嘿。
如果你相信爱因斯坦的简单理论，理解一个主题的主要指标是尽可能简单地解释它的能力，那么在这篇文章中，我将尝试尽可能简单和彻底地解释新事物的一个细节的影响。出于某种原因，即使是 Wi-Fi 联盟也认为在有关 Wi-Fi 6 新功能的信息图中不值得一提，尽管我们很快就会看到它非常重要且值得注意。 这里并不是所有内容都足够深入，当然也不全面（因为这样的大象即使是部分也很难吃掉），但我希望我们都能从我的言语练习中学到一些新的、有趣的东西。
同样的 802.11ax，我们每天都在等待至少第二年，它带来了许多新的、令人惊奇的东西。 任何想要讲述他的事情的人总是有一个选择：要么进行一个概述竞赛，提到一堆缩写和缩写，尽量不要陷入每个缩写背后的复杂机制，要么包装关于一件事的长达一个小时的报告，最令作者满意。 我将冒险走得更远：我的大部分笔记将专门讨论一些甚至不新鲜的东西！
所以，二十多年来，有些无线数据网络是按照802.11家族的一堆标准来构建的，像任何有自尊心的发言者一样，我得稍微还原一下整个链条的时间线为世界提供了数十亿个可互操作设备的事件 - 但是，作为一位尊重读者的作者，我仍然冒险不这样做。 然而，我们应该互相提醒一些事情。
Wi-Fi 的所有迭代都优先考虑可靠性，而不是最大化吞吐量。 这是从介质访问机制（CSMA/CA）得出的，从从传输介质中挤出每秒最后千比特的角度来看，这并不是最佳的（您可以阅读更多关于世界的不完美性和Wi -Fi 特别是我前同事的文章中 ），但几乎在任何条件下都非常耐用。 事实上，您几乎可以打破 Wi-Fi 网络设计的所有基本原理 - 而且这样的网络仍然会交换数据！ Wi-Fi 网络客户端能够传输和/或接收其部分数据的整个机制旨在确保英语中所谓的具有难以翻译的技术官僚风格和稳健性的单词。 整个调制层增加，帧与数据的聚合（不完全一样，但就这样！）在 802.11 的两个主要原理之后继续工作，这提供了无与伦比的可靠性：
- “一个人在说话，其他人都沉默”；
- “除了数据之外，一切都说得缓慢而清晰。”
第二点对网络带宽造成的损害比乍一看要大得多。 这是一张很酷的图片，展示了在 Wi-Fi 网络上发送的一条数据：
我们来弄清楚对于不知道802.11-2016标准有多少页的普通人来说意味着什么。 系统在无线网络属性中写入的数据传输速度以及任何制造商的营销人员利用接入点盒的数据传输速度（好吧，您可能已经看到了 - 1,7 Gb/s！2,4 Gb/s！9000 Gb/s！） ，不仅是传输占用 100% 时间时的峰值和最大值，而且还是这张漂亮图表中仅蓝色部分被发送的速度。 其他所有内容都将以英语中称为“管理速率”的速度发送（俄语中也是如此，因为翻译这些表达方式可能会导致工程师之间进一步产生误解），并且该速度不仅低几倍，而且低一个因子 数以百计 一次。 例如，在没有任何额外设置的情况下，802.11ac 网络可以以 1300 Mb/s 的通道速度与客户端一起工作，以 6 的管理速率传输所有服务信息（在我们日益糟糕的图表中不是蓝色的所有内容）。兆比特/秒。 慢了两百倍不止！
逻辑问题是——请问，这样的破坏想法什么时候才能成为全球数十亿设备运行标准的一部分？ 合乎逻辑的答案是兼容性、兼容性、兼容性！ 最新接入点上的网络应该能够为已有 XNUMX 年甚至 XNUMX 年历史的设备提供工作能力，正是在所有这些“非蓝色”部分中，信息飞速传播，速度较慢的老年设备才能正确听到、理解和理解。不会尝试在超高速期间传输其数据。 坚强需要牺牲！
现在，我准备为每个感兴趣的人提供一个不可或缺的工具，让他们对现代 Wi-Fi 中无目的地丢失的潜在传输兆比特感到震惊 - 这已经成为相关工程界研究的必修课 WiFi 通话时间计算器 作者：挪威 802.11 爱好者 Gjermund Raaen。 它可以在 ——他的工作结果看起来像这样：
第 1 行是 1512n 设备在 802.11 MHz 信道宽度下传输 20 字节数据包所花费的时间。
