وُلدت شبكة Wi-Fi في عام 1997، وقد أثرت على حياة الإنسان أكثر بكثير من أي شخصية مشهورة أخرى من جيل Z. لقد أدى نموها ونضجها المطرد إلى تحرير الاتصال بالشبكة تدريجيًا من النظام القديم للكابلات والموصلات إلى الحد الذي أصبح فيه الوصول إلى الإنترنت اللاسلكي عريض النطاق - وهو أمر لا يمكن تصوره في أيام الطلب الهاتفي - أمرًا مفروغًا منه.
أنا كبير بما يكفي لأتذكر النقرة المرضية التي من خلالها كان توصيل RJ45 يدل على اتصال ناجح بالأكوان المتعددة عبر الإنترنت التي تتوسع بسرعة. في الوقت الحاضر، لا أحتاج كثيرًا إلى RJ45s، وقد لا يكون المراهقون المشبعون بالتكنولوجيا من معارفي على علم بوجودها.
في الستينيات والسبعينيات، طورت AT&T أنظمة موصلات معيارية لتحل محل موصلات الهاتف الضخمة. توسعت هذه الأنظمة لاحقًا لتشمل RJ60 لشبكات الكمبيوتر
إن تفضيل شبكة Wi-Fi بين عامة الناس ليس مفاجئًا على الإطلاق؛ تبدو كبلات Ethernet بربرية تقريبًا مقارنة بالراحة الهائلة التي توفرها الشبكات اللاسلكية. ولكن كمهندس مهتم فقط بأداء وصلة البيانات، ما زلت أرى أن شبكة Wi-Fi أقل جودة من الاتصال السلكي. هل سيجعل 802.11 شبكة Wi-Fi خطوة - أو ربما حتى قفزة - أقرب إلى إزاحة Ethernet تمامًا؟
مقدمة موجزة لمعايير Wi-Fi: Wi-Fi 6 وWi-Fi 7
Wi-Fi 6 هو الاسم المعلن لـ IEEE 802.11ax. تمت الموافقة عليه بالكامل في أوائل عام 2021، والاستفادة من أكثر من عشرين عامًا من التحسينات المتراكمة في بروتوكول 802.11، يعد Wi-Fi 6 معيارًا هائلاً لا يبدو أنه مرشح للاستبدال السريع.
يلخص منشور مدونة من Qualcomm شبكة Wi-Fi 6 على أنها "مجموعة من الميزات والبروتوكولات التي تهدف إلى نقل أكبر قدر ممكن من البيانات إلى أكبر عدد ممكن من الأجهزة في وقت واحد." قدمت Wi-Fi 6 العديد من الإمكانات المتقدمة التي تعمل على تحسين الكفاءة وزيادة الإنتاجية، بما في ذلك تعدد إرسال مجال التردد، وMIMO متعدد المستخدمين للوصلة الصاعدة، والتجزئة الديناميكية لحزم البيانات.
تشتمل شبكة Wi-Fi 6 على تقنية OFDMA (الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد)، مما يزيد من الكفاءة الطيفية في البيئات متعددة المستخدمين
لماذا إذن مجموعة عمل 802.11 في طريقها إلى تطوير معيار جديد؟ لماذا نرى بالفعل عناوين رئيسية حول العرض التوضيحي الأول لـ Wi-Fi 7؟ على الرغم من مجموعتها من أحدث تقنيات الراديو، يُنظر إلى شبكة Wi-Fi 6، على الأقل في بعض الأوساط، على أنها مخيبة للآمال من ناحيتين مهمتين: معدل البيانات وزمن الوصول.
من خلال تحسين معدل البيانات وأداء زمن الوصول لشبكة Wi-Fi 6، يأمل مهندسو Wi-Fi 7 في تقديم تجربة مستخدم سريعة وسلسة وموثوقة والتي لا يزال من السهل تحقيقها باستخدام كابلات Ethernet.
معدلات البيانات مقابل زمن الوصول فيما يتعلق ببروتوكولات Wi-Fi
يدعم Wi-Fi 6 معدلات نقل بيانات تقترب من 10 جيجابت في الثانية. وسواء كان هذا "جيدًا بما فيه الكفاية" بالمعنى المطلق فهو سؤال ذاتي للغاية. ومع ذلك، بالمعنى النسبي، فإن معدلات بيانات Wi-Fi 6 باهتة بشكل موضوعي: حققت Wi-Fi 5 زيادة بنسبة ألف بالمائة في معدل البيانات مقارنة بسابقتها، في حين زادت Wi-Fi 6 من معدل البيانات بأقل من خمسين بالمائة مقارنة بشبكة Wi-Fi 5.
من المؤكد أن معدل تدفق البيانات النظري ليس وسيلة شاملة لقياس "سرعة" اتصال الشبكة، ولكنه مهم بما يكفي ليستحق الاهتمام الوثيق من المسؤولين عن النجاح التجاري المستمر لشبكة Wi-Fi.
مقارنة بين الأجيال الثلاثة الماضية من بروتوكولات شبكة Wi-Fi
الكمون كمفهوم عام يشير إلى التأخير بين الإدخال والاستجابة.
في سياق اتصالات الشبكة، يمكن أن يؤدي زمن الوصول المفرط إلى تدهور تجربة المستخدم بقدر (أو حتى أكثر من) معدل البيانات المحدود - لا يساعدك النقل فائق السرعة على مستوى البت كثيرًا إذا كان عليك الانتظار لمدة خمس ثوانٍ قبل صفحة الويب يبدأ التحميل. يعد زمن الوصول مهمًا بشكل خاص لتطبيقات الوقت الفعلي مثل مؤتمرات الفيديو والواقع الافتراضي والألعاب والتحكم في المعدات عن بُعد. ليس لدى المستخدمين سوى الكثير من الصبر لمقاطع الفيديو المشوشة، والألعاب البطيئة، وواجهات الأجهزة المبطئة.
