Født i 1997, har Wi-Fi påvirket menneskelivet langt mere end nogen anden Gen Z-berømthed. Dens konstante vækst og modning har gradvist befriet netværksforbindelse fra det ældgamle regime med kabler og stik i den udstrækning, at trådløs bredbåndsinternetadgang - noget utænkeligt i opkaldstiden - ofte tages for givet.
Jeg er gammel nok til at huske det tilfredsstillende klik, hvormed et RJ45-stik betød en vellykket forbindelse til det hurtigt voksende online multivers. I dag har jeg ikke meget brug for RJ45'er, og teknologimættede teenagere af mine bekendte er måske uvidende om deres eksistens.
I 60'erne og 70'erne udviklede AT&T modulære stiksystemer til at erstatte omfangsrige telefonstik. Disse systemer blev senere udvidet til at omfatte RJ45 til computernetværk
Præferencen for Wi-Fi blandt den almindelige befolkning er slet ikke overraskende; Ethernet-kabler virker næsten barbariske sammenlignet med den utrolige bekvemmelighed ved trådløs. Men som en ingeniør, der simpelthen beskæftiger sig med datalink-ydeevne, ser jeg stadig Wi-Fi som ringere end en kablet forbindelse. Vil 802.11be bringe Wi-Fi et skridt – eller måske endda et spring – tættere på fuldstændigt at fortrænge Ethernet?
En kort introduktion til Wi-Fi-standarder: Wi-Fi 6 og Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 er det offentliggjorte navn for IEEE 802.11ax. Fuldt godkendt i begyndelsen af 2021 og draget fordel af over tyve års akkumulerede forbedringer i 802.11-protokollen, er Wi-Fi 6 en formidabel standard, der ikke ser ud til at være en kandidat til hurtig udskiftning.
Et blogindlæg fra Qualcomm opsummerer Wi-Fi 6 som "en samling af funktioner og protokoller, der sigter mod at køre så meget data som muligt til så mange enheder som muligt samtidigt." Wi-Fi 6 introducerede forskellige avancerede funktioner, der forbedrer effektiviteten og øger gennemløbet, herunder frekvensdomænemultipleksing, uplink multi-bruger MIMO og dynamisk fragmentering af datapakker.
Wi-Fi 6 inkorporerer OFDMA (ortogonal frequency division multiple access) teknologi, som øger spektral effektivitet i flerbrugermiljøer
Hvorfor er 802.11-arbejdsgruppen så allerede godt i gang med at udvikle en ny standard? Hvorfor ser vi allerede overskrifter om den første Wi-Fi 7-demo? På trods af sin samling af state-of-the-art radioteknologier opfattes Wi-Fi 6, i det mindste i nogle kredse, som undervældende i to vigtige henseender: datahastighed og latens.
Ved at forbedre datahastigheden og latensydelsen for Wi-Fi 6 håber arkitekterne bag Wi-Fi 7 at levere den hurtige, jævne og pålidelige brugeroplevelse, som stadig lettere opnås med Ethernet-kabler.
Datahastigheder vs. forsinkelser vedrørende Wi-Fi-protokoller
Wi-Fi 6 understøtter dataoverførselshastigheder, der nærmer sig 10 Gbps. Om dette er "godt nok" i absolut forstand er et yderst subjektivt spørgsmål. Men i en relativ forstand er Wi-Fi 6-datahastigheder objektivt matte: Wi-Fi 5 opnåede en stigning på et tusinde procent i datahastighed sammenlignet med sin forgænger, hvorimod Wi-Fi 6 øgede datahastigheden med mindre end halvtreds procent sammenlignet med Wi-Fi 5.
Den teoretiske strømdatahastighed er bestemt ikke et omfattende middel til at kvantificere "hastigheden" af en netværksforbindelse, men den er vigtig nok til at fortjene den tætte opmærksomhed fra dem, der er ansvarlige for Wi-Fis fortsatte kommercielle succes.
Sammenligning af de seneste tre generationer af Wi-Fi-netværksprotokoller
Latency som et generelt begreb refererer til forsinkelser mellem input og respons.
I forbindelse med netværksforbindelser kan overdreven latenstid forringe brugeroplevelsen lige så meget som (eller endda mere end) begrænset datahastighed – lynhurtig transmission på bitniveau hjælper dig ikke meget, hvis du skal vente fem sekunder før en webside begynder at indlæse. Latency er især vigtig for realtidsapplikationer såsom videokonferencer, virtual reality, spil og fjernstyring af udstyr. Brugere har kun så meget tålmodighed til glitchy videoer, laggy spil og dilatatoriske maskingrænseflader.