第 2 行是具有相同天线公式但已在 802.11 MHz 信道中按照 80ac 标准运行的设备传输相同数据包所花费的时间。
这怎么可能——四倍的通话时间被“宠坏”了，最大调制从64QAM变为256QAM变得更加复杂，信道速度更高 SIX 倍（433 Mb/s 而不是 72 Mb/s），但最多获得了 25% 的通话时间？
802.11 的兼容性和两个原则还记得吗？
那么，我们怎样才能纠正这种不公正和浪费——我们问自己，就像每个开始创建标准的 IEEE 工作组可能会问自己一样？ 我想到了几个逻辑路径：
- 加速图中“绿色”部分的数据传输。 这是在每个标准发布时完成的，因为盒子上的数字看起来很漂亮。 实际上，正如我们刚刚注意到的，它的增长是有限的 - 即使我们将通道速度加速到每纳秒十亿千兆位，图表的所有其他部分也不会消失。 这就是为什么我建议在有关所有新 802.11 标准的所有故事中，跳过提到每秒兆位的段落。
- 加速图表的所有其他部分。 事实上，如果我们至少将所有“非绿色”的传输速度加倍（好吧，或者“非蓝色”，如果您仍在看上一张图片），那么我们将得到略低于 50实际吞吐量增加了 % - 但是，由于失去了与设备的兼容性以及许多其他细微差别，当您准备 CWNA 令人自豪的头衔考试时，您将了解这些细微差别:) 剧透：您并不总是能够在认真思考并理解它将导致什么之后再这样做。 事实上，这违反了 802.11 的两个原则之一，因此您需要非常小心！
- 像这样将几个框架与绿色部分放在一起。 绿色部分越长，通道速度的提升越有效。 是的，这是一个完全可行的策略，早在 802.11n 中就已出现，并且是其革命性的几个基石之一。 唯一的问题是，首先，许多应用程序根本不在乎这种聚合（例如，同样残忍的 Wi-Fi 语音），其次，许多设备也不在乎这种聚合。 （不知何故，我决定抓住它，虽然我工作的公司的真实网络上会有几个这样的聚合帧，但对于> 500k“拾取”帧，聚合帧恰好为零。最有可能的是，问题是在我的数据收集方法中，但我已经准备好与任何地方的任何人讨论它。有时在私人对话中！）。
- 在别人说话时开始说话就违反了 802.11 两条原则中的第一条。 这正是 802.11ax 真正发挥作用的地方。
很高兴我终于在 Wi-Fi 6 的故事中谈到了 Wi-Fi 6 本身！ 如果您仍在阅读本文，那么您要么出于某种原因必须阅读，要么您真的很感兴趣。 因此，尽管 802.11ax 继承了整个 802.11 系列之前开发的很大一部分（顺便说一句，802.16（又名 WiMAX）中出现了一些很酷的东西），但其中的某些内容仍然是新鲜和原创的。 通常这些文字都附有这样的图片，可在 Wi-Fi 联盟网站上找到：
由于我从一开始就做出了保留，在一篇可读文章的范围内，我们将只能考虑这些关键点中的一个，或者更确切地说，不能考虑图片中显示的任何一个（真是令人惊讶！）。 我确信您已经阅读了对这八个关键要素中每一个的一百万个快速描述，但我将继续讲述 OFDMA 的后续内容——多媒体访问控制（MU 访问控制），我们看到，我根本没有得到信息图。 但这完全是徒劳的！
如果没有多址接入，将信道划分为子载波就毫无意义。 如果没有任何机制可以迫使新 Wi-Fi 6 网络的客户端打破迄今为止不可动摇的规则之一并同时开始通话，为什么要尝试着眼于不同的频谱呢？ 当然，这种机制必须出现，并减少与专有信息数据相比“长”问题的影响。 如何？ 是的，这很简单：让“慢”服务部分以与以前相同的方式发送，但我们将发送“快”部分，其中数据直接从多个（或多个）设备同时发送命令！ 它看起来像这样：