معدل بيانات Wi-Fi 7 وزمن الوصول
يتضمن تقرير ترخيص المشروع لـ IEEE 802.11be كلا من زيادة معدل البيانات وتقليل زمن الوصول كأهداف واضحة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذين المسارين للترقية.
معدل البيانات وتعديل سعة التربيع
يريد مهندسو Wi-Fi 7 رؤية الحد الأقصى من الإنتاجية بما لا يقل عن 30 جيجابت في الثانية. نحن لا نعرف ما هي الميزات والتقنيات التي سيتم دمجها في معيار 802.11be النهائي، ولكن بعض المرشحين الواعدين لزيادة معدل البيانات هم عرض القناة 320 ميجاهرتز، والتشغيل متعدد الارتباطات، وتعديل 4096-QAM.
مع الوصول إلى موارد الطيف الإضافية من النطاق 6 جيجا هرتز، يمكن لشبكة Wi-Fi زيادة الحد الأقصى لعرض القناة إلى 320 ميجا هرتز. يزيد عرض القناة البالغ 320 ميجاهرتز من الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي ومعدل الذروة النظري للبيانات بعامل اثنين مقارنة بشبكة Wi-Fi 6.
في التشغيل متعدد الارتباطات، تعمل محطات العملاء المتعددة ذات الارتباطات الخاصة بها بشكل جماعي كـ "أجهزة متعددة الارتباطات" لها واجهة واحدة لطبقة التحكم في الارتباط المنطقي للشبكة. ستتمتع شبكة Wi-Fi 7 بإمكانية الوصول إلى ثلاثة نطاقات (2.4 جيجا هرتز، و5 جيجا هرتز، و6 جيجا هرتز)؛ يمكن لجهاز Wi-Fi 7 متعدد الارتباطات إرسال واستقبال البيانات في وقت واحد في نطاقات متعددة. تتمتع العملية متعددة الوصلات بإمكانية تحقيق زيادات كبيرة في الإنتاجية، ولكنها تنطوي على بعض تحديات التنفيذ الهامة.
في التشغيل متعدد الارتباطات، يكون للجهاز متعدد الارتباطات عنوان MAC واحد على الرغم من أنه يتضمن أكثر من STA (وهو ما يعني محطة، مما يعني جهاز اتصال مثل الكمبيوتر المحمول أو الهاتف الذكي)
يشير QAM إلى تعديل السعة التربيعية. هذا هو مخطط تعديل I/Q حيث تتوافق مجموعات محددة من الطور والسعة مع تسلسلات ثنائية مختلفة. يمكننا (نظريًا) زيادة عدد البتات المرسلة لكل رمز عن طريق زيادة عدد نقاط الطور/السعة في "كوكبة" النظام (انظر الرسم البياني أدناه).
هذا مخطط كوكبة لـ 16-QAM. تمثل كل دائرة على المستوى المعقد مجموعة طور/سعة تتوافق مع رقم ثنائي محدد مسبقًا
يستخدم Wi-Fi 6 1024-QAM، الذي يدعم 10 بت لكل رمز (لأن 2^10 = 1024). باستخدام التشكيل 4096-QAM، يمكن للنظام إرسال 12 بت لكل رمز، إذا تمكن من تحقيق نسبة إشارة إلى ضوضاء (SNR) كافية في جهاز الاستقبال لتمكين عملية إزالة التشكيل بنجاح.
واي فاي 7 ميزات الكمون:
طبقة MAC وطبقة PHY
إن عتبة الأداء الوظيفي الموثوق به لتطبيقات الوقت الفعلي هي زمن الاستجابة الأسوأ الذي يتراوح بين 5 و10 مللي ثانية؛ تعتبر فترات الاستجابة المنخفضة التي تصل إلى 1 مللي ثانية مفيدة في بعض سيناريوهات الاستخدام. إن تحقيق زمن الاستجابة المنخفض هذا في بيئة Wi-Fi ليس بالمهمة السهلة.
ستساعد الميزات التي تعمل في كل من طبقة MAC (التحكم في الوصول المتوسط) والطبقة المادية (PHY) على جلب أداء زمن الوصول لـ Wi-Fi 7 إلى عالم أقل من 10 مللي ثانية. يتضمن ذلك تكوين الحزم المنسق لنقاط الوصول المتعددة، والشبكات الحساسة للوقت، والتشغيل متعدد الارتباطات.
الميزات الرئيسية للواي فاي 7
تشير الأبحاث الحديثة إلى أن التجميع متعدد الارتباطات، والذي يتم تضمينه ضمن العنوان العام لعملية الارتباط المتعدد، قد يكون فعالاً في تمكين Wi-Fi 7 من تلبية متطلبات زمن الوصول للتطبيقات في الوقت الفعلي.
مستقبل Wi-Fi 7؟
لا نعرف حتى الآن كيف ستبدو شبكة Wi-Fi 7 بالضبط، ولكنها ستحتوي بلا شك على تقنيات RF جديدة مثيرة للإعجاب وتقنيات معالجة البيانات. هل سيكون كل البحث والتطوير يستحق كل هذا العناء؟ هل سيحدث Wi-Fi 7 ثورة في الشبكات اللاسلكية ويبطل بشكل نهائي المزايا القليلة المتبقية لكابلات Ethernet؟ لا تتردد في مشاركة أفكارك في قسم التعليقات أدناه.
