嘿。
如果你相信愛因斯坦的簡單理論，理解一個主題的主要指標是盡可能簡單地解釋它的能力，那麼在這篇文章中，我將嘗試盡可能簡單和徹底地解釋新事物的一個細節的影響。出於某種原因，即使是 Wi-Fi 聯盟也認為在有關 Wi-Fi 6 新功能的資訊圖表中不值得一提，儘管我們很快就會看到它非常重要且值得注意。這裡並不是所有內容都足夠深入，當然也不全面（因為這樣的大象即使是部分也很難吃掉），但我希望我們都能從我的言語練習中學到一些新的、有趣的東西。
同樣的 802.11ax，我們每天都在等待至少第二年，它帶來了許多新的、令人驚奇的東西。任何想要講述關於他的事情的人總是有一個選擇：要么進行一個概述競賽，提到一堆縮寫和縮寫，盡可能不要陷入每個縮寫背後的複雜機制，要么包裝關於一件事的長達一小時的報告，最令作者滿意。我將冒險走得更遠：我的大部分筆記將專門討論一些甚至不新鮮的東西！
所以，二十多年來，有些無線數據網路是按照802.11家族的一堆標準來構建的，像任何有自尊心的發言者一樣，我得稍微還原一下整個鏈條的時間線為世界提供了數十億個可互通設備的事件- 但是，作為一位尊重讀者的作者，我仍然冒險不這樣做。然而，我們應該互相提醒一些事情。
Wi-Fi 的所有迭代都優先考慮可靠性，而不是最大化吞吐量。這是從媒體存取機制（CSMA/CA）得出的，從從傳輸媒體中擠出每秒最後千位元的角度來看，這並不是最佳的（您可以閱讀更多關於世界的不完美性和Wi -Fi 特別是我前同事的文章中 ），但幾乎在任何條件下都非常耐用。事實上，您幾乎可以打破 Wi-Fi 網路設計的所有基本原理 - 而且這樣的網路仍然會交換資料！ Wi-Fi 網路用戶端能夠傳輸和/或接收其部分資料的整個機制旨在確保英語中所謂的具有難以翻譯的技術官僚風格和穩健性的單字。整個調製層增加，幀與數據的聚合（不完全一樣，但就這樣！）在 802.11 的兩個主要原理之後繼續工作，這提供了無與倫比的可靠性：
- 「一個人在說話，其他人都沉默」；
- “除了數據之外，一切都說得緩慢而清晰。”
第二點對網路頻寬造成的損害比乍看之下要大得多。這是一張很酷的圖片，展示了在 Wi-Fi 網路上發送的一條數據：
讓我們來弄清楚對於不知道802.11-2016標準有多少頁的普通人來說意味著什麼。系統在無線網路屬性中寫入的資料傳輸速度以及任何製造商的行銷人員利用存取點盒的資料傳輸速度（嗯，您可能已經看到了- 1,7 Gb/s！2,4 Gb/s！9000 Gb/ s！） ，不僅是傳輸佔用 100% 時間時的峰值和最大值，而且還是這張漂亮圖表中僅藍色部分被發送的速度。其他所有內容都將以英語中稱為“管理速率”的速度發送（在俄語中也是如此，因為翻譯這些表達方式可能會導致工程師之間進一步產生誤解），並且該速度不僅低了幾倍，而且低了一個因子 數百個 一次。例如，在沒有任何額外設定的情況下，802.11ac 網路可以以1300 Mb/s 的通道速度與客戶端一起工作，以6 的管理速率傳輸所有服務資訊（在我們日益糟糕的圖表中不是藍色的所有內容）。兆比特/秒。慢了兩百倍不止！
邏輯問題是──請問，這樣的破壞想法什麼時候才能成為全球數十億設備運作標準的一部分？合乎邏輯的答案是相容性、相容性、相容性！最新接入點上的網路應該能夠為已有10 年甚至15 年歷史的設備提供工作能力，正是在所有這些「非藍色」部分中，資訊飛速傳播，速度較慢的老年設備才能正確聽到、理解和理解。不會嘗試在超高速期間傳輸其資料。堅強需要犧牲！
現在，我準備為每個有興趣的人提供一個不可或缺的工具，讓他們對現代 Wi-Fi 中無目的地丟失的潛在傳輸兆比特感到震驚 - 這已經成為相關工程界研究的必修課 WiFi 通話時間計算器 作者：挪威 802.11 愛好者 Gjermund Raaen。它可以在 ——他的工作結果看起來像這樣：
第 1 行是 1512n 裝置在 802.11 MHz 頻道寬度下傳輸 20 位元組封包所花費的時間。
