımın sadece bir detayının etkisini mümkün olduğu kadar basit ve kapsamlı bir şekilde açıklamaya çalışacağım. Wi-Fi Alliance'ın bile bazı nedenlerden dolayı Wi-Fi 6'nın yeni özellikleriyle ilgili infografikte bahsetmeye değer bulmadığı standart, ancak yakında birlikte göreceğimiz gibi çok önemli ve dikkate değer. Buradaki her şey yeterince derin değil ve kesinlikle kapsamlı değil (çünkü böyle bir fili parçalar halinde bile yemek zordur), ancak umarım sözlü alıştırmalarımdan hepimiz kendimiz için yeni ve ilginç bir şeyler öğreniriz.
En azından ikinci yıldır her gün beklediğimiz aynı 802.11ax, birçok yeni ve şaşırtıcı şeyi de beraberinde getiriyor. Onun hakkında bir şeyler söylemek isteyen herkesin her zaman bir seçeneği vardır: ya kafalar üzerinde bir genel bakış yarışı yapın, bir sürü kısaltma ve kısaltmadan bahsedin, her birinin başlığının altındaki karmaşık mekanizmalara takılıp kalmamaya çalışın ya da Yazarı çok memnun eden bir şey hakkında bir saat süren bir rapor hazırlamak. Daha da ileri gitme riskine gireceğim: notumun büyük kısmı yeni bile olmayan bir şeye ayrılacak!
Yani, yirmi yıldan fazla bir süredir, bazı kablosuz veri ağları 802.11 ailesinin bir dizi standardına göre inşa ediliyor ve kendine saygısı olan herhangi bir konuşmacı gibi benim de tüm zincirin zaman çizelgesini biraz geri yüklemem gerekecekti. Dünyaya milyarlarca birlikte çalışabilen cihaz kazandıran olaylar - ancak okuyucuya saygı duyan bir yazar olarak yine de bunu yapmama riskiyle karşı karşıyayım. Ancak birbirimize bir şeyi hatırlatmamız gerekiyor.
Wi-Fi'nin tüm yinelemelerinde, verimi en üst düzeye çıkarmak yerine güvenilirliğe öncelik verilmiştir. Bu, iletim ortamından saniyede son kilobitlerin sıkıştırılması açısından en uygun olmayan orta erişim mekanizmasından (CSMA/CA) kaynaklanmaktadır (genel olarak dünyanın kusurları ve Wi-Fi hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz) -Fi özellikle eski meslektaşımın makalesinde ), ancak neredeyse her koşulda inanılmaz derecede dayanıklıdır. Aslında, Wi-Fi ağ tasarımının neredeyse tüm temellerini kırabilirsiniz - ve böyle bir ağ yine de veri alışverişinde bulunacaktır! Wi-Fi ağ istemcilerinin veri bölümlerini iletebildiği ve/veya alabildiği tüm mekanizma, İngilizce'de çevrilmesi zor bir teknokrasi yeteneğine sahip bir kelime olarak adlandırılan sağlamlığı sağlamayı amaçlamaktadır. Tüm modülasyon katmanı artar, çerçevelerin veri (tam olarak böyle değil, ama öyle olsun!) ile toplanması, 802.11'in bu eşsiz güvenilirliği sağlayan iki ana ilkesine göre çalışmaya devam eder:
- “Biri konuşurken diğerleri susar”;
- “Veriler dışındaki her şey yavaş ve net bir şekilde söyleniyor.”
