Γεννημένος το 1997, το Wi-Fi έχει επηρεάσει την ανθρώπινη ζωή πολύ περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη διασημότητα Gen Z. Η σταθερή ανάπτυξη και ωρίμανση του έχουν σταδιακά απελευθερώσει τη συνδεσιμότητα δικτύου από το αρχαίο καθεστώς των καλωδίων και των υποδοχών, σε βαθμό που η ασύρματη ευρυζωνική πρόσβαση στο Διαδίκτυο -κάτι αδιανόητο στις μέρες του dial-up- θεωρείται συχνά δεδομένο.
Είμαι αρκετά μεγάλος για να θυμάμαι το ικανοποιητικό κλικ με το οποίο ένα βύσμα RJ45 σήμαινε μια επιτυχημένη σύνδεση με το ταχέως αναπτυσσόμενο διαδικτυακό πολυσύμπαν. Σήμερα έχω ελάχιστη ανάγκη για RJ45, και οι έφηβοι της γνωστής μου κορεσμένης τεχνολογίας μπορεί να μην γνωρίζουν την ύπαρξή τους.
Στις δεκαετίες του '60 και του '70, η AT&T ανέπτυξε αρθρωτά συστήματα σύνδεσης για να αντικαταστήσει τις ογκώδεις υποδοχές τηλεφώνου. Αυτά τα συστήματα αργότερα επεκτάθηκαν για να συμπεριλάβουν το RJ45 για δικτύωση υπολογιστών
Η προτίμηση για το Wi-Fi μεταξύ του γενικού πληθυσμού δεν προκαλεί καθόλου έκπληξη. Τα καλώδια Ethernet φαίνονται σχεδόν βάρβαρα σε σύγκριση με την εκπληκτική άνεση του ασύρματου. Αλλά ως μηχανικός που ασχολείται απλώς με την απόδοση των συνδέσμων δεδομένων, εξακολουθώ να θεωρώ ότι το Wi-Fi είναι κατώτερο από μια ενσύρματη σύνδεση. Θα φέρει το 802.11 το Wi-Fi ένα βήμα —ή ίσως ακόμη και ένα άλμα— πιο κοντά στην πλήρη εκτόπιση του Ethernet;
Μια σύντομη εισαγωγή στα πρότυπα Wi-Fi: Wi-Fi 6 και Wi-Fi 7
Το Wi-Fi 6 είναι το δημοσιευμένο όνομα για το IEEE 802.11ax. Πλήρως εγκεκριμένο στις αρχές του 2021 και επωφελούμενο από πάνω από είκοσι χρόνια συσσωρευμένων βελτιώσεων στο πρωτόκολλο 802.11, το Wi-Fi 6 είναι ένα τρομερό πρότυπο που δεν φαίνεται να είναι υποψήφιο για ταχεία αντικατάσταση.
Μια ανάρτηση ιστολογίου από την Qualcomm συνοψίζει το Wi-Fi 6 ως «μια συλλογή χαρακτηριστικών και πρωτοκόλλων που στοχεύουν στη μεταφορά όσο το δυνατόν περισσότερων δεδομένων σε όσο το δυνατόν περισσότερες συσκευές ταυτόχρονα». Το Wi-Fi 6 εισήγαγε διάφορες προηγμένες δυνατότητες που βελτιώνουν την απόδοση και αυξάνουν την απόδοση, συμπεριλαμβανομένης της πολυπλεξίας τομέα συχνότητας, του MIMO πολλαπλών χρηστών uplink και του δυναμικού κατακερματισμού των πακέτων δεδομένων.
Το Wi-Fi 6 ενσωματώνει την τεχνολογία OFDMA (ορθογώνια πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης συχνότητας), η οποία αυξάνει τη φασματική απόδοση σε περιβάλλοντα πολλών χρηστών
Γιατί, λοιπόν, η ομάδα εργασίας 802.11 βρίσκεται ήδη σε καλό δρόμο για την ανάπτυξη ενός νέου προτύπου; Γιατί βλέπουμε ήδη πρωτοσέλιδα σχετικά με την πρώτη επίδειξη του Wi-Fi 7; Παρά τη συλλογή ραδιοφωνικών τεχνολογιών αιχμής, το Wi-Fi 6 γίνεται αντιληπτό, τουλάχιστον σε ορισμένες πλευρές, ως υποτονικό από δύο σημαντικές απόψεις: ρυθμός δεδομένων και καθυστέρηση.
Βελτιώνοντας τον ρυθμό δεδομένων και την απόδοση του λανθάνοντος χρόνου του Wi-Fi 6, οι αρχιτέκτονες του Wi-Fi 7 ελπίζουν να προσφέρουν τη γρήγορη, ομαλή, αξιόπιστη εμπειρία χρήστη που επιτυγχάνεται ακόμα πιο εύκολα με τα καλώδια Ethernet.
