Wi-Fi, narozená v roce 1997, ovlivnila lidský život mnohem více než kterákoli jiná celebrita Gen Z. Jeho neustálý růst a dozrávání postupně osvobodily síťovou konektivitu od starodávného režimu kabelů a konektorů do té míry, že bezdrátový širokopásmový přístup k internetu – něco nemyslitelného v době vytáčeného připojení – je často považován za samozřejmost.
Jsem dost starý, abych si pamatoval uspokojivé cvaknutí, kterým zástrčka RJ45 znamenala úspěšné připojení k rychle se rozvíjejícímu online multivesmíru. V dnešní době RJ45 málo potřebuji a tech-nasycení teenageři mého známého o jejich existenci možná ani nevědí.
V 60. a 70. letech společnost AT&T vyvinula modulární konektorové systémy, které nahradily objemné telefonní konektory. Tyto systémy se později rozšířily o RJ45 pro počítačové sítě
Preference Wi-Fi mezi běžnou populací není vůbec překvapivá; Ethernetové kabely vypadají téměř barbarsky ve srovnání s úžasným pohodlím bezdrátového připojení. Ale jako inženýr, který se zabývá pouze výkonem datového spojení, stále vidím, že Wi-Fi je horší než kabelové připojení. Přiblíží 802.11 Wi-Fi o krok – nebo možná dokonce o skok – blíže úplnému vytlačení Ethernetu?
Stručný úvod do standardů Wi-Fi: Wi-Fi 6 a Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 je propagovaný název pro IEEE 802.11ax. Wi-Fi 2021, která byla plně schválena na začátku roku 802.11 a těží z více než dvaceti let nashromážděných vylepšení v protokolu 6, je impozantním standardem, který se nezdá být kandidátem na rychlou výměnu.
Blogový příspěvek od Qualcommu shrnuje Wi-Fi 6 jako „sbírku funkcí a protokolů zaměřených na přenos co největšího množství dat do co největšího počtu zařízení současně“. Wi-Fi 6 představilo různé pokročilé funkce, které zlepšují efektivitu a zvyšují propustnost, včetně multiplexování ve frekvenční oblasti, uplink MIMO pro více uživatelů a dynamické fragmentace datových paketů.
Wi-Fi 6 obsahuje technologii OFDMA (ortogonální frekvenčně dělený vícenásobný přístup), která zvyšuje spektrální účinnost v prostředí s více uživateli
Proč je tedy pracovní skupina 802.11 již na dobré cestě k vývoji nového standardu? Proč už vidíme titulky o prvním demo Wi-Fi 7? Navzdory sbírce nejmodernějších rádiových technologií je Wi-Fi 6 vnímáno, alespoň v některých čtvrtletích, jako nedostatečné ve dvou důležitých ohledech: rychlost přenosu dat a latence.
Architekti Wi-Fi 6 doufají, že vylepšením rychlosti přenosu dat a výkonu latence Wi-Fi 7 zajistí rychlý, hladký a spolehlivý uživatelský zážitek, kterého lze ještě snadněji dosáhnout pomocí ethernetových kabelů.
Rychlost přenosu dat vs. latence týkající se protokolů Wi-Fi
Wi-Fi 6 podporuje rychlost přenosu dat blížící se 10 Gbps. Zda je to „dost dobré“ v absolutním smyslu, je vysoce subjektivní otázka. V relativním smyslu jsou však datové rychlosti Wi-Fi 6 objektivně nevýrazné: Wi-Fi 5 dosáhlo tisíciprocentního zvýšení rychlosti přenosu dat ve srovnání se svým předchůdcem, zatímco Wi-Fi 6 zvýšilo rychlost přenosu dat o méně než padesát procent. ve srovnání s Wi-Fi 5.
Teoretická rychlost datového toku rozhodně není komplexním prostředkem pro kvantifikaci „rychlosti“ síťového připojení, ale je dostatečně důležitá na to, aby si zasloužila velkou pozornost těch, kteří jsou zodpovědní za pokračující komerční úspěch Wi-Fi.
Srovnání posledních tří generací síťových protokolů Wi-Fi
Latence jako obecný pojem označuje zpoždění mezi vstupem a odpovědí.