第 2 行是具有相同天線公式但已在 802.11 MHz 頻道中按照 80ac 標準運行的設備傳輸相同資料包所花費的時間。
這怎麼可能——四倍的通話時間被「寵壞」了，最大調製從64QAM變為256QAM變得更加複雜，頻道速度更高 六 倍（433 Mb/s 而不是 72 Mb/s），但最多獲得了 25% 的通話時間？
802.11 的兼容性和兩個原則還記得嗎？
那麼，我們怎麼能糾正這種不公正和浪費——我們問自己，就像每個開始創建標準的 IEEE 工作小組可能會問自己一樣？我想到了幾個邏輯路徑：
- 加速圖中「綠色」部分的資料傳輸。 這是在每個標準發佈時完成的，因為盒子上的數字看起來很漂亮。實際上，正如我們剛剛注意到的，它的增長是有限的 - 即使我們將通道速度加速到每納秒十億千兆位，圖表的所有其他部分也不會消失。這就是為什麼我建議在所有新 802.11 標準的所有故事中，跳過提到每秒兆位元的段落。
- 加速圖表的所有其他部分。 事實上，如果我們至少將所有“非綠色”的傳輸速度加倍（好吧，或者“非藍色”，如果您仍在看上一張圖片），那麼我們將得到略低於 50實際吞吐量增加了% - 但是，由於失去了與設備的兼容性以及許多其他細微差別，當您準備CWNA 令人自豪的頭銜考試時，您將了解到這些細微差別:) 劇透：您並不總是能夠在認真思考並理解它將導致什麼之後再這樣做。事實上，這違反了 802.11 的兩個原則之一，因此您需要非常小心！
- 像這樣將幾個框架與綠色部分放在一起。 綠色部分越長，通道速度的提升越有效。是的，這是一個完全可行的策略，早在 802.11n 就已出現，並且是其革命性的幾個基石之一。唯一的問題是，首先，許多應用程式根本不在乎這種聚合（例如，同樣殘忍的 Wi-Fi 語音），其次，許多設備也不在乎這種聚合。 （不知何故，我決定抓住它，雖然我工作的公司的真實網路上會有幾個這樣的聚合幀，但對於> 500k「拾取」幀，聚合幀恰好為零。最有可能的是，問題是在我的資料收集方法中，但我已經準備好與任何地方的任何人討論它。有時在私人對話中！）。
- 在別人說話時開始說話就違反了 802.11 兩條原則中的第一條。 這正是 802.11ax 真正發揮作用的地方。
很高興我終於在 Wi-Fi 6 的故事中談到了 Wi-Fi 6 本身！如果您仍在閱讀本文，那麼您要么出於某種原因必須閱讀，要么您真的很感興趣。因此，儘管 802.11ax 繼承了整個 802.11 系列之前開發的很大一部分（順便說一句，802.16（又名 WiMAX）中出現了一些很酷的東西），但其中的某些內容仍然是新鮮和原創的。通常這些文字都附有這樣的圖片，可在 Wi-Fi 聯盟網站上找到：
由於我從一開始就做出了保留，在一篇可讀文章的範圍內，我們將只能考慮這些關鍵點中的一個，或者更確切地說，不能考慮圖片中顯示的任何一個（真是令人驚訝！）。我確信您已經閱讀了這八個關鍵要素中每一個的一百萬個快速描述，但我將繼續講述 OFDMA 的後續內容——多媒體存取控制（MU 存取控制），我們看到，我根本沒有得到資訊圖。但這完全是徒勞的！
如果沒有多址接入，將通道劃分為子載波就毫無意義。如果沒有機制可以迫使新 Wi-Fi 6 網路的用戶端打破迄今為止不可動搖的規則之一併同時開始通話，為什麼要嘗試著眼於不同的頻譜呢？當然，這種機制必須出現，並減少與專有資訊數據相比「長」問題的影響。如何？是的，這很簡單：讓“慢”服務部分以與以前相同的方式發送，但我們將發送“快”部分，其中資料直接從多個（或多個）設備同時發送命令！它看起來像這樣：
