Роден през 1997 г., Wi-Fi е повлиял на човешкия живот много повече от всяка друга знаменитост от Gen Z. Неговият постоянен растеж и съзряване постепенно освободиха мрежовата свързаност от древния режим на кабели и конектори до степен, в която безжичният широколентов достъп до интернет - нещо немислимо в дните на комутируема връзка - често се приема за даденост.
Достатъчно възрастен съм, за да помня задоволителното щракване, с което RJ45 щепсел означаваше успешна връзка с бързо разрастващата се онлайн мултивселена. В днешно време нямам голяма нужда от RJ45 и тийнейджърите, наситени с технологии на моите познати, може да не знаят за тяхното съществуване.
През 60-те и 70-те години AT&T разработи модулни конекторни системи, за да замени обемистите телефонни конектори. По-късно тези системи се разширяват, за да включват RJ45 за компютърни мрежи
Предпочитанието на Wi-Fi сред общото население изобщо не е изненадващо; Ethernet кабелите изглеждат почти варварски в сравнение с невероятното удобство на безжичната връзка. Но като инженер, загрижен просто за производителността на връзката за данни, все още виждам Wi-Fi като по-нисък от кабелната връзка. Ще доближи ли 802.11be Wi-Fi крачка – или може би дори скок – до пълното изместване на Ethernet?
Кратко въведение в Wi-Fi стандартите: Wi-Fi 6 и Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 е публичното име за IEEE 802.11ax. Напълно одобрен в началото на 2021 г. и възползвайки се от над двадесет години натрупани подобрения в протокола 802.11, Wi-Fi 6 е страхотен стандарт, който не изглежда кандидат за бърза замяна.
Публикация в блог от Qualcomm обобщава Wi-Fi 6 като „колекция от функции и протоколи, насочени към изпращане на възможно най-много данни до възможно най-много устройства едновременно“. Wi-Fi 6 въведе различни усъвършенствани възможности, които подобряват ефективността и увеличават пропускателната способност, включително мултиплексиране в честотен домейн, мулти-потребителски MIMO за връзка нагоре и динамично фрагментиране на пакети с данни.
Wi-Fi 6 включва технология OFDMA (множествен достъп с ортогонално честотно разделяне), която повишава спектралната ефективност в среди с много потребители
Защо тогава работната група 802.11 вече е на път да разработи нов стандарт? Защо вече виждаме заглавия за първата демонстрация на Wi-Fi 7? Въпреки колекцията си от най-съвременни радиотехнологии, Wi-Fi 6 се възприема, поне в някои среди, като недостатъчно в две важни отношения: скорост на предаване на данни и латентност.
Чрез подобряване на скоростта на данни и латентността на Wi-Fi 6, архитектите на Wi-Fi 7 се надяват да осигурят бързо, гладко и надеждно потребителско изживяване, което все още се постига по-лесно с Ethernet кабели.
Скорости на данни спрямо закъснения по отношение на Wi-Fi протоколи
Wi-Fi 6 поддържа скорости на предаване на данни, близки до 10 Gbps. Дали това е „достатъчно добро“ в абсолютен смисъл е силно субективен въпрос. Въпреки това, в относителен смисъл, скоростите на данни на Wi-Fi 6 са обективно слаби: Wi-Fi 5 постигна хиляда процента увеличение на скоростта на данни в сравнение със своя предшественик, докато Wi-Fi 6 увеличи скоростта на данни с по-малко от петдесет процента в сравнение с Wi-Fi 5.
Теоретичната скорост на предаване на данни определено не е изчерпателно средство за количествено определяне на „скоростта“ на мрежова връзка, но е достатъчно важно, за да заслужи внимателното внимание на онези, които са отговорни за продължаващия търговски успех на Wi-Fi.
Сравнение на последните три поколения Wi-Fi мрежови протоколи
Латентността като обща концепция се отнася до закъснения между въвеждане и отговор.
В контекста на мрежовите връзки, прекомерното забавяне може да влоши потребителското изживяване толкова, колкото (или дори повече от) ограничената скорост на данни – невероятно бързото предаване на битово ниво не ви помага много, ако трябва да изчакате пет секунди преди уеб страница започва да зарежда. Закъснението е особено важно за приложения в реално време като видеоконференции, виртуална реалност, игри и дистанционно управление на оборудването. Потребителите имат толкова много търпение само за бъгови видеоклипове, бавни игри и забавени машинни интерфейси.