İkinci nokta, ağ bant genişliğine ilk bakışta göründüğünden çok daha fazla zarar verir. İşte bir Wi-Fi ağı üzerinden gönderilen bir veri parçasını gösteren harika bir resim:
802.11-2016 standardında kaç sayfa olduğunu bilmeyen sıradan insanlar için bunun ne anlama geldiğini bulalım. Sistemin kablosuz ağın özelliklerinde yazdığı ve herhangi bir üreticiden pazarlamacıların erişim noktası kutularından yararlandığı veri aktarım hızı (muhtemelen görmüşsünüzdür - 1,7 Gb/s! 2,4 Gb/s! 9000 Gb/s!) , bu yalnızca iletimin kapladığı zamanın %100'ünde en yüksek ve maksimum değil, aynı zamanda bu güzel grafikte yalnızca mavi kısmın gönderileceği hızdır. Geriye kalan her şey, İngilizce'de yönetim hızı olarak adlandırılan (ve Rusça'da da, çünkü bu tür ifadelerin çevrilmesi mühendisler arasında daha fazla yanlış anlaşılmayı tehdit ettiği için) yönetim hızı olarak adlandırılan ve yalnızca birkaç kat değil, aynı zamanda kat kat daha düşük bir hızda gönderilecek. YÜZLERCE bir kere. Örneğin, herhangi bir ek ayar gerektirmeden, istemcilerle 802.11 Mb/s kanal hızında çalışabilen bir 1300ac ağı, tüm hizmet bilgilerini (gittikçe korkunçlaşan grafiğimizde mavi olmayan her şey) 6 yönetim hızıyla iletir. Mb/sn. İki yüz kattan fazla daha yavaş!
Mantıksal soru şu: Ne, afedersiniz, böyle bir sabotaj fikri hangi ayda dünya çapında milyarlarca cihazın çalıştığı standardın bir parçası haline gelebilir? Mantıksal cevap uyumluluk, uyumluluk, uyumluluktur! En yeni erişim noktasındaki ağ, on ve hatta on beş yıllık cihazlar için çalışma yeteneği sağlamalıdır ve tüm bu "mavi olmayan" parçalarda, yavaş yaşlı cihazların duyacağı, doğru anlayacağı ve anlayacağı bilgi uçuşları vardır. ultra yüksek hızdaki veri parçalarını aktarmaya çalışmayacaktır. Sağlamlık fedakarlık gerektirir!
Artık ilgilenen herkese, aktarılan potansiyel megabitlerin modern Wi-Fi'de amaçsızca kaybolması karşısında dehşete düşecek vazgeçilmez bir araç vermeye hazırım - bu, ilgili mühendislik çevrelerinde çalışmak için zaten zorunlu hale geldi WiFi Yayın Süresi Hesaplayıcısı Norveçli 802.11 meraklısı Gjermund Raaen tarafından. Şu adreste mevcuttur: — çalışmasının sonucu şuna benzer:
Hat 1, 1512 baytlık bir veri paketinin 802.11n cihazı tarafından 20 MHz kanal genişliğinde iletilmesi için harcanan süredir.
Hat 2, aynı anten formülüne sahip ancak halihazırda 802.11ac standardına göre 80 MHz kanalda çalışan bir cihazın aynı paketi iletmesi için harcanan süredir.
Bu nasıl olabilir - dört kat daha fazla yayın süresi "bozuldu", maksimum modülasyon 64QAM'den 256QAM'e kadar daha karmaşık hale geldi, kanal hızı daha yüksek ALTI kez (433 Mb/s yerine 72 Mb/s), ancak yayın süresinin en fazla %25'i kazanıldı mı?
Uyumluluk ve 802.11'in iki ilkesini hatırladınız mı?
Peki, bu tür adaletsizliği ve israfı nasıl düzeltebiliriz - bir standart oluşturmaya başlayan her IEEE çalışma grubunun muhtemelen kendisine sorduğu gibi kendimize soruyoruz? Akla birkaç mantıksal yol geliyor:
- Grafiğin "yeşil" bölümünde veri aktarımını hızlandırın. Bu, her standart yayınlandığında yapılır, çünkü büyük sayılar kutularda hoş görünür. Uygulamada, az önce fark ettiğimiz gibi, sınırlı bir artış sağlıyor; kanal hızını nanosaniyede yüz milyar milyon gigabit'e çıkarsak bile grafiğin diğer tüm bölümleri kaybolmayacaktır. Bu nedenle, yeni 802.11 standartlarıyla ilgili tüm hikayelerde, megabit/saniyeden bahseden paragrafların atlanmasını öneriyorum.