它看起來很複雜，但本質上很容易解釋：接入點使用所有（甚至 Wi-Fi 6！）設備都可以理解的特殊幀，報告它已準備好同時向 STA1 和 STA2 傳輸數據。STA1。由於即使對於非常非常老的客戶端來說，該幀的“標頭”也是完全可以理解的，因此他們得出正確的結論，即電波將在一段時間內忙於向其他網絡客戶端傳輸信息，並開始倒數直到結束這個時期（事實上，就像 Wi-Fi 一樣）。但是裝置 STA2 和 STAXNUMX 知道現在資料將以新的方式同時在各自的頻道上上傳輸給它們，並且它們同時回應存取點，然後也同步確認接收到框架（每個框架都有自己的資料部分！） ，並且環境再次被釋放。 「由下而上」的工作方式大致相同：
主要且最顯著的區別是，在這種情況下，接入點使用稱為「觸發器」的特殊幀告訴可以同時講話的站點何時開始傳輸。事實上，這是整個多重同時訪問媒體機制的新“觸發器”，在我看來，這是新標準“幕後”最重要的創新之一。正是在其中，客戶收到了一份關於如何劃分頻道的「時間表」；正是在這裡，客戶端同時通知接入點他們已收到自己的資料部分並能夠解析它們。在其中，接入點通知可以同時「交談」的每個人資料傳輸的開始 - 在其中，接入點開始向其發送所需的資料。事實上，新的觸發幀機制可以讓您減少對通話時間的不合理使用 - 並且盡可能有效地讓許多客戶端能夠正確地使用它並感知它！
現在讓我們來闡述整個長篇故事的主要論點，並符合 TL;DR 的資格：
- 新 802.11ax 標準的存取點，即使僅依賴眾多創新之一，也將開始增加整個網路的總吞吐量。 第二 相容的客戶端設備！一旦至少有兩個客戶端可以同時通話，那麼，在所有其他條件相同的情況下（我沒有理由假設客戶端無線電模組的驅動程式將比以前編寫得更好，這意味著框架的「有用」部分以及許多其他依賴客戶端的功能仍然無法「在動物園中平均運行」）它們已經增加了平均吞吐量。因此，如果您正在考慮新的 Wi-Fi 網絡，那麼立即考慮最新和最好的存取點是有意義的，因為即使現在它們的用戶端仍然很少，這種情況也不會持續太久。
- 當今優秀無線工程師的武器庫中的所有技巧和竅門將在很長一段時間內保持相關性 - 儘管訪問介質的機制已經更新，違反了持續了 20 多年的基石原則，但它仍然保留兼容性放在首位。您仍然需要切斷「慢」管理速率（而且您仍然需要了解原因和時間），您仍然需要正確規劃物理層，因為如果物理層出現問題，資料鏈結層的機制將無法運作。等級。機會剛出現 甚至更好.
- Wi-Fi 6 中的幾乎所有決策都是由存取點做出的。正如我們所看到的，它透過將設備分組為同時操作的「時段」來控制客戶端對環境的存取。稍微扯遠一點，TWT 的工作也完全由接入點承擔。現在，存取點不僅必須「廣播網路」並將流量儲存在佇列中，還必須保存所有用戶端的記錄，根據頻寬和流量需求、電池等等，規劃如何將它們彼此組合起來，以實現更高的利潤。 . — 我將這個過程稱為“編排”。接入點做出所有這些決策的演算法不受監管，這意味著製造商的真正品質和結構方法將在編排演算法的開發中精確體現。這些點對客戶端需求的預測越準確，它們就能更好、更統一地將它們組合成多個接入組- 因此，通話時間資源的使用就越合理，此類接入點的最終吞吐量就越高將。算法是最後的前沿！
- 從 Wi-Fi 5 到 Wi-Fi 6 的過渡在性質和重要性上與從 802.11g 到 802.11n 的過渡一樣具有革命性。然後我們得到了多線程和“有效負載”聚合 - 現在我們可以同時訪問介質並最終工作 MU-MIMO 和波束成形（首先，正如我們所知，這些幾乎是同一件事；其次，討論“為什麼 MU- MIMO 是在802.11ac 中發明的，但無法發揮作用”，這是另一篇長文的主題:) 802.11n 和 Wi-Fi 6 都在兩個頻段（2,4 GHz 和 5 GHz）下運行，與它們的“中間”前輩不同 - 確實，“六是新四”！
關於本文的一些起源
本文是為華為舉辦的一場比賽而寫的（最初發表於 ）。寫這篇文章的時候，我很大程度上參考了我自己在2019年在聖彼得堡舉行的「Bezprovodov」會議上的報告（你可以觀看演講錄音） ，請記住 - 坦率地說，那裡的聲音並不好，儘管視頻源自聖彼得堡！）。
來源： www.habr.com