它看起来很复杂，但本质上很容易解释：接入点使用所有（甚至 Wi-Fi 6！）设备都可以理解的特殊帧，报告它已准备好同时向 STA1 和 STA2 传输数据。 STA1。 由于即使对于非常非常老的客户端来说，该帧的“标头”也是完全可以理解的，因此他们得出正确的结论，即电波将在一段时间内忙于向网络的其他客户端传输信息，并开始倒计时直到这个时期结束（事实上，就像 Wi-Fi 中一样）。 但是设备 STA2 和 STAXNUMX 知道现在数据将以新的方式同时在各自的信道上传输给它们，并且它们同时响应接入点，然后也同步确认接收到框架（每个框架都有自己的数据部分！），并且环境再次被释放。 “自下而上”的工作方式大致相同：
主要和最显着的区别是，在这种情况下，接入点使用称为“触发器”的特殊帧告诉可以同时讲话的站点何时开始传输。 事实上，这是整个多重同时访问媒体机制的新“触发器”，在我看来，这是新标准“幕后”最重要的创新之一。 正是在其中，客户收到了一份关于如何划分频道的“时间表”； 正是在这里，客户端同时通知接入点他们已收到自己的数据部分并能够解析它们。 在其中，接入点通知可以同时“交谈”的每个人数据传输的开始 - 在其中，接入点开始向其发送所需的数据。 事实上，新的触发帧机制可以让您减少对通话时间的不合理使用 - 并且尽可能有效地让许多客户端能够正确地使用它并感知它！
现在让我们阐述一下整个长篇故事的主要论点，并符合 TL;DR 的资格：
- 新 802.11ax 标准的接入点，即使仅依赖众多创新之一，也将开始增加整个网络的总吞吐量。 第二 兼容的客户端设备！ 一旦至少有两个客户端可以同时通话，那么，在所有其他条件相同的情况下（我没有理由假设客户端无线电模块的驱动程序将比以前编写得更好，这意味着框架的“有用”部分以及许多其他依赖于客户端的功能仍然无法“在动物园中平均运行”）它们已经增加了平均吞吐量。 因此，如果您正在考虑新的 Wi-Fi 网络，那么立即考虑最新和最好的接入点是有意义的，因为即使现在它们的客户端仍然很少，这种情况也不会持续太久。
- 当今优秀无线工程师的武器库中的所有技巧和窍门将在很长一段时间内保持相关性 - 尽管访问介质的机制已经更新，违反了持续了 20 多年的基石原则，但它仍然保留兼容性放在首位。 您仍然需要切断“慢”管理速率（并且您仍然需要了解原因和时间），您仍然需要正确规划物理层，因为如果物理层出现问题，数据链路层的机制将无法工作。等级。 机会刚刚出现 甚至更好.
- Wi-Fi 6 中的几乎所有决策都是由接入点做出的。 正如我们所看到的，它通过将设备分组为同时操作的“时段”来控制客户端对环境的访问。 稍微扯远一点，TWT 的工作也完全由接入点承担。 现在，接入点不仅必须“广播网络”并将流量存储在队列中，还必须保存所有客户端的记录，根据带宽和流量需求、电池等等，规划如何将它们彼此组合起来，以实现更高的利润。 . — 我将这个过程称为“编排”。 接入点做出所有这些决策的算法不受监管，这意味着制造商的真正质量和结构方法将在编排算法的开发中精确体现。 这些点对客户端需求的预测越准确，它们就能更好、更统一地将它们组合成多个接入组 - 因此，通话时间资源的使用就越合理，此类接入点的最终吞吐量就越高将。 算法是最后的前沿！
- 从 Wi-Fi 5 到 Wi-Fi 6 的过渡在性质和重要性上与从 802.11g 到 802.11n 的过渡一样具有革命性。 然后我们得到了多线程和“有效负载”聚合 - 现在我们可以同时访问介质并最终工作 MU-MIMO 和波束成形（首先，正如我们所知，这些几乎是同一件事；其次，讨论“为什么 MU- MIMO 是在 802.11ac 中发明的，但无法发挥作用”，这是另一篇长文的主题:) 802.11n 和 Wi-Fi 6 都在两个频段（2,4 GHz 和 5 GHz）下运行，与它们的“中间”前辈不同 - 确实，“六是新四”！
关于本文的一些起源
本文是为华为举办的一场比赛而写的（最初发表于 ）。 写这篇文章的时候，我很大程度上参考了我自己在2019年在圣彼得堡举行的“Bezprovodov”会议上的报告（你可以观看演讲录音） ，请记住 - 坦率地说，那里的声音并不好，尽管视频源自圣彼得堡！）。
来源： habr.com