- Grafiğin diğer tüm bölümlerini hızlandırın. Gerçekten de, "yeşil olmayan" her şeyin (yani, veya hala önceki resme bakıyorsanız "mavi olmayan") iletilme hızını en azından iki katına çıkarırsak, o zaman 50'den biraz daha azını elde ederiz. Gerçek verimde % artış - ancak cihazlarla uyumluluğu kaybederseniz ve gururlu CWNA unvanı için sınava hazırlanırken öğreneceğiniz diğer bazı nüanslar :) Spoiler: her zaman bunu yapamayacaksınız bunu iyice düşünüp neye yol açacağını anladıktan sonra yapın. Aslında bu, 802.11'in iki ilkesinden birinin ihlalidir, dolayısıyla bu konuda çok dikkatli olmanız gerekir!
- Bunun gibi birkaç kareyi yeşil kısımları bir araya getirerek bir araya getirin. Yeşil kısım ne kadar uzun olursa kanal hızının artması o kadar etkili olur. Evet, bu tamamen işe yarayan bir stratejidir, 802.11n'de ortaya çıkmıştır ve devrim niteliğindeki doğasının birkaç temel taşından biridir. Tek sorun, ilk olarak, bir dizi uygulamanın bu tür bir toplamayı umursamaması (örneğin, Wi-Fi üzerinden aynı kana susamış Ses), ikinci olarak, bir dizi cihazın da bunu umursamamasıydı. (Yine de bir şekilde yakalamaya karar verdim. Çalıştığım şirketin gerçek ağında buna benzer birkaç toplu çerçeve olabilirdi, ancak >500 "toplanan" çerçeve için tam olarak sıfır toplu çerçeve vardı. Büyük ihtimalle sorun şu: Veri toplama metodolojimde, ancak bunu herhangi bir yerdeki herkesle, bazen kişisel bir görüşmede tartışmaya hazırım!).
- Başkası konuşurken konuşmaya başlayarak 802.11'in iki ilkesinden ilkini ihlal etmek. İşte tam da bu noktada 802.11ax imdada yetişiyor.
Wi-Fi 6 hakkındaki hikayemde sonunda Wi-Fi 6'nın kendisine ulaşmış olmam harika! Eğer hala bunu okuyorsan ya bir nedenden dolayı okumak zorundasındır ya da gerçekten ilgileniyorsundur. Dolayısıyla, 802.11ax, 802.11 ailesinin tamamının önceki gelişmelerinin büyük bir bölümünü devralsa da (ve bu arada, 802.16'da, yani WiMAX'te bazı harika şeyler ortaya çıktı), içindeki bir şeyler hala taze ve orijinaldir. Genellikle bu kelimelere Wi-Fi Alliance web sitesinde bulunan buna benzer bir resim eşlik eder:
En başından beri rezervasyon yaptığım için, okunabilir bir makalenin sınırları dahilinde, bu önemli noktalardan yalnızca birini dikkate alabileceğiz, daha doğrusu resimde gösterilenlerin hiçbirini ele alamayacağız (ne sürpriz!). Eminim bu sekiz temel öğenin her biri hakkında milyonlarca kısa açıklamayı okumuşsunuzdur, ancak OFDMA'dan gelenler hakkındaki sıkıcı uzun hikayeme devam edeceğim - çoklu ortam erişim kontrolü (MU-erişim kontrolü), ki bu da şu şekildedir: Görüyoruz ki infografikten hiç faydalanamadım. Ama tamamen boşuna!