Ποσοστά δεδομένων έναντι καθυστερήσεων σχετικά με τα πρωτόκολλα Wi-Fi
Το Wi-Fi 6 υποστηρίζει ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων που πλησιάζουν τα 10 Gbps. Το αν αυτό είναι «αρκετά καλό» με απόλυτη έννοια είναι μια εξαιρετικά υποκειμενική ερώτηση. Ωστόσο, από μια σχετική έννοια, οι ρυθμοί δεδομένων του Wi-Fi 6 είναι αντικειμενικά χαμηλοί: το Wi-Fi 5 πέτυχε αύξηση κατά 6 τοις εκατό στον ρυθμό δεδομένων σε σύγκριση με τον προκάτοχό του, ενώ το Wi-Fi 5 αύξησε το ρυθμό δεδομένων κατά λιγότερο από πενήντα τοις εκατό σε σύγκριση με το Wi-Fi XNUMX.
Ο θεωρητικός ρυθμός ροής δεδομένων σίγουρα δεν είναι ένα ολοκληρωμένο μέσο για τον ποσοτικό προσδιορισμό της «ταχύτητας» μιας σύνδεσης δικτύου, αλλά είναι αρκετά σημαντικό ώστε να αξίζει την προσοχή εκείνων που είναι υπεύθυνοι για τη συνεχή εμπορική επιτυχία του Wi-Fi.
Σύγκριση των προηγούμενων τριών γενεών πρωτοκόλλων δικτύου Wi-Fi
Η καθυστέρηση ως γενική έννοια αναφέρεται σε καθυστερήσεις μεταξύ εισόδου και απόκρισης.
Στο πλαίσιο των συνδέσεων δικτύου, η υπερβολική καθυστέρηση μπορεί να υποβαθμίσει την εμπειρία του χρήστη όσο (ή και περισσότερο από) ο περιορισμένος ρυθμός δεδομένων—η απίστευτη γρήγορη μετάδοση σε επίπεδο bit δεν σας βοηθάει πολύ εάν πρέπει να περιμένετε πέντε δευτερόλεπτα πριν από μια ιστοσελίδα αρχίζει να φορτώνει. Η καθυστέρηση είναι ιδιαίτερα σημαντική για εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο, όπως η τηλεδιάσκεψη, η εικονική πραγματικότητα, τα παιχνίδια και ο απομακρυσμένος έλεγχος εξοπλισμού. Οι χρήστες έχουν τόση υπομονή μόνο για δυσάρεστα βίντεο, καθυστερημένα παιχνίδια και διεπαφές μηχανών που διαστέλλονται.
Ρυθμός δεδομένων και καθυστέρηση του Wi-Fi 7
Η αναφορά εξουσιοδότησης έργου για το IEEE 802.11be περιλαμβάνει τόσο αυξημένο ρυθμό δεδομένων όσο και μειωμένο λανθάνοντα χρόνο ως ρητούς στόχους. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτές τις δύο διαδρομές αναβάθμισης.
Διαμόρφωση Ρυθμού Δεδομένων και Τετραγωνικού Πλάτους
Οι αρχιτέκτονες του Wi-Fi 7 θέλουν να δουν μέγιστη απόδοση τουλάχιστον 30 Gbps. Δεν γνωρίζουμε ποιες δυνατότητες και τεχνικές θα ενσωματωθούν στο τελικό πρότυπο 802.11be, αλλά μερικοί από τους πιο υποσχόμενους υποψήφιους για αύξηση του ρυθμού δεδομένων είναι το πλάτος καναλιού 320 MHz, η λειτουργία πολλαπλών συνδέσμων και η διαμόρφωση 4096-QAM.
Με πρόσβαση σε πρόσθετους πόρους φάσματος από τη ζώνη των 6 GHz, το Wi-Fi μπορεί να αυξήσει πρακτικά το μέγιστο πλάτος καναλιού στα 320 MHz. Ένα πλάτος καναλιού 320 MHz αυξάνει το μέγιστο εύρος ζώνης και τη θεωρητική μέγιστη ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων κατά δύο φορές σε σχέση με το Wi-Fi 6.