Скорост на данни и латентност на Wi-Fi 7
Докладът за упълномощаване на проекта за IEEE 802.11be включва както повишена скорост на предаване на данни, така и намалено забавяне като изрични цели. Нека разгледаме по-подробно тези два пътя за надграждане.
Скорост на данни и квадратурна амплитудна модулация
Архитектите на Wi-Fi 7 искат да видят максимална пропускателна способност от поне 30 Gbps. Не знаем кои функции и техники ще бъдат включени във финализирания стандарт 802.11be, но някои от най-обещаващите кандидати за увеличаване на скоростта на данни са 320 MHz ширина на канала, работа с много връзки и 4096-QAM модулация.
С достъп до допълнителни ресурси на спектъра от честотната лента 6 GHz, Wi-Fi може реално да увеличи максималната ширина на канала до 320 MHz. Ширината на канала от 320 MHz увеличава максималната честотна лента и теоретичната пикова скорост на данни с коефициент два в сравнение с Wi-Fi 6.
При работа с множество връзки множество клиентски станции със собствени връзки функционират колективно като „устройства с множество връзки“, които имат един интерфейс към слоя за контрол на логическата връзка на мрежата. Wi-Fi 7 ще има достъп до три ленти (2.4 GHz, 5 GHz и 6 GHz); Wi-Fi 7 устройство с множество връзки може да изпраща и получава данни едновременно в множество ленти. Операцията с много връзки има потенциал за големи увеличения на пропускателната способност, но води до някои значителни предизвикателства при изпълнението.
При работа с много връзки едно устройство с много връзки има един MAC адрес, въпреки че включва повече от един STA (което означава станция, което означава комуникационно устройство като лаптоп или смартфон)
QAM означава квадратурна амплитудна модулация. Това е I/Q модулационна схема, в която специфични комбинации от фаза и амплитуда съответстват на различни двоични последователности. Можем (на теория) да увеличим броя на битовете, предавани на символ, като увеличим броя на точките фаза/амплитуда в „съзвездието“ на системата (вижте диаграмата по-долу).
Това е констелационна диаграма за 16-QAM. Всеки кръг в комплексната равнина представлява комбинация фаза/амплитуда, която съответства на предварително дефинирано двоично число
Wi-Fi 6 използва 1024-QAM, който поддържа 10 бита на символ (защото 2^10 = 1024). С 4096-QAM модулация, системата може да предава 12 бита на символ - ако може да постигне достатъчно SNR в приемника, за да позволи успешна демодулация.
Wi-Fi 7 Характеристики на латентността:
MAC слой и PHY слой
Прагът за надеждна функционалност на приложенията в реално време е латентност в най-лошия случай от 5–10 ms; закъсненията до 1 ms са полезни при някои сценарии на използване. Постигането на толкова ниски латентности в Wi-Fi среда не е лесна задача.
Функциите, работещи както на MAC (средния контрол на достъпа) слой, така и на физическия слой (PHY), ще помогнат да се доведе производителността на латентност на Wi-Fi 7 в областта под –10 ms. Те включват координирано формиране на лъч с множество точки за достъп, чувствителна към времето работа в мрежа и работа с много връзки.
Основни характеристики на Wi-Fi 7
Скорошни изследвания показват, че агрегирането на множество връзки, което е включено в общото заглавие на операцията с множество връзки, може да бъде инструмент за позволяване на Wi-Fi 7 да удовлетвори изискванията за латентност на приложенията в реално време.
Бъдещето на Wi-Fi 7?
Все още не знаем как точно ще изглежда Wi-Fi 7, но несъмнено ще включва впечатляващи нови RF технологии и техники за обработка на данни. Ще си струва ли цялата научноизследователска и развойна дейност? Ще направи ли Wi-Fi 7 революция в безжичните мрежи и окончателно ще неутрализира малкото останали предимства на Ethernet кабелите? Чувствайте се свободни да споделите мислите си в секцията за коментари по-долу.