Çoklu erişim, onsuz bir kanalı alt taşıyıcılara ayırmanın hiçbir anlam ifade etmediği bir şeydir. Yeni Wi-Fi 6 ağının istemcilerini şimdiye kadar sarsılmaz kurallardan birini çiğnemeye ve aynı anda konuşmaya başlamaya zorlayabilecek bir mekanizma yoksa neden spektrumun farklı parçalarına bakmaya çalışasınız ki? Ve elbette, böyle bir mekanizmanın ortaya çıkması ve özel bilgi verileriyle karşılaştırıldığında "uzun" sorunun etkisini azaltması gerekiyordu. Nasıl? Evet, çok basit: "yavaş" servis kısmının daha önce olduğu gibi gönderilmesine izin verin, ancak verilerin doğrudan gönderildiği "hızlı" kısmı, aynı anda birkaç (veya birkaç) cihazdan eş zamanlı olarak göndereceğiz. emretmek! Şunun gibi bir şeye benziyor:
Karmaşık görünüyor, ancak özünde açıklaması oldukça kolaydır: erişim noktası, tüm (Wi-Fi 6 bile değil!) cihazların anlayabileceği özel bir çerçeve kullanarak, verileri aynı anda STA1'e iletmeye hazır olduğunu bildirir ve STA2. Bu çerçevenin “başlığı” çok çok eski istemciler için bile tamamen anlaşılabilir olduğundan, yayın dalgalarının belirli bir süre boyunca diğer ağ istemcilerine bilgi iletmekle meşgul olacağı yönünde doğru sonuca varırlar ve sonuna kadar süreyi geri saymaya başlarlar. bu dönemin (aslında Wi-Fi'de her zaman olduğu gibi). Ancak STA1 ve STA2 cihazları, artık verilerin kendilerine yeni bir şekilde, aynı anda, kanalın kendi parçası üzerinden iletileceğini anlıyor ve erişim noktasına aynı anda yanıt veriyorlar ve ardından eşzamanlı olarak veri alımını onaylıyorlar. çerçeve (her biri kendi veri kısmına sahiptir!) ve ortam yeniden serbest bırakılır. “Aşağıdan yukarıya” hemen hemen aynı şekilde çalışır:
Temel ve en çarpıcı fark, bu durumda erişim noktasının, aynı anda konuşabilen istasyonlara, Trigger adı verilen özel bir çerçeve kullanarak ne zaman iletim yapmaya başlayacaklarını söylemesidir. Bu, aslında, ortama çoklu eşzamanlı erişim mekanizmasının tamamının yeni bir "tetikleyicisidir" ve benim naçizane görüşüme göre, yeni standardın "kaputu altındaki" en önemli yeniliklerden biridir. Müşteriler, bir frekans kanalını kendi aralarında nasıl bölüştüreceklerine dair bir "program" alırlar; istemcilerin aynı anda erişim noktasına veri bölümlerini aldıklarını ve bunları ayrıştırabildiklerini bildirdikleri yer burasıdır. İçinde erişim noktası, aynı anda "konuşabilen" herkese veri aktarımının başlaması hakkında bilgi verir - içinde erişim noktası ona gerekli verileri göndermeye başlar. Yeni Tetikleyici çerçeve mekanizması, aslında, yayın süresinin mantıksız kullanımını azaltmanıza olanak tanır - ve birçok müşterinin bunu kullanabileceği ve doğru algılayabileceği kadar etkili bir şekilde!
Şimdi tüm bu uzun hikayeden çıkan ana tezleri formüle edelim ve TL;DR'ye hak kazanalım:
- Yeni 802.11ax standardının erişim noktaları, birçok yenilikten yalnızca birine dayansa bile, halihazırda tüm ağın toplam verimini artırmaya başlayacak. ikinci uyumlu istemci cihazı! Aynı anda konuşabilen en az iki istemci olduğunda, diğer tüm koşullar eşit olduğunda (istemci radyo modüllerinin sürücülerinin eskisinden daha iyi yazılacağını varsaymak için hiçbir nedenim yok; bu, Çerçevelerin "faydalı" kısımları ve müşteriye bağlı diğer birçok işlev, "hayvanat bahçesinde ortalama olarak" hala çalışmayacaktır) ZATEN ortalama verimi artıracaktır. Dolayısıyla, yeni bir Wi-Fi ağı düşünüyorsanız, hemen en yeni ve en iyi erişim noktalarını dikkate almak mantıklıdır, çünkü şu anda bunlar için hala az sayıda müşteri olsa bile, durum uzun süre bu şekilde kalmayacaktır.