Στη λειτουργία πολλαπλών συνδέσμων, πολλοί σταθμοί πελάτη με τους δικούς τους συνδέσμους λειτουργούν συλλογικά ως «συσκευές πολλαπλών συνδέσμων» που έχουν μία διεπαφή με το επίπεδο ελέγχου λογικής ζεύξης του δικτύου. Το Wi-Fi 7 θα έχει πρόσβαση σε τρεις ζώνες (2.4 GHz, 5 GHz και 6 GHz). μια συσκευή πολλαπλών συνδέσμων Wi-Fi 7 θα μπορούσε να στέλνει και να λαμβάνει δεδομένα ταυτόχρονα σε πολλές ζώνες. Η λειτουργία πολλαπλών συνδέσμων έχει τη δυνατότητα για σημαντικές αυξήσεις της απόδοσης, αλλά συνεπάγεται ορισμένες σημαντικές προκλήσεις υλοποίησης.
Στη λειτουργία πολλαπλών συνδέσμων, μια συσκευή πολλαπλών συνδέσμων έχει μία διεύθυνση MAC, παρόλο που περιλαμβάνει περισσότερες από μία STA (που σημαίνει σταθμός, δηλαδή μια συσκευή επικοινωνίας, όπως φορητός υπολογιστής ή smartphone)
Το QAM σημαίνει διαμόρφωση πλάτους τετραγωνισμού. Αυτό είναι ένα σχήμα διαμόρφωσης I/Q στο οποίο συγκεκριμένοι συνδυασμοί φάσης και πλάτους αντιστοιχούν σε διαφορετικές δυαδικές ακολουθίες. Μπορούμε (θεωρητικά) να αυξήσουμε τον αριθμό των bit που μεταδίδονται ανά σύμβολο αυξάνοντας τον αριθμό των σημείων φάσης/πλάτους στον «αστερισμό» του συστήματος (δείτε το παρακάτω διάγραμμα).
Αυτό είναι ένα διάγραμμα αστερισμού για το 16-QAM. Κάθε κύκλος στο μιγαδικό επίπεδο αντιπροσωπεύει έναν συνδυασμό φάσης/πλάτους που αντιστοιχεί σε έναν προκαθορισμένο δυαδικό αριθμό
Το Wi-Fi 6 χρησιμοποιεί 1024-QAM, το οποίο υποστηρίζει 10 bit ανά σύμβολο (επειδή 2^10 = 1024). Με τη διαμόρφωση 4096-QAM, ένα σύστημα μπορεί να μεταδώσει 12 bit ανά σύμβολο — εάν μπορεί να επιτύχει επαρκή SNR στον δέκτη για να επιτρέψει την επιτυχή αποδιαμόρφωση.
Wi-Fi 7 Χαρακτηριστικά καθυστέρησης:
MAC Layer και PHY Layer
Το όριο για αξιόπιστη λειτουργικότητα εφαρμογών σε πραγματικό χρόνο είναι η λανθάνουσα κατάσταση στη χειρότερη περίπτωση 5–10 ms. καθυστερήσεις τόσο χαμηλές όσο 1 ms είναι ευεργετικές σε ορισμένα σενάρια χρήσης. Η επίτευξη τόσο χαμηλών καθυστερήσεων σε περιβάλλον Wi-Fi δεν είναι εύκολη υπόθεση.
Οι δυνατότητες που λειτουργούν τόσο στο επίπεδο MAC (μέσος έλεγχος πρόσβασης) όσο και στο φυσικό επίπεδο (PHY) θα σας βοηθήσουν να φέρετε την απόδοση του λανθάνοντος χρόνου του Wi-Fi 7 στη σφαίρα κάτω των 10 ms. Αυτά περιλαμβάνουν συντονισμένη διαμόρφωση δέσμης σε σημεία πολλαπλής πρόσβασης, δικτύωση ευαίσθητη στο χρόνο και λειτουργία πολλαπλών συνδέσμων.
Βασικά χαρακτηριστικά του Wi-Fi 7
Πρόσφατη έρευνα δείχνει ότι η συνάθροιση πολλαπλών συνδέσμων, η οποία περιλαμβάνεται στη γενική επικεφαλίδα της λειτουργίας πολλαπλών συνδέσεων, μπορεί να είναι καθοριστική για να μπορέσει το Wi-Fi 7 να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις λανθάνουσας κατάστασης των εφαρμογών σε πραγματικό χρόνο.
Το μέλλον του Wi-Fi 7;
Δεν γνωρίζουμε ακόμη πώς ακριβώς θα μοιάζει το Wi-Fi 7, αλλά αναμφίβολα θα περιλαμβάνει εντυπωσιακές νέες τεχνολογίες ραδιοσυχνοτήτων και τεχνικές επεξεργασίας δεδομένων. Θα αξίζει όλη η Ε&Α; Θα φέρει το Wi-Fi 7 επανάσταση στην ασύρματη δικτύωση και θα εξουδετερώσει οριστικά τα λίγα εναπομείναντα πλεονεκτήματα των καλωδίων Ethernet; Μη διστάσετε να μοιραστείτε τις σκέψεις σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων.