V kontextu síťových připojení může nadměrná latence zhoršit uživatelskou zkušenost stejně (nebo dokonce více než) omezená rychlost přenosu dat – bleskově rychlý přenos na bitové úrovni vám příliš nepomůže, pokud musíte před webovou stránkou čekat pět sekund. se začne načítat. Latence je zvláště důležitá pro aplikace v reálném čase, jako jsou videokonference, virtuální realita, hraní her a vzdálené ovládání zařízení. Uživatelé mají tolik trpělivosti pouze na závadová videa, zpožděné hry a zdlouhavá rozhraní strojů.
Přenosová rychlost a latence Wi-Fi 7
Zpráva o autorizaci projektu pro IEEE 802.11be obsahuje jako explicitní cíle jak zvýšenou rychlost přenosu dat, tak sníženou latenci. Podívejme se blíže na tyto dva způsoby upgradu.
Rychlost přenosu dat a kvadraturní amplitudová modulace
Architekti Wi-Fi 7 chtějí vidět maximální propustnost alespoň 30 Gbps. Nevíme, které funkce a techniky budou začleněny do dokončeného standardu 802.11be, ale mezi nejslibnější kandidáty na zvýšení datové rychlosti patří šířka kanálu 320 MHz, vícelinkový provoz a modulace 4096-QAM.
Díky přístupu k dalším zdrojům spektra z pásma 6 GHz může Wi-Fi reálně zvýšit maximální šířku kanálu na 320 MHz. Šířka kanálu 320 MHz zvyšuje maximální šířku pásma a teoretickou špičkovou datovou rychlost dvojnásobně ve srovnání s Wi-Fi 6.
V multilinkovém provozu funguje více klientských stanic s vlastními linkami společně jako „multilinková zařízení“, která mají jedno rozhraní k vrstvě řízení logické linky sítě. Wi-Fi 7 bude mít přístup ke třem pásmům (2.4 GHz, 5 GHz a 6 GHz); vícelinkové zařízení Wi-Fi 7 mohlo odesílat a přijímat data současně ve více pásmech. Operace s více linkami má potenciál pro výrazné zvýšení propustnosti, ale přináší některé významné implementační výzvy.
V provozu s více linkami má vícelinkové zařízení jednu MAC adresu, i když obsahuje více než jednu STA (což znamená stanici, což znamená komunikující zařízení, jako je laptop nebo smartphone)
QAM znamená kvadraturní amplitudovou modulaci. Toto je I/Q modulační schéma, ve kterém specifické kombinace fáze a amplitudy odpovídají různým binárním sekvencím. Můžeme (teoreticky) zvýšit počet bitů přenášených na symbol zvýšením počtu fázových/amplitudových bodů v „konstelaci“ systému (viz diagram níže).
Toto je konstelační diagram pro 16-QAM. Každý kruh na komplexní rovině představuje kombinaci fáze/amplitudy, která odpovídá předem definovanému binárnímu číslu
Wi-Fi 6 používá 1024-QAM, který podporuje 10 bitů na symbol (protože 2^10 = 1024). S modulací 4096-QAM může systém přenášet 12 bitů na symbol – pokud může dosáhnout dostatečného SNR v přijímači, aby umožnil úspěšnou demodulaci.
Wi-Fi 7 Vlastnosti latence:
Vrstva MAC a vrstva PHY
Prahová hodnota pro spolehlivou funkčnost aplikací v reálném čase je v nejhorším případě latence 5–10 ms; V některých scénářích použití jsou výhodné latence již 1 ms. Dosažení takto nízké latence v prostředí Wi-Fi není snadný úkol.
Funkce fungující na vrstvě MAC (střední řízení přístupu) i na fyzické vrstvě (PHY) pomohou přenést výkon latence Wi-Fi 7 do oblasti nižší než 10 ms. Patří mezi ně koordinované tvarování paprsku s více přístupovými body, časově citlivá síťová síť a vícelinkový provoz.
Klíčové vlastnosti Wi-Fi 7
Nedávný výzkum ukazuje, že multilinková agregace, která je zahrnuta do obecného nadpisu multilinkové operace, může být nápomocná při umožnění Wi-Fi 7 uspokojit požadavky na latenci aplikací v reálném čase.
Budoucnost Wi-Fi 7?
Zatím nevíme, jak přesně bude Wi-Fi 7 vypadat, ale nepochybně bude zahrnovat působivé nové RF technologie a techniky zpracování dat. Bude veškerý výzkum a vývoj stát za to? Přinese Wi-Fi 7 revoluci v bezdrátových sítích a definitivně neutralizuje několik zbývajících výhod ethernetových kabelů? Neváhejte se podělit o své myšlenky v sekci komentářů níže.