- Bugün iyi bir kablosuz mühendisin cephaneliğinde bulunan tüm püf noktaları ve püf noktaları uzun süre alakalı kalacaktır - ortama erişim mekanizması 20 yıldan fazla süren temel ilkeleri ihlal ederek güncellenmiş olsa da, hala geçerliliğini koruyor uyumluluk ön plandadır. Hala "yavaş" yönetim oranlarını kesmeniz gerekiyor (ve yine de nedenini ve ne zaman olduğunu anlamanız gerekiyor), yine de fiziksel katmanı doğru planlamanız gerekiyor, çünkü fiziksel düzeyde sorunlar varsa veri bağlantısı düzeyindeki hiçbir mekanizma çalışmayacaktır. seviye. Bunu yapmak için fırsat yeni doğdu daha iyi.
- Wi-Fi 6'daki hemen hemen tüm kararlar erişim noktası tarafından alınır. Görebildiğimiz gibi, cihazları eşzamanlı çalışma "dönemleri" halinde gruplayarak istemcinin ortama erişimini kontrol eder. Biraz daha yana doğru gidersek TWT'nin işi de tamamen erişim noktasının omuzlarında. Artık AP yalnızca "ağı yayınlamak" ve trafiği kuyruklarda depolamakla kalmamalı, aynı zamanda tüm istemcilerin kayıtlarını da tutmalı, bant genişliği ve trafik ihtiyaçlarına, pillerine ve çok daha fazlasına göre onları birbirleriyle nasıl daha karlı bir şekilde birleştireceklerini planlamalıdır. - Ben bu sürece "orkestrasyon" diyorum. Erişim noktasının tüm bu kararları vereceği algoritmalar düzenlenmemiştir, bu da üreticilerin gerçek kalite ve yapısal yaklaşımının orkestrasyon algoritmalarının geliştirilmesinde tam olarak ortaya çıkacağı anlamına gelmektedir. Noktalar müşterilerin ihtiyaçlarını ne kadar doğru tahmin ederse, bunları birden fazla erişim grubunda o kadar iyi ve daha düzenli bir şekilde birleştirebileceklerdir - dolayısıyla, yayın süresi kaynakları o kadar rasyonel bir şekilde kullanılacak ve böyle bir erişim noktasının nihai verimi o kadar yüksek olacaktır. olacak. Algoritma son sınırdır!
- Wi-Fi 5'ten Wi-Fi 6'ya geçiş, doğası ve önemi açısından 802.11g'den 802.11n'ye geçiş kadar devrim niteliğindedir. Daha sonra çoklu iş parçacığı ve "yük" toplama elde ettik - şimdi ortama eşzamanlı erişim elde ediyoruz ve sonunda MU-MIMO ve Beamforming'i çalıştırıyoruz (ilk olarak bildiğimiz gibi bunlar neredeyse aynı şeyler; ikinci olarak "neden MU-" tartışması) MIMO 802.11ac'de icat edildi ama çalıştırılamadı” ayrı bir uzun makalenin konusu :) Hem 802.11n hem de Wi-Fi 6, "orta" öncekilerden farklı olarak her iki bantta da (2,4 GHz ve 5 GHz) çalışır - gerçekten "altı yeni dörttür"!
Bu makalenin kökenleri hakkında biraz
Makale Huawei tarafından düzenlenen bir yarışma için yazılmıştır (ilk olarak yayınlanmıştır) ). Bunu yazarken büyük ölçüde 2019 yılında St. Petersburg'da düzenlenen “Bezprovodov” konferansındaki kendi raporuma güvendim (konuşmanın kaydını izleyebilirsiniz) , aklınızda bulundurun - açıkçası, videonun St. Petersburg kökenine rağmen oradaki ses pek iyi değil!).
Kaynak: habr.com