Wi-Fi 7's datahastighed og forsinkelse
Projektautorisationsrapporten for IEEE 802.11be inkluderer både øget datahastighed og reduceret latenstid som eksplicitte mål. Lad os se nærmere på disse to opgraderingsveje.
Datahastighed og kvadraturamplitudemodulering
Arkitekterne bag Wi-Fi 7 ønsker at se en maksimal gennemstrømning på mindst 30 Gbps. Vi ved ikke, hvilke funktioner og teknikker der vil blive inkorporeret i den færdiggjorte 802.11be-standard, men nogle af de mest lovende kandidater til at øge datahastigheden er 320 MHz kanalbredde, multi-link-drift og 4096-QAM-modulation.
Med adgang til yderligere spektrumressourcer fra 6 GHz-båndet kan Wi-Fi nemt øge den maksimale kanalbredde til 320 MHz. En kanalbredde på 320 MHz øger den maksimale båndbredde og den teoretiske spidsdatahastighed med en faktor to i forhold til Wi-Fi 6.
I multi-link-drift fungerer flere klientstationer med deres egne links samlet som "multi-link-enheder", der har én grænseflade til netværkets logiske link-kontrollag. Wi-Fi 7 vil have adgang til tre bånd (2.4 GHz, 5 GHz og 6 GHz); en Wi-Fi 7 multi-link enhed kunne sende og modtage data samtidigt i flere bånd. Multilink-operationen har potentiale for store gennemstrømningsstigninger, men det medfører nogle betydelige implementeringsudfordringer.
I multi-link-drift har en multi-link-enhed én MAC-adresse, selvom den indeholder mere end én STA (som står for station, hvilket betyder en kommunikerende enhed såsom en bærbar computer eller smartphone)
QAM står for kvadratur amplitude modulation. Dette er et I/Q-modulationsskema, hvor specifikke kombinationer af fase og amplitude svarer til forskellige binære sekvenser. Vi kan (i teorien) øge antallet af transmitterede bits pr. symbol ved at øge antallet af fase/amplitudepunkter i systemets "konstellation" (se diagrammet nedenfor).
Dette er et konstellationsdiagram for 16-QAM. Hver cirkel på det komplekse plan repræsenterer en fase/amplitude-kombination, der svarer til et foruddefineret binært tal
Wi-Fi 6 bruger 1024-QAM, som understøtter 10 bits pr. symbol (fordi 2^10 = 1024). Med 4096-QAM-modulation kan et system transmittere 12 bit pr. symbol - hvis det kan opnå tilstrækkelig SNR ved modtageren til at muliggøre vellykket demodulation.
Wi-Fi 7 Latensfunktioner:
MAC Layer og PHY Layer
Tærsklen for pålidelig funktionalitet af realtidsapplikationer er worst case latens på 5-10 ms; latenstider så lave som 1 ms er fordelagtige i nogle brugsscenarier. At opnå så lave forsinkelser i et Wi-Fi-miljø er ikke en nem opgave.
Funktioner, der fungerer på både MAC-laget (medium adgangskontrol) og det fysiske lag (PHY) vil hjælpe med at bringe Wi-Fi 7-latensydelse ind i området under 10 ms. Disse omfatter multi-adgangspunkt koordineret beamforming, tidsfølsomt netværk og multi-link drift.
Vigtigste funktioner i Wi-Fi 7
Nyere forskning viser, at multi-link aggregering, som er inkluderet i den generelle overskrift for multi-link operation, kan være medvirkende til at gøre det muligt for Wi-Fi 7 at tilfredsstille latenskravene for realtidsapplikationer.
Fremtiden for Wi-Fi 7?
Vi ved endnu ikke, hvordan Wi-Fi 7 præcist vil se ud, men det vil uden tvivl omfatte imponerende nye RF-teknologier og databehandlingsteknikker. Vil al forskning og udvikling være det værd? Vil Wi-Fi 7 revolutionere trådløst netværk og definitivt neutralisere de få resterende fordele ved Ethernet-kabler? Du er velkommen til at dele dine tanker i kommentarfeltet nedenfor.
